Name: registered bioimaging of nanomaterials for diagnostic and therapeutic monitoring
Uploaded: 2010-12-09T17:00:00
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El trabajo fue apoyado por becas 1K25MH089851, 1P01DA028555-01A1, 2R01 NS034239, 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15635, P01MH64570 y P01 NS43985 de los Institutos Nacionales de Salud. Los autores agradecen a la Sra. Robin Taylor para la lectura crítica del manuscrito y el excelente gráfica y literaria. Los autores también desean agradecer a Erin McIntyre, Melissa Mellon, y el arroz Lindsay por su apoyo técnico.

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	<li>Nowacek, A., Gendelman, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NanoART+neuroAIDS+and+CNS+drug+delivery.">NanoART neuroAIDS and CNS drug delivery.</a> Nanomedicine (Lond). 4, 557-574 (2009).</li><li>Nowacek, A., Kosloski, L. M., Gendelman, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurodegenerative+disorders+and+nanoformulated+drug+development.">Neurodegenerative disorders and nanoformulated drug development.</a> Nanomedicine (Lond). 4, 541-555 (2009).</li><li>Nowacek, A. S., Miller, R. L., McMillan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NanoART+synthesis,+characterization,+uptake,+release+and+toxicology+for+human+monocyte-macrophage+drug+delivery.">NanoART synthesis, characterization, uptake, release and toxicology for human monocyte-macrophage drug delivery.</a> Nanomedicine (Lond). 4, 903-917 (2009).</li><li>Herbein, G., Varin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+macrophage+in+HIV-1+infection:+from+activation+to+deactivation.">The macrophage in HIV-1 infection: from activation to deactivation.</a> Retrovirology. 7, 33-33 (2010).</li><li>Qian, B. Z., Pollard, J. 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D., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+semi-automatic+image+segmentation+method+for+extraction+of+brain+volume+from+in+vivo+mouse+head+magnetic+resonance+imaging+using+Constraint+Level+Sets.">A semi-automatic image segmentation method for extraction of brain volume from in vivo mouse head magnetic resonance imaging using Constraint Level Sets.</a> J of Neurosci Methods. 179, 338-344 (2009).</li><li>Liu, Y., Uberti, M. G., Dou, H., Mosley, R. L., Gendelman, H. E., Boska, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Image+Warping+Technique+for+Rodent+Brain+MRI-Histology+Registration+Based+On+Thin-Plate+Splines+with+Landmark+Optimization.">An Image Warping Technique for Rodent Brain MRI-Histology Registration Based On Thin-Plate Splines with Landmark Optimization.</a> Proc Soc Photo Opt Instrum Eng. 7259, 72592-K-72597-K (2009).</li><li>Uberti, M. G., Liu, Y., Dou, H., Mosley, R. L., Gendelman, H. E., Boska, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Registration+of+in+vivo+MR+to+histology+of+rodent+brains+using+blockface+imaging.">Registration of in vivo MR to histology of rodent brains using blockface imaging.</a> Proc Soc Photo Opt Instrum Eng. 7262, 726213-726213 (2009).</li><li>Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+the+effective+self-diffusion+tensor+from+the+NMR+spin+echo.">Estimation of the effective self-diffusion tensor from the NMR spin echo.</a> J Magn Reson B. 103, 247-254 (1994).</li><li>Hasan, K. M., Narayana, P. 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B., J, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+1H+magnetic+resonance+spectroscopic+imaging+determines+therapeutic+immunization+efficacy+in+an+animal+model+of+Parkinson's+disease.">Quantitative 1H magnetic resonance spectroscopic imaging determines therapeutic immunization efficacy in an animal model of Parkinson's disease.</a> J Neurosci. 25, 1691-1700 (2005).</li><li>Mosley, R. L., Benner, E. J., Kadiu, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroinflammation,+Oxidative+Stress+and+the+Pathogenesis+of+Parkinson's+Disease.">Neuroinflammation, Oxidative Stress and the Pathogenesis of Parkinson's Disease.</a> Clin Neurosci Res. 6, 261-281 (2006).</li><li>Nelson, J. A., Dou, H., Ellison, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coregistration+of+quantitative+proton+magnetic+resonance+spectroscopic+imaging+with+neuropathological+and+neurophysiological+analyses+defines+the+extent+of+neuronal+impairments+in+murine+human+immunodeficiency+virus+type-1+encephalitis.">Coregistration of quantitative proton magnetic resonance spectroscopic imaging with neuropathological and neurophysiological analyses defines the extent of neuronal impairments in murine human immunodeficiency virus type-1 encephalitis.</a> J Neurosci Res. 80, 562-575 (2005).</li><li>Boska, H. a. s. a. n., Kibuule, K. M., D, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+diffusion+tensor+imaging+detects+dopaminergic+neuronal+degeneration+in+a+murine+model+of+Parkinson's+disease.">Quantitative diffusion tensor imaging detects dopaminergic neuronal degeneration in a murine model of Parkinson's disease.</a> Neurobiol Dis. 26, 590-596 (2007).</li><li>Liu, W., Frank, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+and+quantification+of+magnetically+labeled+cells+by+cellular+MRI.">Detection and quantification of magnetically labeled cells by cellular MRI.</a> Eur J Radiol. 70, 258-264 (2009).</li><li>Balchandani, P., Yamada, M., Pauly, J., Yang, P., Spielman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-refocused+spatial-spectral+pulse+for+positive+contrast+imaging+of+cells+labeled+with+SPIO+nanoparticles.">Self-refocused spatial-spectral pulse for positive contrast imaging of cells labeled with SPIO nanoparticles.</a> Magn Reson Med. 62, 183-192 (2009).</li><li>Stuber, M., Gilson, W. D., Schar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+contrast+visualization+of+iron+oxide-labeled+stem+cells+using+inversion-recovery+with+ON-resonant+water+suppression+(IRON).">Positive contrast visualization of iron oxide-labeled stem cells using inversion-recovery with ON-resonant water suppression (IRON).</a> Magn Reson Med. 58, 1072-1077 (2007).</li><li>Suzuki, Y., Cunningham, C. H., Noguchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+serial+evaluation+of+superparamagnetic+iron-oxide+labeled+stem+cells+by+off-resonance+positive+contrast.">In vivo serial evaluation of superparamagnetic iron-oxide labeled stem cells by off-resonance positive contrast.</a> Magn Reson Med. 60, 1269-1275 (2008).</li><li>Kim, Y. B., Bae, K. H., Yoo, S. S., Park, T. G., H, P. a. r. k. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+contrast+visualization+for+cellular+magnetic+resonance+imaging+using+susceptibility-weighted+echo-time+encoding.">Positive contrast visualization for cellular magnetic resonance imaging using susceptibility-weighted echo-time encoding.</a> Magn Reson Imaging. 27, 601-610 (2009).</li><li>Zhou, R., Idiyatullin, D., Moeller, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SWIFT+detection+of+SPIO-labeled+stem+cells+grafted+in+the+myocardium.">SWIFT detection of SPIO-labeled stem cells grafted in the myocardium.</a> Magn Reson Med. 63, 1154-1161 .</li></ol>

El registro exacto de la histología con resultados de las imágenes en vivo es un paso crítico en el desarrollo de biomarcadores de imagen para la detección y estadificación de la enfermedad neuronal. Algunos parámetros de imagen es probable que se correlaciona con graves cambios morfológicos que incluyen cambios en las propiedades de relajación magnética de los tejidos utilizados para detectar la presencia de la enfermedad de la materia blanca y el cáncer. Otros métodos más sutiles, como la DTI, son propensos a detectar cambios celulares tempranos que pueden no ser detectables, como los cambios histológicos causados ​​por la enfermedad no aparecen hasta después de las etapas de la enfermedad. Sin embargo, otros marcadores, como los marcadores de espectroscopia, pueden ser indicadores de los cambios precoces y reversibles, que precede incluso la más sutil de las alteraciones celulares. Biodistribución se puede determinar de forma no invasiva utilizando una variedad de métodos. Los principales métodos no invasivos son la tomografía por emisión de positrones (PET), emisión de fotón único (SPECT), formación de imágenes ópticas y de resonancia magnética. Medicina nuclear basado en imagen (PET y SPECT) han sido utilizados durante los años de biodistribución muchos, pero estos métodos están limitados por la vida de la mitad de los radiotrazadores utilizados para el etiquetado de los compuestos o los nanomateriales, especialmente para los trazadores de PET. Imágenes ópticas se pueden utilizar para pequeños roedores, pero no puede ser traducido para el uso humano, excepto para las regiones de fácil acceso, como los tumores de la superficie debido a la absorción de la luz y la dispersión de la luz. Además, es difícil cuantificar las señales ópticas por las mismas razones. MRI utiliza etiquetas persistentes, tales como SPIO que pueden ser rastreados en el cuerpo durante un período de semanas. Esto, también, se debe utilizar con precaución, ya que la etiqueta se pueden transferir a las diferentes células o ser reabsorbido por el cuerpo. Especificidad de la detección de SPIO en la RM pueden ser proporcionados por una variedad de métodos. Los métodos de detección, que proporcionan señales positivas como negativas, se utilizan para mejorar la especificidad de la RM para detectar la presencia de SPIO en el tejido. El método de sustracción utilizado en este trabajo ha sido utilizado por otros, así 28. Otros enfoques incluyen la detección de la resonancia 29-31, la fase de imágenes sensibles que produce un patrón en particular cerca de los huecos SPIO 32, y cero en tiempo de eco de imagen que utiliza ponderación T1 para producir una intensidad de señal positiva en la región de SPIO 33. El avance de estos métodos para mejorar la cuantificación de la etiqueta, la sensibilidad y la especificidad es un área de investigación activa en la actualidad.

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		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Isoflurane</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Medical Oxygen</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Isoflurane vaporizer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
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<tr>
<td>Rodent gas anesthesia mask</td>
<td>&nbsp;</td>
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<tr>
<td>MRI compatible Stereotactic head holder</td>
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<tr>
<td>Syringe</td>
<td>&nbsp;</td>
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<tr>
<td>Polyethylene catheter tubing</td>
<td>&nbsp;</td>
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<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Non-magnetic needle</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Eye lubricant</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Gauze</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
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<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tape</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Perfusion media</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>OCT compound for embedding tissue</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MRI system</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Digital Camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tissue Sectioning Cryostat</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
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		</div>

registered bioimaging of nanomaterials for diagnostic and therapeutic monitoring

Nanomedications puede ser transportado por la sangre a cargo de monocitos-macrófagos en el sistema retículo endotelial (RES, el bazo, el hígado, los ganglios linfáticos) y poner fin a los órganos. Estos últimos incluyen el pulmón, RES, y en el cerebro y funcionan durante el virus de inmunodeficiencia humana uno (VIH-1) la infección. Entrada de macrófagos en los tejidos es notable en las áreas de la replicación del VIH-1 de replicación y los sitios de inflamación. Con el fin de evaluar el potencial de los macrófagos como nanotransportadores, superparamagnéticas de óxido de hierro y / o drogas partículas cargadas recubiertos con tensoactivos fueron inyectados por vía parenteral en el VIH-1 ratones encefalitis. Esto se hizo para evaluar cuantitativamente las partículas y biodistribución de drogas. La resonancia magnética (MRI) los resultados de la prueba fueron validados por corregistro histológico y procesamiento de imagen mejorado. Final de la enfermedad de órganos como lo ejemplifica la histología cerebral alterada fueron evaluados por resonancia magnética. La demostración de la migración robusta de nanoformulations en las áreas de la encefalitis focal proporciona &quot;prueba de concepto&quot; para el uso de técnicas avanzadas de bioimagen para controlar la migración de macrófagos. Es importante destacar que las aberraciones histopatológicos en el cerebro se correlaciona con los parámetros de la toma bioimagen la utilidad general de la RM en el estudio de la distribución de células viables en la enfermedad. Postulamos que el uso de estos métodos puede proporcionar un índice de tiempo real de carga de la enfermedad y la eficacia terapéutica con el potencial traslación a los seres humanos.

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Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring

Los métodos utilizados para evaluar Bioimagen biodistribución de células de las nanopartículas son aplicables para el seguimiento terapéutico y de diagnóstico de los compuestos nanoformulated. Los métodos descritos en este documento son sensibles y específicos cuando se evaluó por corregistro histológico. Las metodologías de proporcionar una vía de traslación de los roedores a aplicaciones humanas.

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