Importanța crescută a imagisticii NIR-II în cercetarea preclinică
Într-un interviu, expertul din industrie Jade Marrow discută despre modul în care imagistica NIR-II sprijină imagistica preclinică profundă și cu un contrast mai bun, ajutând cercetătorii să îmbunătățească studiile de translație, analiza biodistribuției și monitorizarea în timp real a proceselor biologice.
Scintica este un partener global în domeniul științelor vieții care colaborează cu mai mulți producători de echipamente pentru a distribui instrumente de înaltă calitate laboratoarelor din întreaga lume. Produsele noastre acoperă o gamă largă de aplicații și nevoi de cercetare, inclusiv imagistica optică, ecografie, RMN, SPECT, raze X și PET.
Printre portofoliul nostru divers de modalități, ne angajăm să găsim cea mai bună soluție pentru activitatea dumneavoastră. Clienții noștri includ instituții academice, companii de biotehnologie, organizații de cercetare contractuale și agenții guvernamentale. Scintica gestionează toate aspectele procesului, inclusiv eforturile de marketing, vânzări, achiziții, instalarea echipamentelor, formarea sistemului și suportul post-vânzare (fie la fața locului, fie virtual). Oferim expertiză tehnică și în aplicații pentru a ajuta oamenii de știință în fiecare etapă, depășind rolul de distribuitor.
Pentru cercetătorii care pot fi familiarizați cu imagistica optică tradițională, dar mai puțin cu imagistica NIR-II (SWIR), ce este imagistica NIR-II și cum se încadrează în peisajul mai larg al imagisticii?
Imagingul prin fluorescență (FLI) în fereastra de infraroșu apropiat a doua (NIR-II), cunoscută și sub denumirea de infraroșu cu unde scurte (SWIR), se referă la lungimi de undă între 900 și 2000 nm, extinzând FLI tradițional în regiunile vizibile și NIR-I. Intervalul NIR-II are multe avantaje pentru imagistica optică preclinică datorită fizicii unice de propagare a luminii, care permite o adâncire mai mare a pătrunderii în țesuturile biologice și o autofluorescență mai mică datorită reducerii dispersiei și absorbției fotonilor.
Așadar, NIR-II sprijină imagistica de înaltă sensibilitate și oferă o vizualizare mai clară a structurilor profunde dintr-un animal. În peisajul mai larg al imagisticii, NIR-II nu înlocuiește BLI sau FLI în VIS și NIR-I, ci le completează abordând limitările lor în adâncime și rezoluție spațială.
Newton FT-900 este proiectat pentru a răspunde acestei nevoi, permițând cercetătorilor să efectueze BLI sensibil și FLI convențional alături de imagistica NIR-II într-o singură platformă all-in-one. Aceasta înseamnă că utilizatorii nu vor trebui să facă compromisuri în fluxurile lor de lucru stabilite pentru a avea acces la această tehnică optică emergentă.
Care sunt principalele limitări ale metodelor convenționale de imagistică optică, cum ar fi fluorescența vizibilă sau fluorescența NIR-I, pe care imagistica NIR-II le abordează?
Fluorescența vizibilă și NIR-I sunt limitate în ceea ce privește adâncimea de pătrundere, autofluorescența, dispersia fotonilor, sensibilitatea și rezoluția. Lungimile de undă ale luminii determină gradul de absorbție de către cromofore (de exemplu, hemoglobină, melanina, H2O și lipide) și dispersia în țesuturi (de exemplu, în creier, osul cranian, piele și mușchi); deși aceste metode ajută la localizarea unui semnal bine atunci când este imediat sub suprafață, sunt mai puțin eficiente atunci când se află adânc în organism.
În comparație, lungimile de undă NIR-II călătoresc mai eficient prin țesuturile biologice, experimentând o dispersie și o autofluorescență mai mică, ceea ce îmbunătățește raportul semnal-fon.
În spectrul NIR-II, absorbția redusă a semnalelor de emisie de către țesuturi ajută la îmbunătățirea rezoluției spațiale și adâncimii de pătrundere, care poate fi cu până la 10 ori mai bună decât în cazul fluorescenței vizibile.
În termeni practici, când ar trebui un cercetător să ia în considerare trecerea de la BLI sau fluorescența NIR-I la imagistica NIR-II?
Un cercetător ar putea dori să treacă de la BLI sau FLI VIS/NIR-I atunci când investighează organe adânci (de exemplu, ficat, pancreas, creier și vasculatură), tumori ortotopice adânci și/sau utilizează modele de animale mai mari (de exemplu, șoareci sau șoareci obezi). Aceste aplicații adânci sunt susceptibile la o dispersie mai mare a luminii, ceea ce limitează detectabilitatea semnalului adevărat.
De asemenea, cei care studiază biodistribuția și farmacocinetica în timp real beneficiază de utilizarea NIR-II, deoarece zgomotul de fond mai mic și raportul semnal-zgomot mai mare permit o vizualizare mai clară a acumulării de medicamente și a cineticii de eliminare.
NIR-II poate să nu fie necesar în unele cazuri, inclusiv atunci când un studiu a folosit deja un sistem de raportare bazat pe BLI pentru a evalua activitatea promotorului sau expresia genelor; atunci când semnalul este superficial/subcutanat; atunci când lucrarea implică un test de înaltă capacitate concentrat exclusiv pe viabilitate și nu necesită o vizualizare profundă; sau atunci când fluxul de lucru experimental este bine stabilit și validat utilizând sonde VIS/NIR-I pentru a obține o adâncime suficientă.
Este demn de menționat că există un întreg domeniu dedicat proiectării și construirii sonde de nouă generație pentru NIR-II. Între timp, mai multe fluorofore folosite frecvent și disponibile comercial, cum ar fi ICG și IRDye 800CW, pot fi utilizate pentru aplicații NIR-II, deoarece prezintă un vârf de emisie secundar care se extinde în fereastra 1000–2000 nm.
Care aplicații preclinice sunt deosebit de bine adaptate pentru imagistica NIR-II și de ce?
A) Imagistica țesuturilor adânci: lumina VIS și NIR-I se dispersează mai mult în țesuturile biologice (de exemplu, creier, os, piele și mușchi), iar gradul de absorbție a luminii VIS și NIR-I de către cromofore (de exemplu, hemoglobină, melanina, H2O și lipide) este mai mare comparativ cu NIR-II.
B) Distribuția medicamentelor în timp real, farmacocinetica și imagistica metabolică: lumina NIR-II permite o reducere a zgomotului de fond și capacitatea de a urmări în timp real acumularea și metabolismul medicamentelor în țesuturi adânci, cum ar fi ficatul.
C) Cartografierea cardiovasculară: dispersia și absorbția mai scăzută a luminii de către hemoglobină permit vizualizarea arhitecturii vasculare și a perfuziei. Fluxurile de sânge cardiace și cerebrale și dinamica vasculară în timp real pot fi evaluate utilizând agenți de contrast.
D) Dezvoltarea și validarea sondei: există o nevoie tot mai mare de fluorofore NIR-II disponibile comercial. Newton FT-900 permite evaluarea corectă a radianței sondei, specificitatea țintei și metabolismul/eliminarea. Acest
