복부 대동맥류의 근적외선 형광 영상

이름에서 알 수 있듯이 NIRF 이미징은 650 nm에서 900 nm에 이르는 첫 번째 근적외선 창 내에서 빛을 사용하여 광자를 조직으로 전달합니다. 광자의 에너지, E는방정식 1을 특징으로 하며, 여기서 h는 플랑크의 상수이며, c는 진공에서 빛의 속도이며, λ는 빛의 파장이다.

= (방정식 1)

형광경에게 불린 표적 특정 형광 분자는 전형적으로 화상 진찰의 앞에 유전 공학 또는 꼬리 정맥 주입을 통해 동물로 소개됩니다. 이러한 형광은 광자 에너지를 흡수하여 분자의 에너지를 지상 상태인 S_0에서불안정하고 흥분된 상태 S_1'으로증가시다. S₁' 상태의 불안정으로 인해 분자는 해당 상태 내에서 가장 낮은 진동 에너지 수준으로 이완시키고 열 형태로 에너지를 방출합니다. 형광은 이제 편안하고 흥분 된 상태 S_1에서특정 파장에서 빛을 방출하는 지상 상태 S_0으로돌아갑니다. 열 형태의 에너지 의 방출로 인해 파장이 길어지는 방출 된 광은 형광 이미징 시스템을 사용하여 캡처되고 기록됩니다. 흡수와 방출 스펙트럼 사이의 근본적인 변화는 스토크스 시프트라고하며 흥분과 방출 광을 구별 할 수 있기 때문에 중요합니다.

복부 대동맥류(AAA)를 가진 설치류에서 촬영한 생체 내 및 전 생체 내 NIRF 이미지는 그림 1-2에 도시되어 있다. 활성형 형광 프로브는 매트릭스 메탈로프로틴아제-2(MMP2) 활성을 시각화하기 위해 꼬리 정맥을 통해 체계적으로 주입되었다. MMP2는 AAA의 개시 및 진행에 중요한 역할을 하는 세포외 매트릭스의 분해에 관여하는 탄성 효소이다. 모든 이미지는 625 nm 난초 필터, 700 nm 방출 필터 및 60 초 노출 시간을 사용하여 획득되었습니다.

도 1: 혈관신생-II의 주입에 따라 AAA를 개발한 아폴리포단백질 E-결핍 마우스의 생체 내 NIRF 이미지의 대표적인. 높은 신호를 보여주는 작은 반점의 대부분은 피부 자동 형광 (노란색 화살표)에서 입니다. 혈관은 높은 형광 신호 (적색 화살표)를 가진 관 구조로 시각화 될 수있다. 스케일바: 1cm.

도 2는 복부 대동맥의 동맥류 영역에서 MMP2 활성의 증가를 나타내며, 복부 대동맥의 건강한 영역에 비해 신호 강도의 관찰된 증가에 의해 관찰된 바와 같이. 이 결과는 AA 내에서 높은 MMP2 수준을 보여주는 문헌의 결과와 일치합니다. 과도한 형광 프로브는 신장에 여과되고 축적되어 밝은 형광 신호로 이어졌습니다.

그림 2: 두 가지 동물 모델에서 AAA의 NIRF 이미지 : (A) 안지오텐신 II 주입 아폴리포프로틴 -E 결핍 마우스와 (B) 돼지 췌장 질과 주입 쥐에 내무성 AAA에서 suprarenal AAA. 노란색 화살표는 AA를 가리킵니다. 스케일 바: 3mm.

NIRF 이미징은 형광 프로브에 의존하여 조직에서 생체 분자 어셈블리를 정량화하고 시각화합니다. 근적외선으로부터 흡수된 광자 에너지는 형광 분자를 더 높은 에너지 상태로 흥분시키고, 더 긴 특성파장을 가진 방출된 빛은 형광 이미징 시스템에 의해 포착된다. 여기서, 복부 대동맥류에서 MMP2 활성을 연구하기 위한 NIRF 이미징의 적용은 생체 내 및 전 생체 내에서 입증되었다. 비침습적으로 바디에 있는 신진 대사 과정을 공부에 있는 금 표준으로 여겨지는 SPECT 또는 PET와는 달리, NIRF 화상 진찰은 이온화 방사선을 관련시키지 않는 급속하고 높은 처리량 화상 진찰 기술입니다. 이 양식의 한계 중 하나는 상대적으로 작은 침투 깊이입니다. 이 한계는 깊은 조직의 임상 화상 진찰을 도전하게 하더라도, NIRF 화상 진찰은 작은 동물에 있는 종양과 심장 혈관 질병을 공부하는 중요한 역할을 합니다.

적절한 형광 프로브를 감안할 때, 많은 분자 구조는 작은 동물 모델에서 질병 개시 및 진행을 모두 연구하기 위해 제시 된 NIRF 이미징 절차를 사용하여 시각화 될 수 있습니다. 특정 전 생체 및 생체 내 응용 분야에는 설치류 혈관에서의 MMP 활성 의 1) 평가, 2) 다양한 유형의 암에서조기 종양 검출, 3) 치료 용 나노 입자 약동제 및 생체 분포의 평가가 포함됩니다. AAA 내의 MMP2 활성이 증가함에 더하여, 다른 MMP 형광 프로브는 죽상 경화증 진행을 연구하고 심근 경색 에 따른 심장 세포 외 매트릭스 조성을 특성화하기 위해 활용되었습니다. 더욱이, 불소공포증 indocyanine 녹색은 뒤다리 허혈의 뮤린 모형에 있는 조직 관류를 공부하기 위하여 이용되었습니다. 초기 암 검출에 NIRF 화상 진찰의 응용에 더 정교하게 하기 위하여는, 종양 표적화 NIRF 염료는 종양 마진을 평가하고 절제술 절차를 지원하기 위하여 이용될 수 있습니다. 약물 전달을 위해 개발된 나노 입자에 근적외선 형광을 통합하면 과학자들은 다양한 질병에 대해 보다 효과적인 나노입자 기반 치료법을 개발할 수 있습니다. 마지막으로, 전체 동물 또는 그대로 조직에서 형광 신호를 공간적으로 국소화하는 능력은 동물을 희생하고 조직을 균질화해야 하는 다른 기존의 효소 분석(gel zymography) 및 단백질 분석(western blot)에 비해 명확한 이점이 있다.