Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá trước lâm sàng của OxyChip cho việc đo oxy EPR lâu dài
Tóm tắt
Sự oxy hóa mô là một thông số quan trọng trong nhiều tình huống bệnh lý, bao gồm bệnh tim mạch và ung thư. Tình trạng thiếu oxy có thể ảnh hưởng đáng kể đến tiên lượng của các khối u rắn và hiệu quả của việc điều trị bằng bức xạ hoặc hóa trị. Phép đo oxy bằng cộng hưởng từ electron (EPR) là một phương pháp đáng tin cậy để đánh giá và theo dõi mức oxy trong mô một cách lặp đi lặp lại. Lithium octa-n-butoxynaphthalocyanine (LiNc-BuO) đã được phát triển như một đầu dò cho phép đo oxy sinh học EPR, đặc biệt là cho mục đích lâm sàng. Tuy nhiên, tính khả thi trong lâm sàng của tinh thể LiNc-BuO bị hạn chế bởi các vấn đề tiềm ẩn liên quan đến tính tương thích sinh học, độ phân hủy sinh học hoặc sự di chuyển của các tinh thể riêng lẻ trong mô. Để khắc phục những hạn chế này, chúng tôi đã nhúng các tinh thể LiNc-BuO vào polydimethylsiloxane (PDMS), một polymer tương thích sinh học có khả năng thẩm thấu oxy và phát triển một dạng chip cấy ghép/có thể thu hồi, gọi là OxyChip. Chip đã được tối ưu hóa để đạt được mật độ spin tối đa (40% w/w của LiNc-BuO trong PDMS) và được chế tạo ở dạng phù hợp cho việc cấy ghép bằng cách sử dụng kim tiêm 18-G. Đánh giá in vitro của OxyChip cho thấy nó bền và rất nhạy cảm với oxy. Độ phụ thuộc của độ rộng đường đi EPR của nó với oxy là tuyến tính và có độ tái lập cao. Hiệu quả in vivo của OxyChip đã được đánh giá bằng cách cấy ghép nó vào cơ đùi của chuột bạch và theo dõi phản ứng của nó đối với sự oxy hóa mô trong thời gian lên tới 12 tháng. Kết quả cho thấy sự bảo tồn tính toàn vẹn (kích thước và hình dạng) và độ hiệu chuẩn (độ nhạy với oxy) của OxyChip trong suốt thời gian cấy ghép. Hơn nữa, không có phản ứng viêm hoặc tác dụng phụ nào xung quanh khu vực cấy ghép được quan sát, từ đó xác nhận tính tương thích sinh học và độ an toàn của nó. Tổng thể, các kết quả cho thấy OxyChip nhạy cảm cao vừa được chế tạo có khả năng cung cấp các phép đo nồng độ oxy lâu dài một cách đáng tin cậy và lặp đi lặp lại trong các điều kiện lâm sàng.
Từ khóa
#oxy hóa mô #bệnh tim mạch #ung thư #phép đo EPR #LiNc-BuO #tính tương thích sinh học #cấy ghép #OxyChipTài liệu tham khảo
F. Abbasi, H. Mirzadeh, A.A. Katbab, Modification of polysiloxane polymers for biomedical applications: A review. Polym. Int. 50, 1279–1287 (2001)
R. Ahmad, P. Kuppusamy, Theory, instrumentation, and applications of electron paramagnetic resonance oximetry. Chem. Rev. 110, 3212–3236 (2010)
M.C. Belanger, Y. Marois, Hemocompatibility, biocompatibility, inflammatory and in vivo studies of primary reference materials low-density polyethylene and polydimethylsiloxane: A review. J. Biomed. Mater. Res. 58, 467–477 (2001)
G. Bergamini, M. Alicandri-Ciufelli, G. Molteni, D. Villari, M.P. Luppi, E. Genovese, L. Presutti, Therapy of unilateral vocal fold paralysis with Polydimethylsiloxane injection Laryngoplasty: Our experience. J. Voice 24, 119–125 (2010)
M.C. Brahimi-Horn, J. Pouyssegur, Oxygen, a source of life and stress. FEBS Lett. 581, 3582–3591 (2007)
M. Dinguizli, S. Jeumont, N. Beghein, J. He, T. Walczak, P.N. Lesniewski, H. Hou, O.Y. Grinberg, A. Sucheta, H.M. Swartz, et al., Development and evaluation of biocompatible films of polytetrafluoroethylene polymers holding lithium phthalocyanine crystals for their use in EPR oximetry. Biosens. Bioelectron. 21, 1015–1022 (2006)
Dvornic, P.R. (2000). Thermal properties of Polysiloxanes at low temperatures, in Silicon-Containing Polymers - the Science and Technology of Their Synthesis and Applications. ed. by R.G. Jones, W. Ando, J. Chojnowski Kluwer Academic Publishers, Norwell, pp. 185–212
E. Eteshola, R.P. Pandian, S.C. Lee, P. Kuppusamy, Polymer coating of paramagnetic particulates for in vivo oxygen-sensing applications. Biomed. Microdevices 11, 379–387 (2009)
J.M. Guys, J. Breaud, G. Hery, A. Camerlo, H. Le Hors, P. De Lagausie, Endoscopic injection with polydimethylsiloxane for the treatment of pediatric urinary incontinence in the neurogenic bladder: Long-term results. J. Urol. 175, 1106–1110 (2006)
M. Hagemann, E. Seifert, The use of polydimethylsiloxane for injection laryngoplasty. World J. Surg. 32, 1940–1947 (2008)
H. Hou, N. Khan, J. Lariviere, S. Hodge, E.Y. Chen, L.A. Jarvis, A. Eastman, B.B. Williams, P. Kuppusamy, H.M. Swartz, Skeletal muscle and glioma oxygenation by carbogen inhalation in rats: A longitudinal study by EPR oximetry using single-probe implantable oxygen sensors. Adv. Exp. Med. Biol. 812, 97–103 (2014)
H. Hou, V. Krishnamurthy Nemani, G. Du, R. Montano, R. Song, B. Gimi, H.M. Swartz, A. Eastman, N. Khan, Monitoring oxygen levels in orthotopic human glioma xenograft following carbogen inhalation and chemotherapy by implantable resonator-based oximetry. Int. J. Cancer 136, 1688–1696 (2015)
G. Ilangovan, H. Li, J.L. Zweier, M.C. Krishna, J.B. Mitchell, P. Kuppusamy, In vivo measurement of regional oxygenation and imaging of redox status in RIF-1 murine tumor: Effect of carbogen-breathing. Magn. Reson. Med. 48, 723–730 (2002a)
G. Ilangovan, A. Manivannan, H. Li, H. Yanagi, J.L. Zweier, P. Kuppusamy, A naphthalocyanine-based EPR probe for localized measurements of tissue oxygenation. Free Radic. Biol. Med. 32, 139–147 (2002b)
G. Ilangovan, H. Li, J.L. Zweier, P. Kuppusamy, Effect of carbogen-breathing on redox status of the RIF-1 tumor. Adv. Exp. Med. Biol. 510, 13–17 (2003)
G. Ilangovan, T. Liebgott, V.K. Kutala, S. Petryakov, J.L. Zweier, P. Kuppusamy, EPR oximetry in the beating heart: Myocardial oxygen consumption rate as an index of postischemic recovery. Magn. Reson. Med. 51, 835–842 (2004)
M. Khan, V.K. Kutala, S. Wisel, S.M. Chacko, M.L. Kuppusamy, P. Kwiatkowski, P. Kuppusamy, Measurement of oxygenation at the site of stem cell therapy in a murine model of myocardial infarction. Adv. Exp. Med. Biol. 614, 45–52 (2008)
M. Khan, I.K. Mohan, V.K. Kutala, S.R. Kotha, N.L. Parinandi, R.L. Hamlin, P. Kuppusamy, Sulfaphenazole protects heart against ischemia-reperfusion injury and cardiac dysfunction by overexpression of iNOS, leading to enhancement of nitric oxide bioavailability and tissue oxygenation. Antioxid. Redox Signal. 11, 725–738 (2009)
M. Khan, P. Kwiatkowski, B.K. Rivera, P. Kuppusamy, Oxygen and oxygenation in stem-cell therapy for myocardial infarction. Life Sci. 87, 269–274 (2010)
S.H. Kim, J. Moon, J.H. Kim, S. Jeong, S. Lee, Flexible, stretchable and implantable PDMS encapsulated cable for implantable medical device. Biomed. Eng. Lett. 1, 199–203 (2011)
A.C. Kulkarni, P. Kuppusamy, N. Parinandi, Oxygen, the lead actor in the pathophysiologic drama: Enactment of the trinity of normoxia, hypoxia, and hyperoxia in disease and therapy. Antioxid. Redox Signal. 9, 1717–1730 (2007)
G. Meenakshisundaram, E. Eteshola, R.P. Pandian, A. Bratasz, S.C. Lee, P. Kuppusamy, Fabrication and physical evaluation of a polymer-encapsulated paramagnetic probe for biomedical oximetry. Biomed. Microdevices 11, 773–782 (2009a)
G. Meenakshisundaram, E. Eteshola, R.P. Pandian, A. Bratasz, K. Selvendiran, S.C. Lee, M.C. Krishna, H.M. Swartz, P. Kuppusamy, Oxygen sensitivity and biocompatibility of an implantable paramagnetic probe for repeated measurements of tissue oxygenation. Biomed. Microdevices 11, 817–826 (2009b)
I.K. Mohan, M. Khan, S. Wisel, K. Selvendiran, A. Sridhar, C.A. Carnes, B. Bognar, T. Kalai, K. Hideg, P. Kuppusamy, Cardioprotection by HO-4038, a novel verapamil derivative, targeted against ischemia and reperfusion-mediated acute myocardial infarction. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 296, H140–H151 (2009)
R.P. Pandian, N.L. Parinandi, G. Ilangovan, J.L. Zweier, P. Kuppusamy, Novel particulate spin probe for targeted determination of oxygen in cells and tissues. Free Radic. Biol. Med. 35, 1138–1148 (2003)
R.P. Pandian, Y.I. Kim, P.M. Woodward, J.L. Zweier, P.T. Manoharan, P. Kuppusamy, The open molecular framework of paramagnetic lithium octabutoxynaphthalocyanine: Implications for the detection of oxygen and nitric oxide using EPR spectroscopy. Mater. J. Chem. 16, 3609–3618 (2006)
C. Sittel, W.F. Thumfart, C. Pototschnig, C. Wittekindt, H.E. Eckel, Textured polydimethylsiloxane elastomers in the human larynx: Safety and efficiency of use. J. Biomed. Mater. Res. 53, 646–650 (2000)
H.M. Swartz, B.B. Williams, B.I. Zaki, A.C. Hartford, L.A. Jarvis, E.Y. Chen, R.J. Comi, M.S. Ernstoff, H. Hou, N. Khan, et al., Clinical EPR: unique opportunities and some challenges. Acad Radiol 21, 197–206 (2014)
M.A. Zullo, F. Plotti, F. Bellati, L. Muzii, R. Angioli, P.B. Panici, Transurethral polydimethylsiloxane implantation: A valid option for the treatment of stress urinary incontinence due to intrinsic sphincter deficiency without urethral hypermobility. J. Urol. 173, 898–902 (2005)