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药代动力学领域新突破——小动物活体自由基检测系统助力体内自由基分布和药代动力学研究


小动物活体自由基 药代动力学 活体顺磁成像

自由基是具有非偶电子的基团或原子,它具有非常强的化学反应活性。在生物体内,自由基高度的化学活性使得它可以与各类生物大分子反应使其变性,这使它成为了一把生物体的“双刃剑”:在炎症反应中自由基可以攻击外来病原体来保护生物体自身,而过度的自由基又会导致DNA变性甚至细胞坏死和凋亡。因此检测自由基的含量,尤其是在体内检测尤为重要。

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以一氧化氮为代表的自由基药物一直是药物学研究的重点。传统的药代动力学自由基测量,需要从生物体的不同部位提取体液,然后再使用电子顺磁共振波谱仪(electron paramagnetic resonance,EPR)来测量体液样品内的自由基含量。然而如何在生物体内定点、定时、定量地检测释放自由基药物,以及如何在时间、空间、剂量上测量生物体内的自由基药物,一直是药代动力学领域的难题。

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波兰Novilet公司新推出的小动物活体自由基检测系统ERI TM 600,是一款可对小鼠与大鼠等动物进行活体顺磁成像的商业化仪器。ERI TM 600突破了传统电子顺磁共振波谱仪仅能对体外提取物进行定量分析的局限,实现了对小鼠体内的自由基药物进行长时间的3D/2D实时成像观测。同时ERI TM 600配置了温度控制与呼吸监测仪,有效保证小动物在成像时维系正常的生理活动。

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ERI TM 600成像原理图

ERI TM 600成像非常简单,仅需将小鼠麻醉之后,对荷瘤小鼠与对照小鼠注射OX063自旋探针即可。ERI TM 600在2分钟内可对小鼠进行255个投影扫描(25 cm²,精度500 μm),获得一系列的2D图像,然后通过软件对这些2D图像进行重构,获得小鼠的实时3D图像。

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ERI TM 600成像结果

近期发表于J. Phys. Chem.C的工作“Dynamic Electron Paramagnetic Resonance Imaging: Modern Technique for Biodistribution and Pharmacokinetic Imaging”表明与荷瘤小鼠相比,对照组小鼠探针(尤其在肿瘤部位)分布均匀。荷瘤小鼠探针的信号强度、峰值时间、流入流出比等药代动力学参数与对照小鼠差异明显。将3D成像图与小鼠体表照片相拟合,可以明显观察到肿瘤部位的ERI探针成像表征的药代动力学参数异常。ERI TM 600所得3D图像可以更加直观、准确、长时间地展现自由基药物在小鼠体内的药代动力学分布。

作为中国与世界进行先进技术、先进仪器交流的重要桥头堡,Quantum Design中国于2020年初引进了波兰Novilet公司的先进产品小动物活体自由基检测系统——ERI TM 600,欢迎感兴趣的老师咨询!

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