小動物活體自由基檢測系統(tǒng)助力體內(nèi)自由基分布和藥代動力學(xué)研究

自由基是具有非偶電子的基團(tuán)或原子，它具有非常強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。在生物體內(nèi)，自由基高度的化學(xué)活性使得它可以與各類生物大分子反應(yīng)使其變性，這使它成為了一把生物體的「雙刃劍」：在炎癥反應(yīng)中自由基可以攻擊外來病原體來保護(hù)生物體自身，而過度的自由基又會導(dǎo)致 DNA 變性甚至細(xì)胞壞死和凋亡。因此檢測自由基的含量，尤其是在體內(nèi)檢測尤為重要。

以 NO 為代表的自由基藥物一直是藥物學(xué)研究的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的藥代動力學(xué)自由基測量，需要從生物體的不同部位提取體液，然后再使用電子順磁共振波譜儀（electron paramagnetic resonance，EPR）來測量體液樣品內(nèi)的自由基含量。然而如何在生物體內(nèi)定點(diǎn)、定時(shí)、定量地檢測釋放自由基藥物，以及如何在時(shí)間、空間、劑量上測量生物體內(nèi)的自由基藥物，一直是藥代動力學(xué)領(lǐng)域的難題。

波蘭 Novilet 公司新推出的小動物活體自由基檢測系統(tǒng) ERI TM 600，是一款可對小鼠與大鼠等動物進(jìn)行活體順磁成像的商業(yè)化儀器。ERI TM 600 突破了傳統(tǒng)電子順磁共振波譜儀僅能對體外提取物進(jìn)行定量分析的局限，實(shí)現(xiàn)了對小鼠體內(nèi)的自由基藥物進(jìn)行長時(shí)間的 3D/2D 實(shí)時(shí)成像觀測。同時(shí) ERI TM 600 配置了溫度控制與呼吸監(jiān)測儀，有效保證小動物在成像時(shí)維系正常的生理活動。

ERI TM 600 成像原理圖

ERI TM 600 成像非常簡單，僅需將小鼠麻醉之后，對荷瘤小鼠與對照小鼠注射 OX063 自旋探針即可。ERI TM 600 在 2 分鐘內(nèi)可對小鼠進(jìn)行 255 個(gè)投影掃描（25 cm²，精度 500 μm），獲得一系列的 2D 圖像，然后通過軟件對這些2D圖像進(jìn)行重構(gòu)，獲得小鼠的實(shí)時(shí) 3D 圖像。

ERI TM 600 成像結(jié)果

近期發(fā)表于 J. Phys. Chem.C 的工作「Dynamic Electron Paramagnetic Resonance Imaging: Modern Technique for Biodistribution and Pharmacokinetic Imaging」表明與荷瘤小鼠相比，對照組小鼠探針（尤其在腫瘤部位）分布均勻。荷瘤小鼠探針的信號強(qiáng)度、峰值時(shí)間、流入流出比等藥代動力學(xué)參數(shù)與對照小鼠差異明顯。將 3D 成像圖與小鼠體表照片相擬合，可以明顯觀察到腫瘤部位的 ERI 探針成像表征的藥代動力學(xué)參數(shù)異常。ERI TM 600 所得 3D 圖像可以更加直觀、準(zhǔn)確、長時(shí)間地展現(xiàn)自由基藥物在小鼠體內(nèi)的藥代動力學(xué)分布。

作為中國與世界進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)儀器交流的重要橋頭堡，Quantum Design 中國于 2020 年初引進(jìn)了波蘭 Novilet 公司的先進(jìn)產(chǎn)品小動物活體自由基檢測系統(tǒng)——ERI TM 600，歡迎感興趣的老師咨詢！

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