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监测小鼠皮肤组织氧合
来源: | 作者:康森特生物科技 | 发布时间: 2023-12-27 | 150 次浏览 | 分享到:

公认的导致严重组织缺氧的病理因素是癌症和缺血。此外,活体中的感染和炎症通常与受影响组织中极低的氧分压有关。

极谱法氧气传感器仍然被认为是测量氧分压的“黄金标准”。这种方法是有创的,电极本身会消耗氧气,从而改变其氧气微环境,并且只能进行单点测量。

氧气传感是使用氧敏感染料的发光光学成像,这种染料以依赖于氧的方式猝灭发光。这些染料固定在透氧聚合物基质层中。氧的分布是通过基于发光的读出技术来确定的,我们想要比较三种量化小鼠皮肤氧分压的方法,即极谱电极法和两种将发光光学传感器箔与特殊成像技术相结合的系统——其中一种是VisiSens™ A1成像系统。

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材料与方法

将雌性C57BL/6小鼠束缚,将其后腿置于加热箔上5分钟(40°C)以促进氧气通过皮肤扩散。Clark 型电极(Ox-100,Unisense,丹麦)使用前在37°C的脱氧(使用Na2S2O5)或空气饱和水中进行了两点校准。将锐化的微电极(直径100μm)推进到脚垫的加热皮肤中。使用微操作器以标准化方式进行测量。每秒记录两次测量值,并使用 Sensor Trace PRO 3.1.3 软件评估数据。

使用荧光比率成像(FRIM)或基于荧光寿命成像(FLIM)的光学读出进行的测量如下:将每只小鼠的脚固定在自粘式加热箔上(图1A)。先在脚上滴一滴水,然后在脚上覆盖一层发光的氧传感器薄膜。铝箔与皮肤紧密接触,确保传感器和脚部之间不存在会导致错误测量的气泡。使用透明胶带将传感器额外在小鼠脚的顶部(图 1B)。没有对脚施加过大的压力。在平衡时间5分钟后开始测量。FLIM使用CCD相机、可脉冲460 nm LED和滤光片组成的系统进行。用气体混合装置产生的不同的pO2值对传感器箔片进行预校准。使用软件(Image X TG1 v 4.0)对数据进行分析。VisiSens™传感器箔(SF-RPSu4,Presens)在使用前使用Na2S2O5进行了校准。使用安装在三脚架上的VisiSens™探测器单元DU01原型(FRIM设备)在黑暗的环境中记录信号。使用VisiSens™ AnalytiCal 1软件对数据进行分析。


图1

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Clark 型电极测量

图2显示了使用锐化的 Clark型微电极的测量结果,该微电极是使用显微操作器通过小鼠皮肤推进的。微电极尖端施加的压力会导致皮肤组织在穿透皮肤之前发生局部缺血。穿透后,局部压力和压力引起的局部缺血立即解除,导致记录的血氧饱和度增加。微电极在组织中不再进一步推进,并在大约10秒内记录皮肤氧饱和度。最后,将微电极从组织中取出。总之,使用Clark型电极的实验表明,小鼠的平均皮肤氧饱和度为4.8%±1.8%(平均±标准差,n=7)。


图2

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基于FLIM的测量

使用基于FLIM的成像技术进行了快速寿命成像测量,结果如图3所示。表明平均皮肤氧饱和度为5.5%±0.9%(平均±标准差,n=14;图3B)。


图3

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基于FRIM的测量

VisiSens™氧气成像系统的比率测量结果如图4所示。表明平均皮肤氧饱和度为5.4%±0.8%(平均值±标准差,n=16;图4B)。


图4

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结论

我们已经验证了VisiSens氧气成像系统对 Clark型微电极和基于FLIM的光学氧气成像系统的有效性,以确定小鼠的皮肤氧饱和度。我们的数据表明,使用VisiSens或基于FLIM的光学氧气成像系统进行皮肤氧分压的经皮成像与使用经典Clark型微电极进行侵入性测量提供相同的氧气浓度。与Clark型微电极相比,使用VisiSens系统进行的氧气测量很容易进行。此外,光学传感器可以对大面积皮肤的皮肤组织氧合进行非侵入性量化。因此,基于FRIM的光学氧气成像系统VisiSens是分析皮肤组织氧合的完美工具。综上所述,这项技术将促进我们对组织氧合的局部调节及其对癌症、传染病和心血管疾病发病机制的影响的理解。

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氧传感器箔SF-RPSu4

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VisiSens™ AnalytiCal 1 软件


实验来源:

Julian Hofmann1, Robert M. Meier2, Alexander Mahnke1, Valentin Schatz1, Gregor Liebsch3, Otto Wolfbeis2, and Jonathan Jantsch1
1Mikrobiologisches Institut - Institute of Clinical Microbiology, Immunology and Hygiene, University Hospital Erlangen, Germany
2Institute of Analytical Chemistry, Chemo- and Biosensors, University of Regensburg, Germany
3PreSens GmbH, Regensburg, Germany






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