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  • Dinamica delle nanoparticelle utilizzando un nuovo sistema di perfusione del lume del vaso linfatico isolato

    Schema schematico di un sistema di valutazione intralinfatico per nanoparticelle Questo articolo è stato pubblicato su Nano Today, 36, Kuroda C, et al., Sistema di perfusione del lume dei vasi linfatici isolato per valutare i movimenti dei nanomateriali e le risposte indotte dai nanomateriali nei vasi linfatici, in linea, Copyright Elsevier (2021). Credito:Copyright © 2021 Elsevier B.V.

    Nanoparticelle utilizzate nei sistemi di somministrazione dei farmaci, bioimmagini, e la medicina rigenerativa migrano dai tessuti ai vasi linfatici dopo essere entrati nel corpo, quindi è necessario chiarire l'interazione tra nanoparticelle e vasi linfatici. Sebbene sia stata sviluppata una tecnologia per osservare il flusso di nanoparticelle attraverso i vasi linfatici in vivo, non esiste un metodo per valutare il flusso di nanoparticelle in modo più dettagliato e quantitativo ex vivo. Così, è stata condotta una ricerca per sviluppare un sistema di perfusione del lume dei vasi linfatici ex vivo per determinare come le nanoparticelle si muovono nei vasi linfatici e come influenzano il movimento fisiologico dei vasi linfatici.

    Le nanoparticelle introdotte nel corpo entrano nei vasi linfatici, che si contraggono e si dilatano spontaneamente per trasportare il fluido linfatico in tutto l'organismo. Un gruppo di ricerca guidato dal professor Naoto Saito, Direttore dell'Istituto di Scienze Biomediche, e Chika Kuroda, uno studente del terzo anno presso la Facoltà di Medicina e Scienze della Salute dell'Università di Yamaguchi e laureato del Master presso la Scuola di Medicina e Chirurgia dell'Università di Shinshu, hanno sviluppato un nuovo sistema di perfusione del lume del vaso linfatico isolato in grado di spostare nanotubi di carbonio e altre nanoparticelle in vasi linfatici rimossi chirurgicamente per valutarne visivamente le proprietà. Il gruppo è riuscito a sviluppare un nuovo sistema sperimentale per valutare come le nanoparticelle si muovono nei vasi linfatici e come influenzano il movimento fisiologico dei vasi linfatici. Il sistema sperimentale sviluppato in questo studio ha permesso di chiarire visivamente e quantitativamente l'interazione tra nanoparticelle e vasi linfatici e di valutare la sicurezza biologica delle nanoparticelle.

    È la prima volta che viene creato un sistema di perfusione ex vivo per valutare gli effetti e la cinetica delle nanoparticelle nei vasi linfatici durante la contrazione e l'espansione spontanee dei vasi. Rispetto agli esami in vivo, il sistema di perfusione consente l'osservazione ad alta risoluzione e più dettagliata dei movimenti dei nanomateriali insieme alle reazioni dei vasi linfatici associate. Per di più, il nuovo sistema consente valutazioni sia quantitative che istologiche della reazione fisiologica di un singolo vaso linfatico ai nanomateriali. Utilizzando questo sistema sperimentale per valutare nanoparticelle specifiche, si possono chiarire gli effetti fisiologici ed istologici delle nanoparticelle sui vasi linfatici, e l'applicazione clinica delle nanoparticelle può essere ottenuta in modo più sicuro valutando la loro sicurezza biologica in combinazione con esperimenti su cellule e animali.

    Registrazione video delle contrazioni spontanee di un vaso linfatico durante la perfusione con MWCNT. La contrazione spontanea della parete del vaso durante la perfusione con MWCNT (1,0 mg/mL) è in sincronia con il flusso di nanoparticelle MWCNT nere. I MWCNT nel vaso si muovono più velocemente nella parte anteriore e posteriore della valvola con la contrazione del vaso, e le particelle fluiscono oltre la valvola durante la dilatazione. In entrambi i casi, la valvola è stata osservata muoversi attraverso il centro del vaso linfatico. Credito:Copyright © 2021 Elsevier B.V.

    Le nanoparticelle sono considerate opzioni utili per la somministrazione di farmaci e l'imaging del cancro. Dopo essere entrato nel corpo, sono noti per entrare nei vasi linfatici e accumularsi nei linfonodi, anche se le interazioni precise tra nanoparticelle e vasi linfatici rimangono poco chiare. Il nuovo sistema di perfusione consente esami dettagliati, sicurezza, e la delucidazione della farmacocinetica per le future applicazioni cliniche delle nanoparticelle. Nel futuro, il gruppo prevede di esaminare gli effetti di varie nanoparticelle sui vasi linfatici a seconda della loro concentrazione e del tempo con l'obiettivo di applicare le nanoparticelle alla medicina. Inoltre, il gruppo di ricerca intende verificare la sicurezza delle nanoparticelle per applicazioni cliniche combinandole con esperimenti su cellule e animali. In definitiva, vorrebbero utilizzare questo sistema per applicare clinicamente particelle la cui sicurezza è stata confermata in un'ampia gamma di campi come DDS e imaging, e per chiarire gli effetti delle nanoparticelle sul sistema linfatico.

    Il campione di perfusione del vaso linfatico isolato era un vaso afferente da un linfonodo iliaco di ratto che è stato isolato, inserito tra micropipette di vetro nella camera del tessuto, e legato. Dopo che sono state indotte contrazioni spontanee del vaso ed è stata confermata la vitalità delle cellule endoteliali del vaso e delle cellule muscolari lisce, una dispersione di nanomateriali è stata perfusa attraverso il lume del vaso e alimentata dalle contrazioni spontanee del vaso. Gli afflussi di lumen sono mostrati sul lato destro dello schermo, con deflussi sul lato sinistro. Immagini della telecamera ad alta velocità (FAST CAM AX50:Photron Limited, Tokio, Giappone) sono stati registrati con un ingrandimento di 400 x e una velocità di 500 fotogrammi al secondo (fps), e sono stati riprodotti a una velocità di 250 fps (circa la metà della velocità). Registrazione video delle contrazioni spontanee di un vaso linfatico prima della perfusione con nanotubi di carbonio a parete multipla (MWCNT). Contrazioni spontanee di un vaso linfatico contenente soluzione di Krebs nel lume prima della perfusione con MWCNT. Le variazioni del diametro dei vasi linfatici e i movimenti delle valvole sono in sincronia con le contrazioni spontanee. Credito:Copyright © 2021 Elsevier B.V.

    Lo studio è pubblicato su Nano oggi .


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