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玉研全身暴露系統(tǒng) | 便捷、高效、可靠的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物暴露染毒給藥系統(tǒng)——為毒理學(xué)與藥理學(xué)研究提供強(qiáng)大支持
在毒理學(xué)與藥效學(xué)研究的廣闊領(lǐng)域中,霧化給藥憑借其獨(dú)特的給藥方式,為藥物對(duì)呼吸系統(tǒng)潛在毒性的評(píng)估提供了前所未有的精準(zhǔn)視角。由于藥物直接作用于呼吸道和肺部,霧化給藥能夠模擬真實(shí)疾病狀態(tài)下的藥物暴露情況,從而精確評(píng)估藥物對(duì)呼吸系統(tǒng)的長(zhǎng)期或短期影響。
更重要的是,霧化給藥還能與其他給藥方式如口服藥物或注射給藥相結(jié)合,為治療效果的全面、綜合評(píng)估提供了可能。
在動(dòng)物造模方面,霧化給藥更是展現(xiàn)出其獨(dú)特的價(jià)值。通過(guò)精確模擬人類呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制和藥物作用過(guò)程,研究人員得以在動(dòng)物模型中模擬人類呼吸系統(tǒng)疾病的病理生理變化,從而準(zhǔn)確評(píng)估藥物在疾病狀態(tài)下的治療效果和安全性。這種建模方式不僅有助于研究人員更深入地理解疾病的本質(zhì)和藥物的作用機(jī)制,更為藥物的臨床應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)支持。
玉研儀器的全身暴露染毒系統(tǒng),正是基于氣溶膠霧化給藥原理設(shè)計(jì)的一款先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,采用動(dòng)態(tài)循環(huán)暴露染毒的設(shè)計(jì)理念,搭配氣溶膠發(fā)生系統(tǒng),為毒理學(xué)、藥效學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)研究、動(dòng)物建模等實(shí)驗(yàn)提供了簡(jiǎn)單、高效、穩(wěn)定且高性價(jià)比的解決方案。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果已被廣泛認(rèn)可為各種藥物、分子、顆粒物等毒性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo),為藥物的研發(fā)和優(yōu)化提供了有力的技術(shù)支持。
氣溶膠染毒:系統(tǒng)能夠?qū)⒁后w藥物、固態(tài)粉狀藥物、香煙煙霧和氣態(tài)化學(xué)物轉(zhuǎn)化為液體氣溶膠、粉塵氣溶膠、香煙煙霧或化學(xué)氣體,通過(guò)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的呼吸系統(tǒng)進(jìn)行染毒或給藥,同時(shí)保持藥物的原有性質(zhì)。
慢性或亞慢性染毒研究:允許實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自由暴露于氣溶膠環(huán)境中,模擬呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)展過(guò)程,適用于慢性或亞慢性吸入毒理學(xué)和吸入病理學(xué)研究。
藥物檢測(cè)和環(huán)境毒物研究:適用于小動(dòng)物的長(zhǎng)時(shí)間誘導(dǎo)麻醉、藥物噴劑型藥效檢測(cè)以及模擬環(huán)境毒物的實(shí)驗(yàn),具有教學(xué)和科研雙重用途。
高通量建模&給藥:單個(gè)暴露箱能夠同時(shí)對(duì)多只動(dòng)物進(jìn)行建模,提高實(shí)驗(yàn)效率和一致性。
自由活動(dòng)設(shè)計(jì):動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)中可以自由活動(dòng),符合疾病自然發(fā)展規(guī)律。
氣溶膠吸入式給藥:首過(guò)消除效應(yīng)低,例如使用ova致敏時(shí),霧化方式建模所需時(shí)間比腹部注射方式短。
一體化控制儀:具備定時(shí)器功能、霧化參數(shù)設(shè)定以及0-5LPM的持續(xù)供風(fēng)系統(tǒng)。
持續(xù)供風(fēng)與環(huán)境控制:能夠長(zhǎng)時(shí)間為箱體內(nèi)的動(dòng)物提供新鮮空氣,同時(shí)保持箱體內(nèi)的溫度和穩(wěn)定二氧化碳含量。
多種霧化器選擇:提供不同霧化粒徑的霧化器,如0.4um、2.2um、2.5um、3.1um、3.5um等,以適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)需求。
藥物類型廣泛:適用于溶液、粉塵、香煙煙霧、尼古丁溶液等多種藥物類型。
系統(tǒng)擴(kuò)展性:系統(tǒng)可以擴(kuò)展多個(gè)通道,具有高性價(jià)比,適合用于藥物篩選、安全評(píng)價(jià)等大規(guī)模實(shí)驗(yàn)。
近日,華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院毛成瓊教授課題組,在國(guó)際著名生物材料期刊Acta Biomaterialia發(fā)表了題為Immunometabolic reprogramming of macrophages with inhalable CRISPR/Cas9 nanotherapeutics for acute lung injury intervention的研究論文。該論文研究了一種靶向肺巨噬細(xì)胞的可吸入CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng),旨在調(diào)節(jié)葡萄糖代謝以緩解急性肺損傷(ALI)。該研究強(qiáng)調(diào)了免疫細(xì)胞代謝在炎癥中的作用,巨噬細(xì)胞葡萄糖代謝的變化以及肺水腫和炎癥的顯著減少證明了這一點(diǎn)。此外,觀察到支氣管肺泡灌洗液中巨噬細(xì)胞極化和細(xì)胞因子水平的改變皆表明了潛在的治療意義。這些發(fā)現(xiàn)不僅為ALI治療提供了見(jiàn)解,還有助于理解炎癥性疾病中的免疫細(xì)胞代謝。
急性肺損傷(ALI)是一種以快速發(fā)作的肺部炎癥為特征的嚴(yán)重呼吸系統(tǒng)疾病。ALI發(fā)病機(jī)制的核心是巨噬細(xì)胞功能障礙,其特征是促炎細(xì)胞因子過(guò)多和代謝活性向糖酵解的轉(zhuǎn)變。該研究強(qiáng)調(diào)了糖代謝在炎癥條件下免疫細(xì)胞功能中的重要作用,并確定了己糖激酶2 (HK2)是巨噬細(xì)胞代謝和炎癥的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。鑒于HK2抑制劑的局限性,研究者提出了精確下調(diào)HK2的CRISPR/Cas9系統(tǒng)。研究者開(kāi)發(fā)了一種可霧化的核殼脂質(zhì)體納米平臺(tái)(CSNs),與CaP復(fù)合,用于有效的藥物裝載,靶向肺巨噬細(xì)胞。且合成了多種CSNs來(lái)封裝基于mRNA的CRISPR/Cas9系統(tǒng)(mCas9/gHK2),并在體外和體內(nèi)的基因和蛋白水平上檢測(cè)了它們的基因編輯效率。CSN-mCas9/gHK2治療顯示巨噬細(xì)胞糖酵解和炎癥顯著減少。在LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠模型中,吸入CSN-mCas9/gHK2減輕了促炎腫瘤微環(huán)境和肺部糖代謝重編程,為ALI預(yù)防和治療提供了一種方向。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了將CRISPR/Cas9基因編輯與吸入給藥系統(tǒng)相結(jié)合,開(kāi)發(fā)了用于有效的局部肺部疾病治療的潛力,強(qiáng)調(diào)了靶向基因調(diào)節(jié)和代謝重編程在控制ALI中的重要性。
吸入治療采用上海玉研科學(xué)儀器的全身暴露系統(tǒng)(型號(hào)S - 5003M, Yuyan Instruments, Shanghai),氣溶膠霧化器通過(guò)醫(yī)用級(jí)導(dǎo)管連接到暴露箱體內(nèi)。在每次實(shí)驗(yàn)中,6只未麻醉的小鼠以10 L/min的氣流速率暴露于氣溶膠中25分鐘。為了進(jìn)行體內(nèi)生物分布研究,在7 mL PBS中制備DiR-或Rhod -b標(biāo)記的DOPS封裝在的 cap復(fù)合的CSNs(核殼脂質(zhì)體納米平臺(tái))中用于霧化。為了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,?/span>7 mL PBS中加入200 μg mCas9和100 μg grna的CSNDOPS-mCas9/gHK2,同樣進(jìn)行霧化處理。
ALI中觀察到的肺通透性增強(qiáng)可能潛在地增強(qiáng)了納米藥物通過(guò)肺內(nèi)途徑的被動(dòng)靶向遞送。本研究通過(guò)氣管內(nèi)給藥LPS建立雙肺炎癥模型。隨后,ALI小鼠暴露于室內(nèi)霧化器裝置產(chǎn)生的CSN-DiR氣溶膠中。生成的氣溶膠顆粒的空氣動(dòng)力學(xué)直徑中位數(shù)約為2.4μm,幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.25,屬于肺深部沉積的理想尺寸范圍。研究者發(fā)現(xiàn)吸入的CSN-DIR在肺中完全積累,如暴露后48小時(shí)的IVIS圖像所示(圖1a和b)。流式細(xì)胞術(shù)分析發(fā)現(xiàn),肺泡巨噬細(xì)胞(AMs)是捕獲CSNs的主要細(xì)胞類型,而不是樹(shù)突狀細(xì)胞(DCs)。在目前的方案下,在5ml PBS中吸入CSN-mCas9/gRNAs(200μg mCas9)25分鐘,估計(jì)在小鼠肺部沉積約1μg mCas9。
圖1
吸入CSN-mCas9/gHK2可減輕LPS誘導(dǎo)的ALI
研究者進(jìn)一步研究了霧化吸入CSNmCas9/gHK2前藥對(duì)LPS誘導(dǎo)的ALI模型的抗炎作用,這是一種有效的給肺治療方法(圖2a)。通過(guò)使用上海玉研科學(xué)儀器的全身暴露系統(tǒng)在LPS誘導(dǎo)8 h后進(jìn)一步檢測(cè)處理小鼠的肺濕干比(W/D),LPS處理小鼠的肺濕干比明顯高于PBS處理小鼠。然而,吸入CSN-mCas9/gHK2組的W/D比明顯低于LPS組(圖2b)。如圖6c所示,結(jié)果顯示LPS+PBS處理小鼠的蛋白質(zhì)濃度顯著升高,隨后在給藥CSN-mCas9/gHK2后逐漸降低。
圖2
ALI的發(fā)病機(jī)制涉及血管炎癥和中性粒細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的炎癥反應(yīng)。由活化的巨噬細(xì)胞引發(fā)的中性粒細(xì)胞流入肺部,對(duì)ALI的嚴(yán)重程度和進(jìn)展至關(guān)重要。該研究表明,BALF中總中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)顯著下降,突出了CSN-mCas9/gHK2在緩解ALI方面的有效治療作用。與LPS組相比,0.4 mg/kg CSN-mCas9/gHK2組的治療效果最為顯著(圖3f&g)。
圖3
研究表明,CSNmCas9/gHK2是一種很有前景的ALI治療方法,利用靶向基因編輯來(lái)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞代謝和炎癥。
上海玉研儀器的全身暴露系統(tǒng)在評(píng)估CSNmCas9/gHK2治療急性肺損傷(ALI)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該系統(tǒng)通過(guò)霧化給藥技術(shù),將CSNmCas9/gHK2送達(dá)肺部,增強(qiáng)了其治療肺部疾病的適用性,展示了作為一種局部、有效、安全的治療方法的潛力。在推進(jìn)ALI治療及其他炎癥性肺部疾病的治療研究中具有重要意義。
上海玉研儀器公司的口鼻暴露系統(tǒng)主要是用于動(dòng)物肺部疾病研究方面,由氣溶膠發(fā)生器、口鼻暴露塔、廢氣處理裝置等組成。
口鼻暴露系統(tǒng)可在模擬吸入氣溶膠的過(guò)程基礎(chǔ)上開(kāi)展生命科學(xué)相關(guān)科研工作,適合對(duì)各類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行口鼻部給藥、口鼻部吸入式暴露的實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)氣密性好,暴露濃度均一,適合使用液體氣溶膠、粉塵氣溶膠、納米顆粒氣溶膠、煙氣等可吸入物的口鼻吸入染毒實(shí)驗(yàn)??杀WC同一實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物吸入染毒劑量的一致性;實(shí)現(xiàn)氣溶膠在線濃度檢測(cè)和樣品實(shí)時(shí)在線采用。同時(shí)可減少人工提高工作效率,提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。
一、直接作用于目標(biāo)部位,提高藥物評(píng)估準(zhǔn)確性
口鼻暴露系統(tǒng)能確保藥物直接作用于呼吸道和肺部,這種給藥方式在呼吸系統(tǒng)疾病的研究中尤為重要。藥物直接作用于目標(biāo)部位,不僅提高了藥物的生物利用度,還減少了藥物在全身其他系統(tǒng)的分布,從而降低了非目標(biāo)部位的副作用風(fēng)險(xiǎn)。這使得研究人員能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估藥物在呼吸系統(tǒng)疾病中的治療效果和安全性。
二、系統(tǒng)適用性強(qiáng),滿足不同實(shí)驗(yàn)需求
該系統(tǒng)具備多種型號(hào)和靈活的配置選項(xiàng),以適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)需求。從小型動(dòng)物如小鼠、大鼠,到大型動(dòng)物如兔子、犬等,都可以找到適合的型號(hào)進(jìn)行口鼻暴露實(shí)驗(yàn)。此外,系統(tǒng)還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行個(gè)性化配置,如添加氣溶膠濃度檢測(cè)裝置、顆粒監(jiān)測(cè)裝置等,以提供更全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。
三、先進(jìn)的霧化技術(shù)和氣溶膠發(fā)生器
口鼻暴露系統(tǒng)采用了先進(jìn)的霧化技術(shù)和氣溶膠發(fā)生器,確保藥物以極細(xì)的霧化顆粒形式進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)。這種細(xì)化的藥物顆粒能夠更深入地滲透到呼吸道和肺部組織,提高藥物的局部濃度,從而增強(qiáng)治療效果。同時(shí),系統(tǒng)還具備循環(huán)換氣功能,確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定和舒適,降低對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)。
此套系統(tǒng)主要應(yīng)用于呼吸疾病基礎(chǔ)研究,可測(cè)試各種不同的物質(zhì),如藥物,大氣污染物,PM2.5,有機(jī)物質(zhì),工業(yè)衛(wèi)生,農(nóng)業(yè)化學(xué)品等。可進(jìn)行急性染毒、慢性染毒等多種氣體染毒實(shí)驗(yàn)。廣泛應(yīng)用于呼吸性疾病造模、藥物藥效評(píng)價(jià)、藥物安全評(píng)價(jià)、吸入式毒理研究、環(huán)境安全評(píng)價(jià)、PM2.5研究、化學(xué)品和農(nóng)藥安全評(píng)價(jià)、放射性物質(zhì)危害評(píng)估、軍事醫(yī)學(xué)、航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
玉研儀器肺部霧化給藥裝置(Microsprayer Aerosolizer)也稱作氣管內(nèi)霧化給藥裝置,是專門為小鼠、大鼠、豚鼠等小動(dòng)物設(shè)計(jì),可精確進(jìn)行氣管內(nèi)霧化給藥的裝置。可將定量液體通過(guò)集成在不銹鋼毛細(xì)插管中的氣溶膠霧化微噴頭霧化,毛細(xì)插管可深入動(dòng)物至支氣管分叉處,實(shí)現(xiàn)氣管內(nèi)定量霧化成氣溶膠給藥。相較于傳統(tǒng)口服或注射給藥,藥物可直接作用于肺部,適用于肺部生理、病理、藥理學(xué)研究,按給藥的狀態(tài)不同還可分為液體給藥以及干粉給藥。
技術(shù)優(yōu)勢(shì):
先進(jìn)的液體霧化技術(shù):通過(guò)精密設(shè)計(jì)和高效操作機(jī)制,90%藥物霧化直徑<30μm(液體),迅速且均勻地將液體藥物轉(zhuǎn)化為微小霧狀顆粒,可均勻分布于大小鼠肺部組織中。
提高藥物利用率和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性:氣管內(nèi)直接給藥,無(wú)首關(guān)消除,藥物全身效應(yīng)小,確保藥物直接且均勻地覆蓋目標(biāo)細(xì)胞、組織或樣本,實(shí)現(xiàn)局部或系統(tǒng)疾病的治療。
精確控制給藥量:微量精確給藥,最小藥物用量25μL(液體),保證實(shí)驗(yàn)中每次給藥的一致性和準(zhǔn)確性,確保實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性。
多種藥物類型:可用于溶液、小細(xì)胞懸浮液、均質(zhì)懸濁液、粘度較低的乳濁液、干粉等給藥
設(shè)計(jì)與材料:采用優(yōu)質(zhì)材料制造,確保給藥過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。
操作簡(jiǎn)便:易于清洗和維護(hù),降低實(shí)驗(yàn)人員的工作負(fù)擔(dān)。
應(yīng)用領(lǐng)域:
評(píng)估藥物療效:適用于評(píng)估藥物對(duì)肺部疾病(如哮喘、慢性阻塞性肺?。┑寞熜Ш桶踩?。
模擬肺部疾?。和ㄟ^(guò)直接霧化藥物進(jìn)入肺部,模擬人類肺部疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程。
動(dòng)物模型制作和呼吸功能檢測(cè):廣泛應(yīng)用于相關(guān)實(shí)驗(yàn),為疾病預(yù)防和治療提供參考。
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