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Microscopia iperspettrale label free: imaging di liposomi ed esosomi impiegati per drug delivery

Sistema di microscopia iperspettrale Cytoviva

Data di pubblicazione:

Giovedì 17 Febbraio 2022

La ricerca sulle vescicole nella nanoscala quali i liposomi e gli esosomi, utilizzati come vettori di somministrazione mirata di farmaci (drug delivery), è progredita in modo significativo, portando a un elevato numero, sempre crescente, di clinical trials presentati alla FDA (Food & Drug Administration). La maggior parte di questi primi sforzi di sperimentazione clinica si è concentrata su liposomi ingegnerizzati che trasportano un carico (cargo) di terapia farmacologica o genica. In contemporanea si stanno facendo rapidi progressi con i vettori esosomiali naturali.

Rimangono sfide chiave nella comprensione dell'efficacia del targeting delle cellule tumorali tramite questi vettori nella nanoscala, che molto spesso si verifica attraverso eventi endocitici o fusione diretta della membrana cellulare per l'eventuale rilascio dei farmaci nella cellula. Poiché il labeling in fluorescenza della vescicola può interferire con la sua "mission", è necessario un metodo di imaging in vitro label free, per confermare questa efficacia con una varietà di combinazioni di carico vescicola-farmaco. Il metodo di imaging dovrebbe anche aiutare a determinare il corretto carico di farmaco attraverso il campione di vescicole e confermarne l'interazione e l'assorbimento con le cellule vive.

Il microscopio iperspettrale potenziato a campo oscuro di CytoViva si sta dimostrando estremamente efficace nell'aiutare i ricercatori a comprendere sia il targeting dei carriers vescicolari verso le cellule sia il rilascio temporizzato del loro cargo di farmaci. Con questa tecnica di imaging label free è possibile:

Realizzare imaging label free di esosomi e liposomi < 100 nm in vitro e in soluzione
Distinguere le vescicole con diversi carichi e le vescicole vuote
Ripercorrere il traffico cellulare label free del costrutto farmaco-vescicola grazie alla mappatura spettrale per identificare l'interazione con cellule vive o fissate

Figura 1: Spettri rappresentativi del liposoma

Figura 4: i pixel rossi mappano la presenza del liposoma nella cellula, in base alla risposta spettrale

Un esempio specifico del sistema CytoViva utilizzato per questa applicazione è mostrato nelle immagini sopra. In questo esempio, un peptide specifico per il cancro alla prostata viene aggiunto a un liposoma caricato con doxorubicina. Con il sistema CytoViva Enhanced Darkfield Hyperspectral Microscope, il ricercatore è in grado di creare una libreria spettrale di riferimento (figura 1) unica per il liposoma caricato con doxorubicina (figura 2). Si noti che gli spettri di riferimento illustrati nella figura 1 hanno un picco molto distinto a ~ 575 nm che è coerente con le proprietà spettrali della doxorubicina. La figura 3 mostra una cellula tumorale priva di etichetta che è stata incubata con il costrutto liposomiale. I pixel rossi nella figura 4 mostrano la mappatura spettrale dello spettro di riferimento confermando la presenza e la posizione del costrutto liposomiale all'interno della cellula tumorale.

Un vantaggio chiave del sistema CytoViva è che non richiede l'etichettatura con fluorescenza, o altre alterazioni della struttura cellulare o dei liposomi, per ottenere immagini e analisi efficaci. Inoltre, questi campioni possono essere ripresi allo stato di cellule vive utilizzando la camera microfluidica a cellule vive SynVivo per CytoViva. Con questo sistema, il costrutto di somministrazione di nanofarmaci può essere aggiunto alla coltura cellulare viva e le immagini possono essere catturate nel tempo, registrando l'interazione dinamica. Questo sistema può essere utilizzato anche come sistema "simulato in vivo" per osservare il "destino" delle nanoparticelle nell'ambiente biologico.

Con la capacità di fornire sia l'imaging spaziale ad alta risoluzione che la caratterizzazione spettrale, il sistema di microscopia iperspettrale a campo oscuro avanzata di CytoViva può avere un impatto significativo sul lavoro di ricerca e sviluppo nella somministrazione di nanofarmaci. Potete scriverci a info@schaefer-tec.it per saperne di più sulla tecnica o per pianificare dei test di imaging su vostri campioni.