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Sep 15, 2023

Una microperfusione e In

Scientific Reports volume 5,

Scientific Reports volume 5, numero articolo: 18095 (2015) Citare questo articolo

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Gli spettrometri ora offrono le intensità di campo necessarie per visualizzare le cellule dei mammiferi, ma non sono stati progettati per consentire l'imaging di tessuti vivi. Pertanto, gli spettrometri pongono sfide significative – la più evidente delle quali sono le limitazioni spaziali – alla conduzione di esperimenti sui tessuti viventi. Questa limitazione diventa problematica quando si tenta di impiegare apparecchiature di perfusione commerciali che sono ingombranti e, essendo progettate quasi esclusivamente per studi di microscopia ottica o elettrofisiologia, raramente includono la compatibilità con la RM come criterio di progettazione. Per superare i problemi esclusivi degli ambienti con campo magnetico ultraelevato con accesso spaziale limitato, abbiamo progettato sistemi di microperfusione e ossigenazione interna in grado di interfacciarsi con la serie di micro bobine di superficie Bruker. Questi dispositivi sono progettati per supportare l'imaging a risoluzione cellulare negli studi RM di tessuti viventi asportati. Il sistema combinato consente un controllo preciso sia dei livelli di gas disciolto che di pH nel perfusato, dimostrando così l'applicabilità per un'ampia gamma di tipi di tessuti. La sua compattezza, l'architettura lineare e il contenuto di materiale compatibile con la RM sono caratteristiche di progettazione chiave destinate a fornire un'interfaccia hardware versatile compatibile con qualsiasi spettrometro NMR. Tali attributi garantiranno la continua utilità dell'impianto di microperfusione poiché potrà essere utilizzato con una moltitudine di sistemi NMR contemporanei oltre a quelli attualmente in fase di sviluppo.

Esiste un fenomeno clinico ben descritto e consolidato che correla l'aumento dell'efficacia del trattamento della malattia con la diminuzione dell'intervallo di tempo tra l'insorgenza della malattia e l'applicazione del trattamento1,2,3. Sfortunatamente, la maggior parte delle diagnosi contemporanee si basa sull’autodescrizione della sintomatologia della malattia da parte del paziente prima che i medici effettuino la diagnosi e il trattamento. Ciò spesso consente periodi di tempo molto prolungati di sviluppo della malattia asintomatica prima che i pazienti ricevano i trattamenti necessari.

Mentre i test sui biomarcatori promettono di fornire strumenti di screening estremamente sensibili in grado di individuare precocemente la malattia, riducendo così l’intervallo di tempo tra l’insorgenza e il trattamento, tali strumenti generalmente offrono poche informazioni riguardo alle caratteristiche spaziali della patologia tissutale all’interno dell’organismo vivente. Informazioni accurate riguardanti le caratteristiche spaziali del tessuto malato non sono banali nel caso della cura del paziente poiché i medici devono essere in grado di distinguere tra tessuti sani e non sani per una varietà di applicazioni tra cui la conferma diagnostica, il monitoraggio della malattia post-trattamento e la pianificazione chirurgica per l'escissione del tumore4 . In alternativa, i metodi diagnostici che possono offrire informazioni spaziali tessuto-specifiche – come la marcatura molecolare dopo la biopsia tissutale – sono spesso troppo limitati nella portata dei loro dati spaziali, non suscettibili di misurazioni ripetute o quando si studiano determinati tessuti e troppo spesso provocano infezioni secondarie che complicare o impedire il recupero5. Negli ultimi anni si è verificata una recrudescenza delle infezioni secondarie, soprattutto nel caso della biopsia prostatica, presumibilmente a causa del continuo declino dell'efficacia degli antibiotici postoperatori6,7.

Chiaramente, i metodi di imaging clinico devono svilupparsi insieme ai miglioramenti apportati ai metodi molecolari di rilevamento delle malattie se vogliamo realizzare il pieno potenziale di entrambe le metodologie per migliorare la salute dei pazienti. L’identificazione delle caratteristiche della RM sia dei tessuti sani che di quelli malati a livello cellulare fornirà informazioni su come tali condizioni patologiche in fase iniziale, spesso asintomatiche, influenzano il segnale MR e le caratteristiche di contrasto. Pertanto, mentre la microstruttura dei tessuti è attualmente – e potrebbe rimanere – inaccessibile all’osservazione diretta in clinica, possedere una conoscenza approfondita di come specifici stati patologici influenzano i parametri di contrasto RM nel microambiente porterà a comprendere come i cambiamenti patologici si verificano a livello microscopico. si presentano nelle scansioni cliniche. Tali dati sulla risoluzione cellulare (<10 μm isotropi) devono essere raccolti utilizzando apparecchiature di imaging ad altissimo campo poiché questi sono gli unici sistemi in grado di quantificare i parametri di contrasto MR sulla scala fisica rilevante. Pertanto, esiste l'attuale necessità di sistemi di imaging RM in grado di risolvere l'architettura cellulare dei mammiferi da utilizzare negli studi di caratterizzazione dei tessuti sani e malati.