تصویربرداری in vivo از پویایی سلول های ایمنی پوست در پاسخ به نانوذرات اکسید روی

نانوذرات (NPS)  اکسید روی (ZnO)  به طور گسترده ای در محصولات آرایشی و بهداشتی و کرم های ضد آفتاب وجود دارند که به طور موضعی بر روی پوست استفاده می شوند. با وجود استفاده گسترده از آنها ، پاسخ ایمنی و بیولوژیکی این ذرات بدون جواب باقی مانده است. در این مقاله ما روش هایی را بر اساس میکروسکوپی چند فوتونی ( MPM ) در in vivo بر روی پوست برای پاسخ به سوالات مربوط به سمیت بالقوه و پاسخ ایمنی نانوذرات اکسید روی ارائه می کنیم. . ثبت تصاویر MPM حجمی با گذشت زمان اجازه می دهد تا نقطه مشابهی از پوست طی چندین روز برای مشاهده و تعیین کمیت تغییرات سلولی و ساختاری درپاسخ به مواجهه با  نانوذرات اکسید روی قابل ردیابی باشد. استفاده از خواص نوری منحصر به فرد اکسید روی، تشخیص نانوذرات با کنتراست بالا را در حضور اتوفلورسنس قوی و تولید پس زمینه ثانویه موزون ( SHG ) از پوست ممکن می سازد. یک مدل موشی  پیوند مغز استخوان با پروتئین فلورسنت سبز (GFP) برای مشاهده و ارزیابی پاسخ پویای سلولهای ایمنی مشتق از مغز استخوان مورد استفاده قرار گرفت. این سلول ها برای ارزیابی پتانسیل نانوذرات اکسید روی در تعامل با سلول های ایمنی و ایجاد یک واکنش ایمنی در پوست  تجسم می شوند. ما هم مواجهه موضعی و هم پوستی نانوذرات اکسید روی را بررسی می کنیم. روش ها و یافته های ارائه شده در این مقاله یک روش جدید را برای ردیابی نانوذرات اکسید روی در in vivo برای تجسم پاسخ سلولی بافت برای ارزیابی پاسخ ایمنی و سمیت بالقوه این ذرات نشان می دهد.

Biomed Opt Express. 2013 Aug 29;4(10):1817-28. doi: 10.1364/BOE.4.001817.

In vivo imaging of immune cell dynamics in skin in response to zinc-oxide nanoparticle exposure.

Graf BW, Chaney EJ, Marjanovic M, De Lisio M, Valero MC, Boppart MD, Boppart SA.

Source

Beckman Institute for Advanced Science and Technology Beckman Institute for Advanced Science and Technology University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL USA ; Department of Electrical and Computer Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL USA.

Abstract

Zinc oxide (ZnO) nanoparticles (NPs) are widely used in cosmetic and sunscreen products which are applied topically to the skin. Despite their widespread use, the safety and biological response of these particles remains an active area of investigation. In this paper we present methods based on in vivo multiphoton microscopy (MPM) in skin to address relevant questions about the potential toxicity and immunological response of ZnO NPs. Registration of time-lapse volumetric MPM images allows the same skin site to be tracked across multiple days for visualizing and quantifying cellular and structural changes in response to NP exposure. Making use of the unique optical properties of ZnO enables high contrast detection of the NPs in the presence of strong autofluorescence and second harmonic generation (SHG) background from the skin. A green fluorescent protein (GFP) bone marrow (BM) transplanted mouse model is used to visualize and assess the dynamic response of BM-derived immune cells. These cells are visualized to assess the potential for ZnO NPs to interact with immune cells and elicit an immune reaction in skin. We investigate both topical and dermal exposure of the ZnO NPs. The methods and findings presented in this paper demonstrate a novel approach for tracking ZnO NPs in vivo and for visualizing the cellular response of the exposed tissue to assess the immunological response and potential toxicity of these particles.

PMID: 24156046