3D电子显微镜用于分析瘤内皮中的纳米粒子
Stefan M Mladjenovic1,2, Ishaan S Chandok3,4,5, Ali Darbandi6
1Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto, Toronto, ON M5S 3G9, Canada.
概括
研究人员开发了一种新的3D电子显微镜 (3D EM) 和机器学习方法,用于绘制组织中纳米粒子分布 (NPD) 的地图. 这项技术准确地可视化和量化单个纳米粒子,以改善医疗剂的输送.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 纳米技术 纳米技术
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 将医疗剂输送到患病的组织是具有挑战性的.
- 现有的成像技术在3D组织环境中缺乏单个纳米粒子的分辨率.
- 了解in vivo纳米粒子运输对于改善药物输送至关重要.
研究的目的:
- 开发一种新的3D电子显微镜 (3D EM) 机器学习策略,用于成像和绘制组织中的单个纳米粒子分布 (NPD).
- 为器官内部的单个纳米粒子提供无偏见的可视化和量化.
- 建立一个指标来量化单个纳米粒子水平上的纳米粒子运输.
主要方法:
- 开发了3DEM-NPD,3D EM机器学习策略.
- 应用该技术量化纳米粒子通过瘤血管内皮细胞的运输.
- 利用机器学习,在不到3小时的时间内,用>82%的精度定位了超过55万个纳米粒子.
主要成果:
- 3DEM-NPD可在3D中准确测量细胞形态 (直径,表面积,体积),超过2D EM.
- 量化纳米粒子运输和囊泡形态 (约2800个囊泡).
- 发现每个囊泡平均有2.4个纳米粒子,理论上的最大值为158,表明封装效率低.
结论:
- 开发的3DEM-NPD方法提供了精确的可视化和纳米粒子分布在组织中的量化.
- 结果强调需要提高囊泡封装效率,以改善纳米粒子的运输和输送.
- 这种技术为未来关于纳米粒子-细胞相互作用和药物递送系统的研究提供了基准.
