Kombinera mikrobubblor kontrastmedel med pulserande laserbestrålning för transdermal läkemedelstillförsel Del 1

Abstrakt: Den optodynamiska processen av laserinducerad mikrobubbla (MB) kavitation i vätskor används i olika medicinska tillämpningar. Hur infallande laserstrålning interagerar med MB som ultraljudskontrastmedel uppskattas dock sällan när vätskan redan innehåller stabila MB. Den aktuella studien undersökte effektiviteten av den lasermedierade kavitationen av albuminbelagda MB för att förbättra transdermal läkemedelsleverans. Olika typer och tillstånd av lasermedierad tröghetskavitation av MBs utvärderades först. En CO2 fraktionerad pulsad laser valdes för kombination med MB i in vitro och in vivo experiment. In vitro-hudpenetrationen av -arbutin efter 2 timmar var 2 gånger större i gruppen som kombinerade en laser med MBs än i kontrollgruppen. I smådjursexperiment ökade blekningseffekten på huden hos C57BL/6J-möss i gruppen som kombinerade en laser med MB på huden plus penetrerande -arbutin (betydligt) med 48,0 procent på dag 11 och 5 0,0 procent på dag 14, och tenderade sedan att stabiliseras under resten av 20-dagens experimentperiod. De nuvarande resultaten indikerar att kombination av en CO2-laser med albumin-skal MBs kan öka hudpermeabiliteten för att förbättra leveransen av -arbutin för att hämma melanogenes hos möss utan att skada huden.

Enligt relevanta studier,cistancheär en vanlig ört känd som "mirakelörten som förlänger livet". Dess huvudkomponent ärcistanosid, som har olika effekter som t.exantioxidant, antiinflammatorisk, ochfrämjande av immunförsvaret. Mekanismen mellan cistanche ochblekning av hudenligger i antioxidanteffekten avcistanche glykosider. Melanin i mänsklig hud produceras genom oxidation av tyrosin som katalyseras avtyrosinas. Oxidationsreaktionen kräver deltagande av syre, så de syrefria radikalerna i kroppen blir en viktig faktor som påverkar melaninproduktionen. Cistanche innehåller cistanosid, som är en antioxidant och kan minska genereringen av fria radikaler i kroppen, alltsåhämmar melaninproduktionen.

cistanche powder bulk

Klicka på Cistanches Herba For Whitening

för mer information:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Nyckelord:ultraljudskontrastmedel; laser; transdermal; kavitation; arbutin

1. Introduktion

Kavitation avser bildandet av håligheter i en vätska och uppstår vanligtvis när vätskan utsätts för snabba tryckförändringar. Sådana tryckförändringar kan induceras med många olika metoder, där akustisk kavitation initieras när amplituden för ett applicerat akustiskt tryck överstiger en viss tröskel [1]. Akustisk kavitation involverar bildning, tillväxt, pulsering och kollaps av mikrobubblor (MB) i vätskor under ultraljudsbehandling med högintensiva ultraljudsvågor (US). Dessa fenomen tros vara ansvariga för blandning, fragmentering, erosion, vätning, sonokapillära och andra effekter som har olika praktiska industriella tillämpningar [1].

USA-inducerad kavitation av MB-kontrastmedel spelar också en viktig roll i både diagnostiska och terapeutiska medicinska tillämpningar. Amerikanska kontrastmedel är stabiliserade och belagda MB som injiceras intravaskulärt för att förbättra upplösningen av diagnostisk US-avbildning [2]. Det finns bevis från ett flertal studier på att närvaron av MB-kontrastmedel i blodet kan minska tröskeln för olika amerikanskt inducerade biologiska effekter både in vitro och in vivo, såsom hemolys, kapillärruptur och sonoporation [3]. Vissa studier har indikerat att förekomsten av MB-kontrastmedel i blodet signifikant minskar tröskeln för USA-inducerade för tidiga hjärtsammandragningar [4,5]. Resonansen av MBs (stabil kavitation) resulterar i olinjära harmoniska emissioner som kan användas i MB-specifik kontrastbild. Tröghetskavitationen och förstörelsen av MB kan inducera starka mekaniska påfrestningar som ökar permeabiliteten hos cellmembran och blod-hjärnbarriären för att förbättra leveransen av terapeutiska medel. I våra tidigare studier har vi tillämpat tröghetskavitation av MBs inducerad av USA för att förbättra transdermal läkemedelstillförsel (TDD), eftersom tröghetskavitation visade sig resultera i mycket större permeabilitetsförbättring av stratum corneum jämfört med stabil kavitation [6–8] .

Laserbestrålning är ett alternativt tillvägagångssätt för att förbättra läkemedelsgenomträngning och därmed underlätta läkemedelstillförsel in i eller över huden. När en laserpuls med en intensitet över ett visst tröskelvärde fokuseras på en vätska, kan explosiv förångning av vätskan också inducera MB-kavitation [9,10]. Den aggressiva karaktären hos laserinducerad kavitation har resulterat i att den används i ett brett spektrum av applikationer inklusive celllys, cellmembranporering och okulär kirurgi [11]. Strategier för att säkert förbättra utseendet på postoperativa, atrofiska och akneärr har nyligen demonstrerats med hjälp av fraktionerad ablativ och nonablativ laser [12]. Ablativ laser hudresurfacing ger de största kliniska förbättringarna, men den postoperativa återhämtningen tar flera veckor [13]. Icke-nablativa laserprocedurer kan vara mer lämpliga för patienter som inte kan eller vill tolerera förlängd postoperativ läkning. Emellertid kan tidigare herpes simplex-infektion återaktiveras efter nonablativ laserhudrenovering på grund av den intensiva värmen som produceras av lasern eller annan ljuskälla [13].

maca ginseng cistanche sea horse

Vissa metoder har utvecklats för att minska värmen som produceras av laserbestrålning, såsom användningen av kontaktkylningshandstycken eller dynamiska kryogena anordningar som kan avge sprutor av en kylspray av varierande varaktighet [14]. Det finns dock fortfarande ingen konsensus om vilken kylningsmetod som är mest effektiv under behandlingen. Dessutom, till skillnad från USA, är mekanismen bakom effekterna av laserinducerad kavitation med stabiliserade belagda MBs i vätskor fortfarande oklar.

Lasermedierad kavitation av MB-kontrastmedel kan också vara mycket användbar för TDD. Den aktuella studien undersökte effektiviteten av en ny lasermedierad MB-kavitationsmetod när det gäller att undvika den intensiva värmen som produceras av lasern och förbättra TDD både in vitro och in vivo.

2. Material och metoder

2.1. Produktion av Albumin-Shelled MB

Albumin-skal MB framställdes enligt förfarandet som användes i våra tidigare studier [7,15]. Kortfattat genererades albumin-skal MB genom sonikering i 10 mL av en lösning innehållande 140 mg albumin (Octapharma, Wien, Österrike) och perfluorkolgas i fysiologisk saltlösning (pH 7,4, { {21}},9 procent natriumklorid) med en ultraljudsapparat (Branson Ultrasonics, Danbury, CT, USA) under 2 min. Antalet perflfluorkarbonfyllda albumin MB i lösningen mättes med hjälp av MultiSizer III-enheten (Beckman Coulter, Fullerton, CA, USA) med en 30- µm-öppningsprob och mätgränser på 0,6–20 µm. Storleksfördelningen i suspensionen mättes baserat på dynamisk ljusspridning (Zetasizer Nano, ZS90, Malvern, Storbritannien), vilket avslöjade att de albuminskalade MB hade en diameter på 1,02 ± 0,11 µm (medelvärde ± SD) och en koncentration på 1,40 × 108 MBs/ml.

2.2. Laserinducerad MB-störning

Tidigare studier har föreslagit att USA-medierad MB-avbrott (dvs tröghetskavitation) krävs för effektiv TDD [8,16,17]. Den föreliggande studien mätte effektiviteten av MB-avbrott vid användning av olika typer av lasrar under olika förhållanden. Koncentrationen av MBs justerades till 2,8 × 107 MBs/ml (femfaldig utspädning) och 1,4 × 107 MBs/ml (tiofaldig utspädning) i ett Eppendorf-rör, och bestrålning tillhandahölls av fyra typer av laser: Luftkyld argonjonlaser (515 nm, kontinuerlig våg), superkontinuumfiberlaser (1064 nm, pulsad våg), Nd: YAG-laser (532 nm, pulsad våg) och CO2-fraktionell laser (10 600 nm, pulsad våg). De detaljerade villkoren för de olika typerna av lasrar anges i tabell 1.

which cistanche is best

Ett exempel på den optiska inställningen visas i figur 1. Förändringen i temperatur under laserbestrålning mättes med en termometer (Optris LS, Optris, Berlin, Tyskland). Sedan, efter exponering för lasern, sattes 100 µL av MB-lösningen till ett objektglas för observation. Antalet MB i ljusmikroskopibilder före och efter laserbestrålning omvandlades till 8-bitars gråskalebilder med MATLAB (The MathWorks, Natick, MA, USA) för att underlätta observationerna av MB-avbrott. Förstöringshastigheten för MB kvantifierades enligt de skadade områdena med hjälp av följande ekvation:

där A1 och Ai är antalet svarta pixlar (motsvarande mängden MB) omedelbart före respektive efter laserbestrålningen.

cistanche pros and cons

2.3. Inträngningsdjup i svinskinn

Förbättringen av penetrationsdjup som kan uppnås med lasermedierad MB-kavitation mättes med användning av grisskinn. Färskt grisskinn erhölls från slakteriet som är anslutet till New Taipei City Meat Market, och alla experiment på hudproverna avslutades inom 6 timmar. Cirkulära porcina öronhudprover med en radie på 1,5 cm och en tjocklek på 3 mm producerades. De omgavs med gel för att förhindra läckage och laddades sedan med Evans blue eller MBs. Före laserbestrålning laddades 500 µL MB i provets behandlingsområde och bestrålades sedan med en Nd: YAG-laser och CO2-fraktionell laser fäst vid provets överkant. Varje typ av laser applicerades successivt för olika koncentrationer av MB. Efter avlägsnande av saltlösningen eller MB tillsattes 500 µL Evans blue (0,10 % vikt/vikt) och lämnades i 15 minuter, och sedan tvättades området med PBS tre gånger under 1 minut vardera.

De behandlade områdena av grisskinnet bäddades sedan in i en lösning med optimal skärtemperatur (Surgipath FSC 22, Leica Microsystems, Buffalo Grove, IL, USA) på runda provskivor med en diameter av 2,2 cm. De inbäddade proverna placerades på -25 ◦C frysningssteget av en kryostat (Microm HM550-serien, Thermo Fisher Scientific, Bremen, Tyskland) i cirka 30 minuter, och tvärsnitt utfördes sedan med en skivtjocklek av 10 µm. Sektioner fästa vid mikroskopiglasen lufttorkades vid rumstemperatur och monterades för mikroskopiundersökningar. Fördelningen av Evans-blått i kryosektionerna bestämdes med hjälp av ett upprättstående mikroskop (DM 2500, Leica Microsystems). Resultaten som erhölls för penetrationsdjupet i grisskinn indikerade att den optimala MB-koncentrationen användes för CO2-fraktionella lasern, och därför användes denna i de efterföljande in vitro- och in vivo-experimenten.

2.4. In vitro hudpenetration av -arbutin lösning

Ett {{0}} mm tjockt prov av grisskinn skördades med en Humby-kniv, rengjordes noggrant med PBS och skars i fyrkantiga bitar (2 cm × 2 cm). Cirkulära områden på hudproverna med en radie på 1,5 cm och en höjd av 5 mm omgavs med gel för att förhindra läckage när provet laddades med 5{{30}}0 µL MB. Efter bestrålning av provet sju gånger (villkoren listas i tabell 1) med en CO2-fraktionerad laser, testades hudpenetration med statiska Franz-diffusionsceller över en yta av 2,14 cm2 enligt den experimentella designen som vi har beskrivit tidigare [7]. Temperaturen på diffusionsenheten hölls vid 37 ◦C. -arbutin (30 mg/ml, 500 µL, 4-hydroxifenyl- -D-glukopyranosid, molekylmassa=272.25 Da; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) var appliceras på den epidermala sidan av huden och tilltäppt med parafilm (Pechiney Laboratory Safety Products and Apparel, Chicago, IL, USA). Receptordiffusionsfacket som var vänt mot hudsidan fylldes med 12 ml PBS (pH 7,4), som omrördes av en magnetstång som roterade med 600 rpm. Testlösningar som inte innehöll MB filtrerades genom ett 0,2-µm mikroporfilter (Nalgene, Rochester, NY, USA) eller ett 0,22-µm mikroporfilter (Millex, Darmstadt, Tyskland). Alikvoter (200 µL) av receptorlösningen togs vid 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12 och 24 timmar och ersattes med samma volym färsk receptorlösning.

cistanche tubulosa adalah

De erhållna proverna förvarades i en frys tills de analyserades med högpresterande vätskekromatografi (HPLC). I slutet av penetrationsexperimenten (efter 24 timmar) lossades hudprovet från diffusionscellerna, sköljdes noggrant fem gånger med destillerat vatten för att avlägsna överskott av -arbutin från dess yta, skars i 0.{{4 }}g bitar och homogeniserades med 1 ml receptorlösning i 2 minuter vid 10,000 rpm (Polytron-Aggregate PT3100, Kinematica, Luzern, Schweiz). Den homogeniserade suspensionen centrifugerades två gånger under 25 minuter vid 3100 x g (Thermo Fisher Scientific) och 4 ◦C innan koncentrationerna av -arbutin i supernatanten bestämdes med HPLC.

2.5. HPLC-analys av -arbutin

En Inspire™ C18-kolonn (250 mm × 4,6 mm, 5 µm partikelstorlek; Dikma Technologies, Lake Forest, CA, USA) användes för att mäta -arbutinkoncentrationerna. HPLC-systemet var utrustat med en binär pump (PU-2089, Jasco, Tokyo, Japan), och våglängden för den ultravioletta (UV)-detektorn (UV-2075, Jasco) var inställd på 280 nm. Den mobila fasen bestod av metanol: destillerat vatten (pH 5,5, 70:30 v/v) [18] med en samhastighet av 0,6 ml/min. Alla prover som skulle analyseras injicerades i en volym av 20 µL. Retentionstiden för -arbutin var ca 4,3 min.

2.6. Djurbehandlingar

Melaninhalten i organoider undersöktes i musmodellen C57BL/6J [19]. Fem veckor gamla möss som vägde 20–25 g erhölls från Bio Lasco (Taipei, Taiwan). Det experimentella protokollet godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee vid National Defense Medical Center, Taipei, Taiwan. Förfarandena för djurvård överensstämde med institutionella riktlinjer och föreskrifter (godkännande nr. IACUC-17-092). Under experimenten hölls djuren i burar av rostfritt stål i ett luftkonditionerat rum med temperaturen hållen vid 25–28 ◦C och med alternerande ljus- och mörkercykler på 12 timmar vardera.

Djuren acklimatiserades i 7 dagar före experimentet. Efter att deras hår hade tagits bort från ett område på 2 cm × 2 cm, mättes hudfärgen med en kromamätare (CR-400, Konica Minolta Sensing, Tokyo, Japan). Djuren exponerades sedan för ultraviolett B (UVB)-strålning (G8T5E, Sankyo, Tokyo, Japan) för att inducera hyperpigmentering (total energidos per exponering=1 J/cm2, våglängd=306 nm, tre gånger per exponering vecka i 2 veckor), och sedan mättes hudfärgen igen.

Djuren delades in i följande fem grupper (n {{0}} per grupp, behandling applicerades en gång var tredje dag under 20 dagar): (1) ingen behandling (grupp C); (2) applicering av enbart penetrerande -arbutin (300 µg/ml, 0,2 ml/cm2) (grupp A); (3) laserbestrålar huden direkt med applicering av penetrerande -arbutin (300 µg/ml, 0,2 ml/cm2) (grupp L plus A); (4) laserbestrålning av huden täckt av saltlösning och med applicering av penetrerande -arbutin (300 µg/ml, 0,2 ml/cm2) (grupp L plus S plus A); och (5) laserbestrålning av huden kombinerat med MB på huden och med applicering av penetrerande -arbutin (300 µg/ml, 0,2 ml/cm2) (grupp L plus MB plus A). Förändringen i hudfärg inducerad av var och en av behandlingarna utvärderades vid förutbestämda tidpunkter med användning av kromamätaren. Ljuskraftsindex, L [20], beräknades på varje mätdag före och efter behandling.

2.7. Histologisk studie

Hudvävnadsprover (cirka 8 mm × 8 mm) togs från behandlingsområdet omedelbart efter experimenten och lagrades i en 10-procentig formalinlösning. Hematoxylin och eosin (HE; Sigma-Aldrich) färgning applicerades och proverna analyserades av en expert dermatopatolog (HWG). Några andra prover färgades med Fontana-Masson silvernitrat (Kojima Chemical, Kashiwabara, Japan) i 30 minuter vid 60 ◦C och tvättades sedan med destillerat vatten och fixerades i 5 procent natriumtiosulfatlösning (Duksan, Seoul, Korea) i 2 min, innan du tvättar igen med destillerat vatten. Proverna färgades sedan med kärnsnabb röd lösning (Fluka, Buchs, Schweiz) under 5 minuter och tvättades två gånger med destillerat vatten. Slutligen dehydrerades proverna i 95 procent följt av 100 procent etanol och tvättades sedan två gånger med xylen (Duksan) [21].

2.8. Statistisk analys

De erhållna data analyserades statistiskt med hjälp av Students t-test. Ett sannolikhetsvärde på p < 0.05 ansågs indikera en signifikant skillnad.

cistanche nutrilite

3. Resultat

3.1. Laserinducerad MB-störning

Mikroskopibilder av femfaldigt utspädda MB utan och med bestrålning med en 10,8 mW kontinuerlig (luftkyld argonjon) laser och en 10,8 mW pulsad (superkontinuumfiber) laser under 60, 120 och 180 s visas i figur 2. destruktionshastigheten för den pulsade lasern ökade med 17,66 procent, 20,52 procent och 39,05 procent jämfört med den kontinuerliga lasern vid 60, 120 respektive 180 s. Figur 3 visar destruktionseffektiviteten för fem- och tiofaldigt utspädda MB:er vid användning av en Nd:YAG-pulsad laser vid 60, 120 och 180 s. Destruktionshastigheten för fem- och tiofaldigt utspädda MB var 72,46 procent respektive 78,59 procent vid 60 s, 88,06 procent, 96,10 procent vid 120 s, 85,22 procent och 98,80 procent vid 180 s. Figur 4 visar destruktionseffektiviteten hos tiofaldigt utspädda MB för att bestrålas en, tre och sju gånger av den kliniska CO2-fraktionerade pulsade lasern. Destruktionshastigheten ökade med bestrålningstiden och var nära 100 procent för sju gånger bestrålning, och så detta tillstånd användes i de efterföljande in vitro- och in vivo-experimenten.

cistanche root supplement