تقدم هذه الدراسة الاستكشافية لنموذج الفئران إبرة دقيقة نشطة بتقنية تشتت رامان السطحي الحساس للتكسيد والاختزال (SERS) للتدخل في الوخز بالإبر وتتبع مؤشرات SERS المرتبطة بالقدرة التأكسدية المحلية وإمكانية الأكسدة في الفئران ذات تحمل الجلوكوز الضعيف.
مقالة بحثية
تقدم هذه الدراسة الاستكشافية لنموذج الفئران إبرة دقيقة نشطة بتقنية تشتت رامان السطحي الحساس للتكسيد والاختزال (SERS) للتدخل في الوخز بالإبر وتتبع مؤشرات SERS المرتبطة بالقدرة التأكسدية المحلية وإمكانية الأكسدة في الفئران ذات تحمل الجلوكوز الضعيف.
يرتبط ضعف تحمل الجلوكوز (IGT) باضطراب توازن الأكسدة والاختزاز وزيادة الإجهاد التأكسدي، لكن التتبع الديناميكي داخل الجسم للتغيرات المرتبطة بالأكسدة والاختزاز أثناء التدخل في الوخز يظل تحديا تقنيا. طورت هذه الدراسة نظام إبر دقيقة نشط لتشتت رامان السطحي الحساس للأكسدة والاختزاز (SERS) لتدخل الوخز بالإبر في نفس الوقت وتتبع مؤشرات SERS المرتبطة بقدرة الأكسدة (OC) وإمكانية الأكسدة (RP) في الفئران المصابة ب IGT. تم إعداد مجسات SERS الحساسة للأكسدة والاختزال من خلال تحويل أقداف الذهب النانوية (GNS) إلى وظيفة مع p-phenylenediamine (p-PDA) لاستجابة OC والأنثراكوينون لاستجابة RP على التوالي. تم تحميل المجسات في أخديدين محفورين على إبر الوخز بالإبر لبناء إبر دقيقة نشطة في SERS. تم استخدام ذكور من جرذان سبراج-داولي الخالية من مسببات الأمراض المحددة في هذه الدراسة الاستكشافية. خدم ثلاثة فئران كضابطين طبيعيين، وتم إطعام 20 فأرا نظاما غذائيا عالي الدهون وأعطوا ستربتوزوتوسين (STZ) لتحفيز IGT. بعد الفحص، تم تقسيم 18 فأرا مؤهلا ل IGT إلى مجموعتين ذات نظام غذائي عالي الدهون ونظامية طبيعية، مع 9 فئران لكل مجموعة غذائية. تم تقسيم كل مجموعة غذائية إلى مجموعات فرعية لتواء نقاط الوخز بالإبر، ولف موقع الوخز بالإبر غير المعالج، وإدخال مباشر بنقطة الوخز بالإبر، مع 3 فئران لكل مجموعة فرعية. تم إجراء الوخز مرتين يوميا لمدة 7 أيام متتالية، وتم تسجيل مستويات السكر في الدم الصائم (FPG)، وسكر الدم بعد تناول الطعام لمدة ساعتين (2hPG)، ومؤشرات SERS المرتبطة بالأوكسيتي والRP. أظهرت النتائج أن الوخز عند نقاط الوخز بالإبر مع الالتواء كان مرتبطا بقيم FPG و2hPG أقل وتغير مؤشرات SERS المرتبطة ب OC وRP في نموذج IGT للفئران. نظرا لأن منحنيات المعايرة الخارجية، أو اختبارات الإجهاد التأكسدي الكيميائي المستقل المستقلة، أو اختبارات التجسس والاستطلاع، أو اختبارات التوافق الحيوي لم تدرج، يجب تفسير نسب SERS كمؤشرات بصرية مرتبطة بالأكسدة والاختزاز النسبية بدلا من تركيزات كيميائية حيوية مطلقة أو قيم مطلقة للأكسدة والجهد الاختزالية. تدعم هذه النتائج جدوى استخدام الإبر الدقيقة النشطة في SERS كمنصة استكشافية قبل سريرية لدمج تدخل الوخز بالإبر مع تتبع SERS بنسبة موضعية محلية في فئران IGT.
ضعف تحمل الجلوكوز (IGT)، وهو انخفاض في قدرة الجسم على تحمل الجلوكوز، يمثل مرحلة انتقالية بين مستوى السكر الطبيعي في الدم وجلوكوز الدمالسكري 1. لذا، فإن IGT هو إشارة تحذير مبكرة رئيسية ومرحلة قابلة للعكس في تطور مرض السكري من النوعالثاني الثاني. تظهر البيانات السريرية أن حوالي 30٪ من السكان المصابين بمرض IGT سيتقدمون إلى السكري من النوع الثاني خلال 5–10 سنوات3؛ ومع ذلك، مع التدخل في الوقت المناسب، يمكن تقليل هذه النسبة إلى أقل من 10٪4.
IGT هو عملية ديناميكية ومعقدة، والبيئة المستمرة ذات الجلوكوز العالي هي محفز رئيسي لاضطرابات الأيض التأكسدي5. عندما يكون الجسم في حالة طويلة من فرط سكر الدم، تعمل سلسلة التنفس الميتوكوندرية بشكل غير طبيعي، ويرتفع معدل توليد أنواع الأكسجين التفاعلية بنسبة 30–50٪، مما يعزز القوة التأكسدية مباشرة في الجسم6؛ في الوقت نفسه، تثبط مستويات السكر العالية نشاط الإنزيمات الرئيسية مثل الجلوتاثيون ريدوكتاز، مما يمنع نظام مضادات الأكسدة من إزالة أنواع الأكسجين التفاعلية الزائدة في الوقت المناسب، مما يزيد من اضطراب توازن الأكسدة والاختزال بشكل أكبر. بالإضافة إلى ذلك، يصاحب IGT تغيرات مرضية، بما في ذلك مقاومة الأنسولين وضعف طفيف في وظيفة خلايا β، مما يؤدي إلى مجموعة من الاستجابات البيولوجية والكيميائية الحيوية 7,8. مع تطور حالة الأكسدة والاختزال، تزيد هذه التغيرات من تعطل أيض الجلوكوز وتزيد من خطر مضاعفات السكري، بما في ذلك اعتلال الشبكية، واعتلال الكلى،وأمراض القلب والأوعية الدموية. لذلك، يجب أن تحسن مراقبة القدرة التأكسدية (OC) وإمكانية الأكسدة (RP) لدى الأفراد أو النماذج الحيوانية المصابة ب IGT فهمنا للآليات الكامنة وراء تطور IGT وتوجيه تصميم استراتيجيات علاجية مستهدفة.
للوخز بالإبر تاريخ يزيد عن 3000 عام وأظهر فعالية سريرية جيدة في علاج العديد من الأمراض11. علاوة على ذلك، أظهرت العديد من الدراسات التجريبية على الحيوانات أن الوخز بالإبر له تأثيرات مفيدة في تنظيم حالات الإجهاد التأكسدي في النماذج الحيوانية من خلال تعزيز نظام الإنزيمات المضادة للأكسدة وتقليل تأكسدة الدهون12. وباعتباره ممارسة طبية صينية تقليدية، أظهر الوخز بالإبر فوائد كبيرة في علاج السكري ومرض التهاب الرحم العضلي (IGT). تم الإبلاغ عن أن نقاط الوخز بالإبر غوانيون (CV4) وسانينجياو (SP6) تنشط مسار SIRT1/PGC-1α في العضلات العظمية، مما يخفف من مقاومة الأنسولين لدى فئران السمنة والسكري13. علاوة على ذلك، تقوم نقاط الوخز بالإبر في تيانشو (ST25) بتعديل نشاط الخلايا العصبية المثبطة للجلوكوز الموجودة في المنطقة الجانبية تحت المهاد وتساهم في تنظيم استقلاب الجليكوليبيد. ومع ذلك، ركزت معظم الدراسات حول آليات الوخز بالإبر داخل الأوعية الدموية بشكل أساسي على الأنظمة العصبية المعدلة والمناعية والجهاز الهضمي، حيث قد يؤثر الوخز بالإبر على استقلابية الجلوكوز من خلال تعديل الوظيفة الذاتية أو ينظم بشكل غير مباشر مستويات الجلوكوز في الدم من خلال تعزيز توازن الفلورا المعوية15,16. الآلية المحددة لتأثير الوخز بالإبر في علاج IGT وتأثيراته على الإجهاد التأكسدي افتقرت إلى التحقيق العميق ودعم البيانات التجريبية.
يوفر تشتت رامان المعزز على السطح (SERS) حساسية وخصوصية عالية، مما يتيح اكتشاف مجموعة واسعة من المحللات. أظهرت مجسات SERS النانوية المبنية على ألياف البصرياتالنانوية 17، وأغشية الكيتوزان18، والدراسات السابقة أن إبر الوخز19 يمكن استخدامها للكشف عن العلامات الحيوية والناقلات العصبية وغيرها من جوانب الكيمياء الحيوية الخلوية في الجسم الحي. تمثل إبر الوخز بالإبر على وجه الخصوص أدوات واعدة لاختبار الأنسجة العميقة، حيث تتيح المراقبة الواقعية طفيفة التوغل تليها التحليل خارج الجسم الحي. الوخز بالإبر، كطريقة علاجية راسخة، له مجموعة واسعة جدا من التطبيقات السريرية. أظهرت الدراسات الحديثة أن الألياف البصرية المدعومة ب SERS، وضمادات الجروح، وأجهزة الإبر الدقيقة يمكن أن تدعم التتبع الميداني أو طفيف التوغل للإشارات المرتبطة بالأكسدة والاختزاز في بيئات ذات صلة بيولوجية 20,21. بالتوازي، ظهرت إبر الوخز بالإبر النشطة بنظام SERS وأنظمة الإبر الدقيقة ذات الصلة كحاملات واعدة لدمج قدرة الاستشعار مع تدخل الأنسجة19، مما أدى إلى إبر دقيقة نشطة في SERS بقدرات استجابة حية وقدرات كشف SERS في المختبر.
تبني هذه الدراسة على استراتيجية الإبرة الدقيقة النشطة في SERS التي تم الإبلاغ عنها سابقا لاكتشاف الإشارات المرتبطة بسعة الأكسدة وإمكانية الأكسدة في نماذج الإجهاد الناتج عن الجلوكوز. ومع ذلك، يختلف العمل الحالي عن الدراسة السابقة في السياق البيولوجي والغرض التجريبي. على وجه التحديد، تطبق هذه الدراسة منصة الإبر الدقيقة النشطة بنظام SERS على نموذج الفئران لضعف تحمل الجلوكوز وتدمج تتبع SERS النسبي المحلي مع التدخل بالإبر الصينية. تقارن الدراسة الحالية أيضا نقاط الوخز بالإبر مع المواقع غير المجاورة للوخز بالإبر، وتقيم مختلف التلاعبات بالإبر، وتراقب مؤشرات SERS المرتبطة بالأكسدة والاختزال خلال فترة تدخل مدتها 7 أيام. مقارنة بالألياف البصرية المعتمدة على SERS التي تم الإبلاغ عنها سابقا، وضمادات الجروح، والإبر الدقيقة النشطة في SERS المصممة أساسا للكشف الكيميائي الحيوي في موقع واحد أو وظيفة واحدة، توفر المنصة الحالية تقدمين. أولا، يتم دمج المجسات المستجيبة ل OC وRP في أخدودين مستقلين محفورين على إبرة إبر واحدة، مما يتيح مراقبة معلمات الأكسدة الاختزاز المكملة في نفس الوقت. ثانيا، تعمل إبرة الوخز بالإبر ليس فقط كحامل لمسبار SERS بل أيضا كجهاز علاجي، مما يسمح بإجراء مراقبة الأكسدة والاختزاز أثناء التدخل في الوخز بالإبر بدلا من العلاج. كما هو موضح في الشكل 1، بعد إدخال الإبر الدقيقة في الأنسجة، تتكون جروح صغيرة، وتتفاعل المجسات في الأخاديان مع الأنسجة، مما يمكنها من اكتشاف مستويات OC وRP في الجسم الحي. كان هدف الدراسة استخدام هذه الإبر الدقيقة النشطة في SERS لفحص التغيرات في الأوكسيد وRP لدى الفئران المصابة ب IGT وتحديد تأثيرات الوخز بالإبر مع نقاط الوخز بالإبر في هذه الحيوانات، مما يحصل على رؤى قيمة حول آلية تأثير الوخز بالإبر في علاج IGT والعلاقة بين حالات التأكسد والاختزاز وحالات ارتفاع السكر غير الطبيعية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الحيوانات ونماذج IGT
تمت الموافقة على جميع إجراءات الحيوانات من قبل لجنة أخلاقيات الحيوان في معهد أبحاث جامعة جنوب شرق سوتشو (رقم الموافقة) SEU-IACUC-20250318007) وتم تنفيذها وفقا للإرشادات المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية. تم الحصول على الفئران وإيواؤها في ظروف خالية من مسببات الأمراض المحددة (SPF) عند درجة حرارة 25 درجة مئوية مع دورة ضوء 12 ساعة و12 ساعة ظلام. بالنسبة للإجراءات التي تتطلب تخدير، تم تخدير الفئران باستخدام الإيزوفلوران الذي يرسل في الأكسجين عبر غرفة تحفيز ويتم الحفاظ عليه باستخدام مخروط أنف. تم استخدام الإيزوفلوران بنسبة 3٪ للتحفيز و1٪ للصيانة، مع تعديل التركيز حسب معدل التنفس والاستجابة الإجرائية.
تم تأكيد عمق التخدير المناسب قبل الوخز أو الحقن بسبب فقدان رد فعل التصحيح وعدم الاستجابة لقرص إصبع القدم. خلال التخدير، تم مراقبة نمط التنفس، وضعية الجسم، والتعافي، ووضع الحيوانات على وسادة تدفئة للحفاظ على درجة حرارة الجسم. كانت الحيوانات تؤوي 2 في كل قفص مع وصول مجاني للطعام والماء ما لم يكن هناك حاجة للصيام لاختبار الجلوكوز. بعد الوصول، تم تأقلم الفئران لمدة أسبوع قبل إدخال النموذج. تمت مراقبة رفاهية الحيوان يوميا، بما في ذلك النشاط العام، والتجميل، وتناول الطعام، ووزن الجسم، وحالة موقع الحقن، والتعافي بعد التخدير. في نهاية الدراسة، تم إعدام الفئران وفقا لبروتوكول الحيوانات المعتمد. تم تنفيذ القتل الرحيم عن طريق استنشاق CO₂ تدريجيا، تلاه تأكيد الوفاة باستخدام طريقة خلع عنق الرحم. الحيوانات التي استوفت معايير النهاية الإنسانية، بما في ذلك فقدان الوزن الشديد، وعدم الحركة المستمر، والتنفس غير الطبيعي، وعدم القدرة على الأكل أو الشرب، أو الضيق الشديد، تم إعدامها فورا بدلا من الحفاظ عليها حتى النقطة النهائية المجدولة. تم استخدام ذكور من فئران سبراج-داولي الخالية من الممرضات المحددة ووزنها 200 ± 20 جراما في هذه الدراسة. بعد أسبوع واحد من التكيف، تم تقسيم الفئران عشوائيا إلى مجموعتين: تم إطعام الجرذان الثلاثة في المجموعة الطبيعية بطعام طبيعي، بينما تم إطعام الجرذان ال20 في المجموعة النموذجية بطعام عالي الدهون (50٪ طعام قاعدي + 10٪ شحم + 25٪ سكروز + 15٪ مسحوق صفار) لمدة 3 أسابيع. تلقت الحيوانات في مجموعة النموذج حقنا داخل الصفاق بمقدار 20 ملغ/كجم من محلول STZ بنسبة 2٪ (مذاب بمقدار 0.1 مول/لتر، وحموضة 4.4 سيترات مخازلة) لمدة 12 ساعة، بعد 12 ساعة من الصيام دون تقييد الماء. تلقى الأشخاص في المجموعة الطبيعية حقنة داخل الصفاق من الجرعة المقابلة من محلول السترات بعد إطعامهم الطعام الطبيعي. تم إجراء اختبار تحمل الجلوكوز داخل الصفاق (IPGTT) بعد أسبوع واحد. الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
تم قياس سكر الدم الصائم (FPG) بجمع الدم من طرف ذيل الفئران في كل مجموعة بعد 12 ساعة من الصيام دون تقييد الماء، وتم تسجيل سكر الدم بعد تناول الطعام لمدة ساعتين (2hPG) بعد حقن ديكستروز 20٪ من الجهد داخل الصفاق 2 جرام/كغ. في المجموعة الطبيعية، كان نطاق FPG بين 5.1–6.6 mmol/L، ونطاق 2hPG للجلوكوز بين 7.3–9.4 mmol/L، مقارنة بFPG ≤7.0 mmol/L ونطاق 2hPG بين 10–16 mmol/L في مجموعة النموذج. من بين 20 فأرا تم تعيينهم لتحفيز نموذج IGT، استوفى 18 فأرا معايير IGT المحددة مسبقا بعد اختبار IPGTT وتم تضمينهم في تجربة التدخل اللاحقة. تم استبعاد فأرين لأن قيم FPG أو 2hPG الخاصة بهما كانت خارج نطاق IGT المحدد مسبقا. تم تقسيم الفئران الثمانية عشر المؤهلة عشوائيا إلى مجموعة غذائية عالية الدهون ومجموعة نظامية طبيعية، مع وجود 9 فئران لكل مجموعة. تم تقسيم كل مجموعة غذائية إلى ثلاث مجموعات فرعية: التواء نقاط الوخز بالإبر، ولف مواقع الوخز بالإبر غير المعتادة، والإدخال المباشر بنقاط الوخز بالإبر، مع وجود ثلاثة فئران في كل مجموعة فرعية. كانت هذه دراسة استكشافية لتطوير طريقة تهدف إلى تقييم جدوى دمج تدخل الوخز بالإبر مع تتبع النسبة المعتمد على SERS في نموذج جرذان IGT قبل السريري. لم يتم إجراء أي حساب رسمي للقوة الإحصائية. تم اختيار حجم المجموعة الفرعية المكونة من ثلاثة فئران بناء على الجدوى، والدراسات الأولية للإبر الدقيقة SERS، ومبدأ تقليل الحيوانات. تم تعيين الفئران عشوائيا من قبل المجرب؛ لم يتم تنفيذ إخفاء التخصيص الرسمي وتعميمه.
تم فحص بروتوكولات علاج الوخز بالإبر بالإشارة إلى إرشادات الممارسة السريرية المبنية على الأدلة للطب الصيني التقليدي، وجدوى التجارب الحيوانية22. كانت نقاط الوخز المختارة تشونغوان (RN12/CV12)، شويفن (RN9/CV9)، يينجياو (RN7/CV7)، تيانشو الثنائي (ST25)، شويداو الثنائي (ST28)، وزوسانلي الثنائي (ST36). تم العثور على RN12 وRN9 وRN7 على الخط الأوسط الأمامي وتم التعامل معها كنقاط منتصف فردية، بينما عولجت ST25 وST28 وST36 بشكل ثنائي الجانب. استندت أزواج نقاط الوخز بالإبر إلى تلك المستخدمة في العلاج السريري ل IGT23. استند التكيف إلى الأدبيات24،25، باستخدام الطريقة الثنائية. بالنسبة للفئران، تم تحديد نقاط الوخز وفقا للمعالم التشريحية والتحويل النسبي من مواقع نقاط الإبر البشرية القياسية. تم تحديد نقاط الريشة الطبيعية/القلب القلبي البطني على طول الخط الأوسط الأمامي باستخدام النتوء التدريجي، والسرة، والارتباط الداخلي كعلامات تشريحية. تم تمييز ST25 على الجانب الثنائي على مستوى السرة، وST28 على جانبين في منطقة أسفل البطن على نفس المسافة الجانبية من الخط الأوسط الأمامي. تم تحديد ST36 على الطرف الخلفي الجانبي الأمامي في منطقة الظنبوب الأمامية، الجانبية للحدبة الظنبوبية. تم تمييز مواقع المقارنة غير الإبرية المجاورة على بعد 5 مم من نقاط الوخز المقابلة وخارج خط الزوال المعترف به، مع تجنب الأوعية الظاهرة، والندب، ومواقع الثقب السابقة. قبل الوخز، كانت الفئران تخدر بالأيزوفلوران وفقا لبروتوكول الحيوانات المعتمد وتوضع في وضعية الاستلقاء على وسادة التدفئة. تم حلق وتعقيم جلد البطن والطرف الخلفي فوق كل موقع مستهدف بنسبة 75٪ إيثانول. تم إدخال إبر دقيقة نشطة في SERS تقريبا بشكل عمودي على الجلد بعمق يقارب 10 ملم. بالنسبة لمجموعات التواء نقاط الوخز بالإبر، تم إدخال إبر دقيقة نشطة في SERS في نقاط الوخز المختارة وتم تدويرها بلطف في الاتجاهين خلال فترة الاحتفاظ التي تبلغ 20 دقيقة. بالنسبة للمجموعات غير الموضعية للوخز بالإبر، تم إجراء نفس الإجراء في مواقع المقارنة غير الإبرية المجاورة بحجم 5 مم. بالنسبة لمجموعات الإدخال المباشر، تم إدخال إبر دقيقة نشطة في SERS في نقاط الوخز وتم الاحتفاظ بها لمدة 20 دقيقة دون التواء. جميع إجراءات الوخز تم تنفيذها من قبل نفس المشغل المدرب لتقليل التفاوت بين المشغلين.
تم إجراء الإبر مرتين يوميا، في الساعة 10:00 و15:00، لمدة 7 أيام متتالية. قبل كل إجراء يومي، كان يتم قياس FPG بعد 8 ساعات من الصيام دون تقييد للماء. بعد كل يوم من إجراءات الإخزاء، تم تسجيل ردود OC وRP. في اليوم السابع، بعد العلاج بالإبر الصينية، تم إجراء اختبار IPGTT وتم تسجيل قيم 2hPG.
التحذيرات
الستربتوزوتوسين خطير ويجب التعامل معه كمادة كيميائية سامة. حضر محلول الستربتوزوتوسين في غطاء بخار كيميائي أو خزانة أمان حيوي معتمدة، مع ارتداء معطف مختبر وقفازات نيتريل ونظارات واقية وقناع. يجب التعامل مع الحقن والإبر والمدلال والمديل والمراوح والأقفاص والنفايات الحيوانية الملوثة بالستريبتوزوتوسين، وذلك وفقا لإجراءات النفايات البيولوجية والكيميائية الخطرة المؤسسية. يجب التخلص من الإبر والحقن المستخدمة فورا في حاويات حادة مقاومة للثقب دون الحاجة لإعادة الغطاء.
تصنيع الإبر الدقيقة النشطة في SERS للكشف عن OC وRP
تم تجهيز إبر الوخز بالإبر كما تم الإبلاغ سابقافي 26. تم تصنيع الإبر الدقيقة النشطة في SERS باستخدام نفس نوع إبر الوخز بالإبر التجارية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (0.25 مم × 26 مم) طوال الدراسة. تم إدخال الإبر تقريبا بشكل عمودي على الجلد بعمق 10 مم. بالنسبة لمجموعات الالتفاف، تم تطبيق الدوران اليدوي ثنائي الاتجاه بلطف وثبات لمدة 20 دقيقة خلال فترة التثبيت بواسطة نفس المشغل المدرب. لم يكن التلاعب يتم التحكم فيه بواسطة الأداة؛ لذلك، لم يتم قياس تردد الدوران والسعة بدقة. وقد تم الاعتراف بهذا القيد في النقاش.
في البداية، تم نقع الإبر في محلول PMMA بنسبة 20٪ (بدون زجاج) في MMA، ثم تجفيفها في درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية) لمدة يوم واحد. بعد ذلك، تم صنع انبعاجين متوازيين بحجم موحد وشكل وعمق متشابهان في طبقة الحماية من PMMA (بمسافة 5 مم) باستخدام شفرة سكين حرفية صغيرة تم تنظيفها بالإيثانول؛ ثم تم غمر الإبر في حمض الكبريتيك بعمق 0.5 متر ليعمل كإلكتروليت لمدة 10 ثوان لتخضع للحفر الكيميائي الكهربائي بجهد 12 فولت، مما يولد أخاديدين شبه دائريين في مواقع التقطيع. ثالثا، بعد الشطف ثلاث مرات، تم غمر الإبر في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة في محلول إيثانول يحتوي على 0.1 مول L−1 MPTES و0.3 مول L−1 APTES، مما منح وظيفة الكبريتيريل للأسطح المحددة. رابعا، تم إزالة الطلاء عن طريق غمس الإبرة في MMA. تم إعداد إبر دقيقة مستجابية لإمكانات الاختزاز مع SERS بناء على طريقة27 المبلغ عنها سابقا. تم امتصاص ركيزة SERS على أحد الأخاديد المحفورة في كل إبرة وخز بالإبر، وبعد ذلك تم غمر الإبر الدقيقة النشطة في محلول p-PDA مائي بتركيز 1 × 10-4 مول/لتر لمدة 60 دقيقة عند 37 درجة مئوية، مما أدى إلى إبر دقيقة مستجابة للأكسدة ونشطة في SERS. تم تصنيع ركائز SERS المبنية على قشور نانوية ذهبية كما ذكرسابقا 28. في العمل الحالي، كانت هذه الإبر الصغيرة تقطر في الأخدود الآخر لكل إبرة وخز بالإبر، والتي تركت لتجف طبيعيا. وقد أدى ذلك إلى استخدام إبر دقيقة نشطة في SERS مع استجابة OC وRP.
تقييم خارج الجسم الحي لتفاعل OC واستجابة RP للإبر الدقيقة النشطة في SERS
تم تقييم استجابات مسبارات OC وRP عن طريق إدخال الإبر الدقيقة النشطة ل SERS في نسيج خارج الجسم الحي . للتحقق من استجابة مسبار OC للتغيرات التأكسدية، تم تسجيل أطياف SERS ل p-PDA قبل وبعد الأكسدة. كما تم الحصول على أطياف مجسات SERS المؤكسدة من خلال محلول NaBH4 مختزل بقوة ومحلول HAuCl4 مؤكسد بقوة. تم تقييم انتقائية مسبار OC باستخدام عوامل مختزلة، منها 1 × 10-4 M FeSO4، و1 × 10-4 M Na2SO4، و1 × 10-4 M حمض الأسكوربيك، وعوامل مؤكسدة، بما في ذلك 1 × 10-4 M CuSO4، 1 × 10-4 M H2O2، 1 × 10-4 M FeCl3, وواحد × 10-4 M HAuCl4. تم تجهيز جميع المحاليل في 20 مللي مولار PBS (pH 7.4)، وتم حضن المجسات مع كل محلول لمدة 20 دقيقة عند 37 درجة مئوية. تم تقييم متانة الإبر الدقيقة النشطة في SERS من خلال تسجيل استجابات OC قبل وبعد التفاعل مع 1 × 10-4 مول/لتر FeCl3 في درجة حرارة الغرفة. تم استخدام هذه الاختبارات خارج الجسم الحي والاختبارات القائمة على الحلول لتأكيد استجابة المجس تحت ظروف مضبوطة. ومع ذلك، فهي لا تعيد إنتاج تعقيد البيئة الدقيقة للأنسجة في الجسم الحي ، حيث قد تؤثر التغيرات المحلية في الرقم الهيدروجيني، وامتصاص البروتين، ومكونات المصفوفة خارج الخلية، ومواد بيولوجية أخرى على إشارات SERS. لذلك، تم تفسير قراءات OC وRP في الجسم الحي ، كمؤشرات SERS مرتبطة بالأكسدة والاختزالية النسبية بدلا من قياسات كيميائية حيوية مستقلة عن المصفوفة.
كشف الإصابة بالإبر الزجاجية وRP في مواقع الوخز بالإبر وغير الوخز
لتقييم أداء مجسات OC وRP في نقاط الوخز بالإبر وغير الوخز بالإبر، تم إدخال الإبر الدقيقة النشطة ل SERS في الفئران السليمة عند نقاط الوخز ST36 وRN12، وعلى عمق 5 مم لكل من هذه النقاط، على عمق يقارب 10 مم، لنفس المدة الزمنية.
تأثيرات الالتفاف الإبرة على اكتشاف OC وRP
لتقييم استجابة مجسات OC وRP تحت تقنيات الإبر المختلفة، تم إدخال إبر دقيقة نشطة ل SERS في نقاط الوخز ST36 وRN12 و5 مم بجوار هذه النقاط في الفئران السليمة بعمق حوالي 10 مم. عند كل نقطة وخز بالإبر، كانت إبرة واحدة ملتفة، بينما الإبرة المجاورة للنقطة لم تكن ملتوية، والعكس صحيح (إبرة مجاورة لنقطة الوخز بالإبر كانت ملتوية، بينما نظيرتها عند نقطة الوخز لم تكن ملتوية). تم جمع إشارات SERS من المجسات في نفس وقت الإدخال لكل إبرة.
تغيرات في ال OC وRP لدى الفئران المصابة ب IGT فيما يتعلق بنقاط الوخز بالإبر، ولف الإبر، والظروف الغذائية
لتقييم تأثيرات نقاط الوخز بالإبر، ولف الإبر، والظروف الغذائية على الجرذان المصابة ب IGT على الجرذان ذات النظام الغذائي عالي الدهون بشكل عشوائي إلى ثلاث مجموعات (A1، A2، وA3؛ ثلاثة فئران في كل مجموعة)، وكذلك في مجموعة النظام الغذائي الطبيعي (المجموعات B1، B2، وB3؛ ثلاثة فئران في كل مجموعة). بالنسبة للفئران في المجموعتين A1 وB1، تم إدخال إبر دقيقة نشطة في SERS في نقاط الوخز بالإبر بعد التخدير ولفها لمدة 20 دقيقة؛ تم تنفيذ نفس الإجراء للفئران في المجموعتين A2 وB2، باستثناء أن الإبر الدقيقة تم إدخالها على بعد 5 مم بجوار نقاط الوخز بالإبر. بالنسبة للفئران في A3 وB3، تم إدخال الإبر الدقيقة النشطة في SERS في نقاط الوخز بالإبر للفئران دون التواء؛ تركت الإبر في مكانها لمدة 20 دقيقة. تم إجراء الإبر مرتين يوميا، في الساعة 10:00 و15:00، لمدة 7 أيام. قبل كل إجراءات يومية، كان يستخدم جهاز قياس الجلوكوز لتسجيل قيم FPG لكل مجموعة من الفئران (بعد الصيام دون تقييد للماء لمدة 8 ساعات). بعد كل يوم من الوخز، تم قياس وتسجيل استجابات OC وRP. في اليوم السابع، بعد الوخز بالإبر، تم إجراء اختبار IPGTT على كل مجموعة من الفئران، وتم تسجيل قيم 2hPG.
التوصيف والقياس
تم فحص شكل الإبر الدقيقة النشطة في SERS باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). تم الحصول على أطياف SERS عند 25 درجة مئوية، باستخدام مطياف رامان مهيأ بهدف عمل بعيد المدى 50× (NA: 0.5) وليزر 785 نانومتر. لجميع القياسات، كان وقت الاستحواذ 10 ثوان، وتم تشغيل نظام رامان بإعداد ليزري اسمي يبلغ 600 ميكروواط تحت نفس التكوين البصري. لم يتم قياس طاقة الليزر الفعلية التي ترسل على سطح النسيج بشكل مباشر في هذه الدراسة. لذلك، تم استخدام أطياف SERS للمقارنات النسبية بين المجموعات تحت بيئات اكتساب متطابقة، ولم يتم التوصل إلى استنتاجات بشأن السلامة الضوئية المطلقة للأنسجة. تم حساب نسب شدة مسبارين SERS باستخدام الطريقة التالية: تم تعيين نسبة قيم الشدة عند 1450 سم−1 إلى 1500 سم−1 كمؤشر للOC (I1450 سم−1/I1500 سم−1)، بعد طرح الشدة عند 1700 سم−1 (كخلفية) من كل من القمتين. على التوالي، كما في التقارير السابقة 17؛ وباستخدام I1606 سم−1/1666 سم−1 كمؤشر على RP، تم طرح شدة 1700 سم (كخلفية) من كل من القمتين على التوالي. تم تحليل القيم المحسوبة I1450 سم−1/I1500 سم−1 وI1606 سم−1/I1666 سم−1 كمؤشرات نسبية مشتقة من SERS للاستجابات المرتبطة ب OC وRP على التوالي. تم استخدام هذه النسب لمقارنة التغيرات بين المجموعات ونقاط الزمنية تحت إعدادات اكتساب متطابقة.
لم يتم تحديد منحنى معايرة خارجي في هذه الدراسة لتحويل هذه النسب إلى تركيزات مطلقة من الأنواع المؤكسدة أو قيم التوكد الاختزالي الكهربائي المطلق. تم تسجيل كل طيف مرتين في خمس نقاط مختلفة على مسبار SERS في ثلاث عينات مكررة. تم استخدام Origin لمعالجة البيانات وإنتاج الخرائط. لتقليل التغيرات المرتبطة بالاكتساب، تم تطبيق نفس طول موجة الليزر، والهدف، وزمن الاكتساب، وضبط طاقة الليزر، وسير عمل المعالجة الطيفية على جميع المجموعات. لم يتم قياس التأثيرات الحرارية الضوئية أو الكيميائية الضوئية المحتملة الناتجة عن الإشعاع بالليزر بشكل مستقل وتم الاعتراف بها كقيد. تعرض البيانات الإحصائية كمتوسط ± خطأ معياري للمتوسط (SEM). يتم تحديد حجم العينة والاختبار الإحصائي المستخدم لكل تجربة أو لوحة أرقام في الأسطورة المطابقة للأشكال المحددة. في تجارب التحقق من المجس خارج الجسم الحي ، تم استخدام مسبار SERS أو الإبرة الدقيقة المحضرة بشكل مستقل كوحدة تحليل. في تحليلات جلوكوز الدم داخل الجسم الحي ، استخدم الفأر كوحدة تحليل بيولوجي. تم التعامل مع الأطياف التي جمعت من نقاط متعددة على نفس المسبار كقياسات فنية وتم قياسها قبل التحليل على مستوى المجموعة. تم إجراء تحليلات إحصائية باستخدام برنامج SPSS. تم إجراء مقارنات بين المجموعات باستخدام الاختبارات الإحصائية المشار إليها في أساطير الشكل المقابل. تم تفسير قياسات سكر الدم الصائم المتسلسل ومؤشر SERS خلال فترة التدخل التي استمرت 7 أيام كاتجاهات طولية استكشافية بسبب صغر حجم المجموعة الفرعية، ولم يتم تطبيق نموذج رسمي للقياسات المتكررة أو التأثيرات المختلطة. تم تعريف الدلالة الإحصائية بأنها p < 0.05. *p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تصنيع الإبر الدقيقة النشطة في SERS للكشف عن OC وRP
لتحديد التغيرات في OC وRP، تم تصنيع إبر دقيقة نشطة في SERS تحتوي على المجسات المقابلة. أكدت صور SEM التمثيلية البنية ذات الأخدود المزدوج للإبر الدقيقة النشطة في SERS. يظهر الشكل 2A جسم إبرة الوخز بالإبر مع أخديدين محفورين، ويظهر الشكل 2B أخدودا محملا ب GNS، ويظهر الشكل 2C رؤية موسعة ل GNS موزعة داخل الأخد...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يمثل ضعف تحمل الجلوكوز مرحلة انتقالية قابلة للعكس قبل السكري من النوع الثاني، ويرتبط ارتباطا وثيقا باختلال الأيض، ومقاومة الأنسولين، واضطراب التنظيم المرتبط بالإجهاد التأكسدي. يمكن لتدخل نمط الحياة والاستراتيجيات العلاجية المبكرة الأخرى تقليل خطر التقدم الناتج عن ضعف تحمل الجلوكوز إلى السكري، لكن الأدوات لمراقبة الاستجابات الكيميائية الحيوية المحلية ديناميكيا أثناء التدخل لا تزال محدودة30. تم الإبلاغ عن تأثير الوخز بالإبر الصينية على استقلاب الجلوكوز والمسارات الم...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب مصالح.
يشكر المؤلفون موظفي منشأة الحيوانات ومنصة التصوير على الدعم الفني. وقد دعم هذا العمل مشاريع البحث والتطوير الرئيسية في مقاطعة جيانغسو في مجال الطب الصيني (2020ZX05)، ومشاريع البحث والتطوير الرئيسية في مقاطعة جيانغسو (BE2022684)، ومشروع العلوم والتكنولوجيا لإدارة الدولة لتنظيم السوق (2022MK158)، ومؤسسة العلوم والتقنية في سوتشو (SYW2024031).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES, 98%) | شركة تيانجين هيونز للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية المحدودة | A800524 | |
| (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTES, 95%) | شركة تيانجين هيونز للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية المحدودة | M742544 | |
| حمض الأسكوربيك | شركة Sinopharm للكواشف الكيميائية المحدودة | CFAD310554 | |
| مقياس نسبة السكر في الدم | شركة Cofoe للتكنولوجيا الطبية المحدودة | Cofoe A03 | |
| شرائط اختبار نسبة السكر في الدم | شركة Cofoe للتكنولوجيا الطبية المحدودة | Cofoe-A03-C | |
| كبريتات النحاس (CuSO4) | شركة Sinopharm للكواشف الكيميائية المحدودة | PHR1477 | |
| إيثيل الكحول (≥99.7%) | شركة Sinopharm للكواشف الكيميائية المحدودة | XW00641752 | |
| كبريتات الحديدوز (FeSO4) | شركة Sinopharm للكواشف الكيميائية المحدودة | XW01772078701 | |
| الجلوكوز (Glu) | شركة تيانجين هيونز للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية المحدودة | D9434 | |
| بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) | شركة Sinopharm للكواشف الكيميائية المحدودة | P-17-0500 | |
| كلوريد الحديد (FeCl3) | شركة Sinopharm للكواشف الكيميائية المحدودة | CP81015228 | |
| الميثيل ميثاكريليت (MMA) | شركة شانغهاي ألدين للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية المحدودة | M109626 | |
| مكروسكوب رامان | Renishaw | InVia Raman Microscope | |
| الفينيلين ثنائي الأمين (p-PDA) | شركة شانغهاي TCI للتنمية الصناعية الكيميائية المحدودة | P128784 | |
| بولي ميثيل ميثاكريليت (PMMA) | شركة تيانجين هيونز للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية المحدودة | P742581 | |
| مجهر إلكتروني ماسح | Zeiss | ULTRA Plus | |
| بوروهيدريد الصوديوم (NaBH4) | شركة شانغهاي أداما بيتا للكواشف المحدودة | S432207 | |
| سلفات الصوديوم (Na2SO4) | شركة Sinopharm للكواشف الكيميائية المحدودة | S572396 | |
| إبر الوخز بالإبر من الفولاذ المقاوم للصدأ | شركة سوتشو تيانكسي لصناعة أدوات الوخز بالإبر المحدودة | X-20-03 | |
| برنامج التحليل الإحصائي | شركة International Business Machines Corporation | الإصدار 2021 | |
| الستربتوزوتوسين (STZ) | شركة شانغهاي ألدين للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية المحدودة | S408311 | |
| حمض التترا كلورو الذهبي (HAuCl4) | شركة تيانجين هيونز للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية المحدودة | A124024 | |
| برنامج SPSS | شركة International Business Machines Corporation, Armonk, ولاية نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية | الإصدار 26.0 | |
| الجرذان | شركة Jiangsu Qinglongshan للتكنولوجيا الحيوية المحدودة | ذكور Sprague-Dawley خالية من مسببات الأمراض المحددة | |
| العلاقة الأساسية | Anuokang Biotech. | SY10001 | |
| الشحم | MCE | HY-W127601 | |
| سكروز | MCE | HY-B1779 | |
| مسحوق صفار البيض | MCE | HY-B2235B | |
| حمض الستريك أحادي الهيدرات | Sigma-Aldrich | C1909 | |
| سيترات ثلاثي الصوديوم ثنائي الهيدرات | Sigma-Aldrich | S4641 | |
| محلول السيترات العازل | beyotime | P0086 | |
| محلول فوسفات عازل | beyotime | ST448-1L | |
| الأيزوفلورين | Bioss | D54468 | |
| نظام التخدير بالأيزوفلورين للحيوانات الصغيرة | RWD Life Science | R500 | |
| غرفة التخدير وقناع الأنف | RWD Life Science | R500compatible accessories | |
| وسادة التدفئة | شركة شانغهاي Yuyan للعلوم الحيوية | Y69020 | |
| إيثانول 75% | Boyu Bio. | YB60401 | |
| غرفة التخدير بغاز CO2 | Lab Animal Tec. Co. | LAT-10-0090 | |
| WPS | شركة Beijing Kingsoft Office Software | WPS365 |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن