Article de recherche
Cette étude exploratoire sur le modèle de rats présente une microaiguille active à diffusion Raman améliorée par surface (SERS) sensible au redox pour une intervention simultanée à l’acupuncture et le suivi ratiométrique des indices SERS liés à la capacité oxydative locale et au potentiel redox chez les rats souffrant d’une tolérance au glucose altérée.
Une tolérance au glucose altérée (IGT) est associée à une homéostasie redox perturbée et à une augmentation du stress oxydatif, mais le suivi dynamique in vivo des modifications associées au redox pendant l’intervention d’acupuncture reste techniquement difficile. Cette étude a développé un système de microaiguilles actifs à diffusion Raman améliorée de surface (SERS) sensible à la redox pour une intervention simultanée à l’acupuncture et le suivi ratiométrique relatif des indices SERS liés à la capacité oxydative (CO) et au potentiel redox (RP) chez les rats atteints d’IGT. Des sondes SERS sensibles à l’oxydation et à la redox ont été préparées en fonctionnalisant des nanocoquilles d’or (GNS) avec de la p-phénylénediamine (p-PDA) pour la réactivité aux OC et de l’anthraquinone pour la réactivité RP, respectivement. Les sondes ont été chargées dans deux rainures gravées sur des aiguilles d’acupuncture pour construire des microaiguilles actives au SERS. Des rats mâles de Sprague–Dawley sans pathogènes spécifiques ont été utilisés dans cette étude exploratoire. Trois rats ont servi de témoins normaux, et 20 rats ont été nourris avec un régime riche en graisses et administrés à la streptozotocine (STZ) pour induire l’IGT. Après le dépistage, 18 rats IGT éligibles ont été divisés en groupes à régime riche en graisses et groupes à régime normal, avec 9 rats par groupe de régime. Chaque groupe alimentaire a été ensuite divisé en sous-groupes de torsion de point d’acupuncture, torsion non de site d’acupuncture et insertion directe de point d’acupuncture, avec 3 rats par sous-groupe. Le needling a été effectué deux fois par jour pendant 7 jours consécutifs, et les indices de glucose sanguin à jeun (FPG), de glucose postprandial à 2 heures (2hPG) et d’indices SERS liés à la CO et RP ont été enregistrés. Les résultats ont montré que le needling aux points d’acupuncture avec le twisting était associé à des valeurs plus faibles de FPG et de 2hPG et modifiait les indices SERS liés à OC et RP dans ce modèle de rat IGT. Comme les courbes d’étalonnage externes, les tests biochimiques indépendants de stress oxydo-agressif, les tests de lixiviation par sonde et les tests de biocompatibilité n’ont pas été inclus, les rapports SERS doivent être interprétés comme des indices optiques relatifs associés au redox plutôt que des concentrations biochimiques absolues ou des valeurs absolues du potentiel redox. Ces résultats confirment la faisabilité des microaiguilles actives par SERS comme plateforme préclinique exploratoire pour combiner l’intervention par acupuncture avec le suivi SERS ratiométrique local chez les rats IGT.
La tolérance au glucose altérée (IGT), une diminution de la capacité du corps à tolérer le glucose, représente une étape de transition entre la glycémie normale et la glycémiediabétique 1. L’IGT est donc un signal d’alerte précoce clé et une étape réversible dans le développement du diabètede type 2. Les données cliniques montrent qu’environ 30 % de la population atteinte de l’IGT évoluera vers le diabète de type 2 dans 5 à 10 ans3 ; Cependant, avec une intervention rapide, ce pourcentage peut être réduit à moins de 10 %4.
L’IGT est un processus dynamique et complexe, et un environnement persistant à haute teneur en glucose est un déclencheur clé des troubles du métabolismeoxydatif 5. Lorsque le corps est en état prolongé d’hyperglycémie, la chaîne respiratoire mitochondriale fonctionne de manière anormale, et le taux de génération d’espèces réactives d’oxygène augmente de 30 à 50 %, augmentant directement le pouvoir oxydatifdans le corps 6 ; Simultanément, des niveaux élevés de sucre inhibent l’activité des enzymes clés, telles que la glutathion réductase, empêchant le système antioxydant d’éliminer rapidement l’excès d’espèces réactives de l’oxygène et perturbant davantage l’équilibre oxydation-réduction. De plus, l’IGT s’accompagne de modifications pathologiques, notamment une résistance à l’insuline et une légère altération de la fonction β-cellulaire, entraînant une gamme de réponses biologiques et biochimiques 7,8. Avec l’évolution de l’état redox, ces changements aggravent encore la perturbation du métabolisme du glucose et augmentent le risque potentiel de complications liées au diabète, notamment la rétinopathie, la néphropathie et les maladiescardiovasculaires 9,10. Par conséquent, la surveillance de la capacité oxydative (CO) et du potentiel redox (RP) chez les individus ou les modèles animaux atteints de TGI devrait améliorer notre compréhension des mécanismes sous-jacents au développement de la TGI et guider la conception de stratégies thérapeutiques ciblées.
L’acupuncture a une histoire de plus de 3 000 ans et a montré une bonne efficacité clinique dans le traitement de nombreusesmaladies 11. De plus, de nombreuses études expérimentales chez des animaux ont démontré que l’acupuncture exerce des effets bénéfiques dans la régulation des états de stress oxydatif chez des modèles animaux en améliorant le système enzymatique antioxydant et en réduisant la peroxydationlipidique 12. En tant que pratique médicale traditionnelle chinoise, l’acupuncture a également démontré des bénéfices significatifs dans le traitement du diabète et de l’IGT. Les points d’acupuncture Guanyuan (CV4) et Sanyinjiao (SP6) ont été rapportés activant la voie SIRT1/PGC-1α dans le muscle squelettique, soulageant ainsi la résistance à l’insuline chez les souris obésesdiabétiques 13. De plus, les points d’acupuncture de Tianshu (ST25) modulent l’activité des neurones inhibiteurs du glucose situés dans la région hypothalamique latérale et contribuent à la régulation du métabolisme desglycolipides 14. Cependant, la plupart des études sur les mécanismes de l’acupuncture intravasculaire se sont principalement concentrées sur les systèmes neuromodulateur, immunomodulateur et gastro-intestinal, dans lesquels l’acupuncture peut affecter le métabolisme du glucose par la modulation de la fonction autonome ou réguler indirectement les niveaux de glucose sanguin en améliorant l’équilibre de la floreintestinale 15,16. Le mécanisme spécifique de l’effet de l’acupuncture dans le traitement par IGT et ses effets sur le stress oxydatif ont manqué d’investigations approfondies et de données expérimentales.
La diffusion Raman améliorée en surface (SERS) offre une grande sensibilité et spécificité, ce qui permet la détection d’une grande variété d’analytes. Les nano-sondes SERS basées sur les nanofibresoptiques 17, les membranes de chitosan18, et des études antérieures ont démontré que les aiguillesd’acupuncture 19 peuvent être utilisées pour détecter des biomarqueurs, des neurotransmetteurs et d’autres aspects de la biochimie cellulaire in vivo. Les aiguilles d’acupuncture, en particulier, représentent des outils prometteurs pour les tests des tissus profonds, permettant un suivi in situ peu invasif suivi d’une analyse ex vivo. L’acupuncture, en tant que méthode thérapeutique bien établie, possède un éventail extrêmement large d’applications cliniques. Des études récentes ont montré que les fibres optiques, pansements et dispositifs à microaiguilles compatibles SERS peuvent soutenir le suivi in situ ou peu invasif des signaux associés au redox dans des contextes biologiquementpertinents 20,21. Parallèlement, les aiguilles d’acupuncture actives pour le SERS et les systèmes de micro-aiguilles associés se sont imposés comme des vecteurs prometteurs pour intégrer la capacité de détection à l’interventiontissulaire 19, aboutissant à des microaiguilles actives par SERS avec une réponse in vivo et des capacités de détection SERS in vitro.
La présente étude s’appuie sur la stratégie de microaiguilles SERS-active précédemment rapportée pour détecter les signaux liés à la capacité oxydative et au potentiel redox dans les modèles de stress induit par le glucose. Cependant, le présent travail diffère de l’étude précédente tant par son contexte biologique que par l’usage expérimental. Plus précisément, cette étude applique la plateforme de microaiguilles active SERS à un modèle de rat présentant une tolérance au glucose altérée et intègre le suivi ratiométrique local SERS avec une intervention par acupuncture. La présente étude compare en outre les points d’acupuncture avec des sites adjacents non acupunctures, évalue différentes manipulations de l’aiguillage et surveille les indices SERS associés au redox pendant une période d’intervention de 7 jours. Comparée aux fibres optiques à base de SERS, pansements de plaies et microaiguilles SERS actives principalement pour la détection biochimique à site ou à fonction unique rapportées, la plateforme actuelle offre deux avancées. Premièrement, les sondes sensibles à la OC et à la RP sont intégrées dans deux rainures gravées indépendantes sur une seule aiguille d’acupuncture, permettant une surveillance simultanée des paramètres redox complémentaires. Deuxièmement, l’aiguille d’acupuncture fonctionne non seulement comme support de sonde SERS, mais aussi comme dispositif thérapeutique, permettant de réaliser une surveillance redox pendant l’intervention d’acupuncture plutôt qu’après le traitement. Comme montré à la Figure 1, après l’insertion des microaiguilles dans les tissus, de minuscules plaies se forment, et les sondes dans les deux sillons réagissent avec les tissus, leur permettant de détecter les niveaux de CO et RP in vivo. L’objectif de l’étude était d’utiliser ces microaiguilles actives par SERS pour examiner les modifications du CO et du RP chez les rats atteints de IGT et déterminer les effets de l’acupuncture associée à des points d’acupuncture chez ces animaux, obtenant ainsi des informations précieuses sur le mécanisme des effets de l’acupuncture dans le traitement de l’IGT et la relation entre les états redox et hyperglycémique anormaux.
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Animaux et modèles de l’IGT
Toutes les procédures animales ont été approuvées par le Comité d’éthique animale de l’Institut de recherche de l’Université du Sud-Est de Suzhou (n° d’approbation SEU-IACUC-20250318007) et ont été réalisées conformément aux directives institutionnelles pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Les rats ont été recueillis et hébergés dans des conditions sans agents pathogènes spécifiques (SPF) à 25 °C avec un cycle de 12 heures de lumière et 12 heures d’obscurité. Pour les interventions nécessitant une anesthésie, les rats étaient anesthésés à l’aide d’isoflurane délivré en oxygène via une chambre d’induction et maintenus à l’aide d’un cône nasal. L’isoflurane a été utilisé à 3 % pour l’induction et 1 % pour l’entretien, la concentration étant ajustée en fonction du rythme respiratoire et de la réponse procédurale.
Une profondeur anesthésique suffisante a été confirmée avant le piquage ou l’injection par la perte du réflexe de redressement et l’absence de réponse au pincement de l’orteil. Pendant l’anesthésie, le schéma respiratoire, la position corporelle et la récupération étaient surveillés, et les animaux étaient placés sur un coussin chauffant pour maintenir la température corporelle. Les animaux étaient hébergés à 2 par cage avec un accès libre à la nourriture et à l’eau, sauf si le jeûne était nécessaire pour le test de glycémie. Après l’arrivée, les rats étaient acclimatés pendant une semaine avant l’induction du modèle. Le bien-être animal était surveillé quotidiennement, y compris l’activité générale, le toilettage, la prise alimentaire, le poids corporel, l’état du site d’injection et la récupération après anesthésie. À la fin de l’étude, les rats ont été euthanasiés selon le protocole animal approuvé. L’euthanasie a été réalisée par inhalation progressive de CO₂ remplissante, suivie d’une confirmation du décès par la méthode de la luxation cervicale. Les animaux répondant aux critères humains, notamment une perte de poids sévère, une immobilité persistante, une respiration anormale, l’incapacité à manger ou à boire, ou une détresse sévère, ont été euthanasiés immédiatement plutôt que maintenus jusqu’à la fin prévue. Des rats mâles de Sprague–Dawley de qualité spécifique sans pathogène, pesant 200 ± 20 g, ont été utilisés dans cette étude. Après une semaine d’acclimatation, les rats ont été répartis au hasard en deux groupes : les trois rats du groupe normal ont été nourris avec de la nourriture normale, tandis que les 20 rats du groupe modèle ont été nourris avec de la nourriture riche en matières grasses (50 % de base de nourriture + 10 % de saindo + 25 % de saccharose + 15 % de poussière de jaune) pendant 3 semaines. Les animaux du groupe modèle ont reçu une injection intrapéritonéale de 20 mg/kg de solution STZ à 2 % (solubilisée dans 0,1 mol/L, tampon de citrate pH 4,4) pendant 12 heures, après 12 heures de jeûne sans restriction d’eau. Ceux du groupe normal ont reçu une injection intrapéritonéale de la dose correspondante de solution tampon de citrate après avoir été nourris avec de la nourriture normale. Un test de tolérance au glucose intrapéritonéal (IPGTT) a été réalisé une semaine plus tard. Les réactifs et équipements utilisés dans cette étude sont listés dans le tableau des matériaux.
La glycémie à jeun (FPG) a été mesurée par prélèvement sanguin à la pointe de la queue des rats de chaque groupe après 12 heures de jeûne sans restriction hydrique, et 2 h de glucose postprandial (2hPG) a été enregistrée après injection intrapéritonéale de 20 % de dextrose à 20 g/kg. Dans le groupe normal, la plage FPG était de 5,1 à 6,6 mmol/L, et la plage de glucose de 2 hPG était de 7,3 à 9,4 mmol/L, contre un FPG de ≤7,0 mmol/L et une plage de 2 hPG de 10 à 16 mmol/L dans le groupe modèle. Parmi les 20 rats assignés à l’induction du modèle IGT, 18 répondaient aux critères prédéfinis de l’IGT après l’IPGTT et ont été inclus dans l’expérience d’intervention ultérieure. Deux rats ont été exclus car leurs valeurs FPG ou 2hPG dépassaient la plage IGT prédéfinie. Les 18 rats éligibles ont ensuite été répartis au hasard dans un groupe à régime riche en graisses et un groupe à régime normal, avec 9 rats par groupe. Chaque groupe de régime était ensuite divisé en trois sous-groupes : torsion par point d’acupuncture, torsion sans site d’acupuncture et insertion directe par point d’acupuncture, avec trois rats par sous-groupe. Il s’agissait d’une étude exploratoire de développement de méthodes visant à évaluer la faisabilité de combiner une intervention par acupuncture avec le suivi ratiométrique basé sur SERS dans un modèle préclinique de rats IGT. Aucun calcul formel de puissance statistique n’a été effectué. La taille du sous-groupe de trois rats a été sélectionnée en fonction de la faisabilité, des études préliminaires SERS-microaiguilles, et du principe de réduction animale. Les rats étaient assignés au hasard par l’expérimentateur ; Aucune dissimulation formelle d’allocation ni aveuglement n’a été réalisée.
Les protocoles de traitement par acupuncture ont été examinés en se référant aux recommandations de pratique clinique fondées sur des preuves pour la médecine traditionnelle chinoise, et à la faisabilité des expériences animales22. Les points d’acupuncture sélectionnés étaient Zhongwan (RN12/CV12), Shuifen (RN9/CV9), Yinjiao (RN7/CV7), Tianshu bilatéral (ST25), Shuidao bilatéral (ST28) et Zusanli bilatéral (ST36). RN12, RN9 et RN7 étaient situés sur la ligne médiane antérieure et traités comme des points intermédiaires uniques, tandis que ST25, ST28 et ST36 étaient traités bilatéralement. Les appariements de points d’acupuncture étaient basés sur ceux utilisés pour le traitement clinique de l’IGT23. L’adaptation s’est basée sur la littérature24,25, en utilisant la méthode dichotomique. Chez les rats, les points d’acupuncture étaient localisés selon des repères anatomiques et une conversion proportionnelle à partir des points d’acupuncture humains standards. Les points abdominaux RN/CV ont été identifiés le long de la ligne médiane antérieure en utilisant le processus xiphoïde, l’ombilic et la symphyse pubienne comme repères anatomiques. ST25 a été marqué bilatéralement au niveau ombilical, et ST28 a été marqué bilatéralement dans la région abdominale inférieure, à la même distance latérale de la ligne médiane antérieure. ST36 a été identifié sur le membre postérieur antérolatéral dans la région antérieure du tibial, latéralement au tubercule tibial. Les sites de comparaison adjacents non liés à l’acupuncture étaient marqués à 5 mm de latéral par rapport aux points d’acupuncture correspondants et en dehors de la ligne méridienne reconnue, tout en évitant les vaisseaux visibles, les cicatrices et les sites de perforation précédents. Avant le piquage, les rats étaient anesthésés avec de l’isoflurane selon le protocole animal approuvé et placés en position couchée sur un coussin chauffant. La peau abdominale et postérieure de chaque site cible a été rasée et désinfectée avec 75 % d’éthanol. Des microaiguilles actives par SERS étaient insérées approximativement perpendiculaires à la peau à une profondeur d’environ 10 mm. Pour les groupes de torsion des points d’acupuncture, des microaiguilles actives par SERS ont été insérées dans les points d’acupuncture sélectionnés et tournées doucement dans les deux directions pendant la période de rétention de 20 minutes. Pour les groupes non centrés sur le site d’acupuncture, la même procédure a été réalisée aux sites de comparaison non acupuncture adjacents de 5 mm. Pour les groupes à insertion directe, des microaiguilles actives par SERS ont été insérées dans les points d’acupuncture et conservées pendant 20 minutes sans torsion. Toutes les procédures de needling étaient effectuées par le même opérateur entraîné afin de minimiser la variation entre opérateurs.
Le needling a été pratiqué deux fois par jour, à 10h00 et 15h00, pendant 7 jours consécutifs. Avant chaque intervention quotidienne, la FPG était mesurée après 8 heures de jeûne sans restriction d’eau. Après chaque intervention de piquage quotidienne, les réponses de la colonne orange et de la RP ont été enregistrées. Le 7e jour, après un traitement d’acupuncture, un IPGTT a été réalisé et des valeurs de 2hPG ont été enregistrées.
Mises en garde
La streptozotocine est dangereuse et doit être manipulée comme un produit chimique toxique. Préparez la solution de streptozotocine dans une hotte chimique ou un cabinet de biosécurité certifié, tout en portant une blouse de laboratoire, des gants en nitrile, des lunettes de protection et un masque. Les seringues, aiguilles, lingettes, literie, cages et déchets animaux contaminés par la streptozotocine doivent être manipulés conformément aux procédures institutionnelles dangereuses pour les déchets biologiques et chimiques. Les aiguilles et seringues usagées doivent être immédiatement jetées dans des récipients à objets tranchants résistants aux perforations sans reboucher.
Fabrication de microaiguilles SERS actives pour la détection de la CO et de la RP
Des aiguilles d’acupuncture ont été préparéescomme indiqué précédemment 26. Des microaiguilles actives SERS ont été fabriquées à l’aide du même type d’aiguilles d’acupuncture en acier inoxydable commercial (0,25 mm × 26 mm) tout au long de l’étude. Les aiguilles étaient insérées à peu près perpendiculairement à la peau à une profondeur de 10 mm. Pour les groupes en torsion, une rotation bidirectionnelle manuelle a été appliquée doucement et de manière constante pendant 20 minutes pendant la période de rétention par le même opérateur formé. La manipulation n’était pas contrôlée par un instrument ; par conséquent, la fréquence et l’amplitude exactes de rotation n’ont pas été quantifiées. Cette limitation a été reconnue dans la Discussion.
Au départ, les aiguilles étaient trempées dans une solution PMMA à 20 % (p/v) en MMA, suivies d’un séchage à température ambiante (25 °C) pendant 1 jour. Ensuite, deux creux parallèles de taille uniforme et de forme et profondeur similaires dans la couche protectrice du PMMA (espacés de 5 mm) ont été réalisés à l’aide d’une petite lame de couteau artisanal nettoyée à l’éthanol ; ensuite, les aiguilles étaient immergées dans de l’acide sulfurique de 0,5 M servant d’électrolyte pendant 10 s pour subir une gravure électrochimique à une tension de 12 V, générant ainsi deux rainures presque circulaires aux sites de marquage. Troisièmement, après avoir rincé à trois reprises, les aiguilles ont été immergées à température ambiante pendant 24 heures dans une solution d’éthanol contenant 0,1 mol L−1 MPTES et 0,3 mol L−1 APTES, conférant ainsi une fonctionnalité sulfhydryle aux surfaces rainurées. Quatrièmement, le revêtement a été retiré en trempant l’aiguille dans le MMA. Des microaiguilles SERS-sensibles au potentiel redox ont été préparées selon une méthode27 précédemment rapportée. Le substrat SERS a été adsorbé sur l’une des rainures gravées de chaque aiguille d’acupuncture, après quoi les microaiguilles actives SERS résultantes étaient immergées dans une solution aqueuse de p-PDA à une concentration de 1 × 10-4 mol/L pendant 60 minutes à 37 °C, produisant des microaiguilles SERS sensibles à l’oxydation. Des substrats SERS à base de nanocoquilles d’or ont été synthétisés commedécrit précédemment 28. Dans le présent travail, ces microaiguilles étaient laissées goutter dans l’autre rainure de chaque aiguille d’acupuncture, puis laissées sécher naturellement. Cela a donné des microaiguilles actives par SERS avec une réponse OC et RP.
Évaluation ex vivo de la réponse OC et RP aux microaiguilles actives par SERS
Les réponses des sondes OC et RP ont été évaluées en insérant les microaiguilles actives SERS dans le tissu ex vivo. Pour vérifier la réactivité de la sonde OC aux changements oxydatifs, les spectres SERS de p-PDA ont été enregistrés avant et après l’oxydation. Des spectres des sondes redox SERS ont également été obtenus dans une solution fortement réductrice deNaBH 4 et une solution fortement oxydante de HAuCl4. La sélectivité de la sonde OC a été évaluée à l’aide d’agents réducteurs, incluant 1 × 10-4 MFeSO 4, 1 × 10-4 MNa 2SO4, et 1 × 10-4 M d’acide ascorbique, ainsi que des agents oxydants, dont 1 × 10-4 MCuSO 4, 1 × 10-4 MH 2O 2, 1 × 10-4 MFeCl 3, et 1 × 10-4 M HAuCl4. Toutes les solutions ont été préparées dans 20 mM PBS (pH 7,4), et les sondes ont été incubées avec chaque solution pendant 20 minutes à 37 °C. La robustesse des microaiguilles actives par SERS a été évaluée en enregistrant les réponses OC avant et après la réaction avec 1 × 10-4 mol/L de FeCl3 à température ambiante. Ces tests ex vivo et basés sur la solution ont été utilisés pour confirmer la réactivité de la sonde dans des conditions contrôlées. Cependant, ils ne reproduisent pas entièrement la complexité du microenvironnement tissulaire in vivo, où la variation locale du pH, l’adsorption des protéines, les composants de la matrice extracellulaire et d’autres substances biologiques peuvent affecter les signaux SERS. Ainsi, les lectures in vivo de l’OC et du RP ont été interprétées comme des indices SERS relatifs associés au redox plutôt que comme des mesures biochimiques indépendantes de la matrice.
Détection de la CO et RP dans les sites d’acupuncture et non acupuncture
Pour évaluer la performance des sondes OC et RP aux points d’acupuncture et non, les microaiguilles actives par SERS ont été insérées dans des rats sains aux points d’acupuncture ST36 et RN12, et à 5 mm adjacents à chacun de ces points, à une profondeur d’environ 10 mm, pendant la même durée.
Effets de la torsion de l’aiguille sur la détection de l’OC et du RP
Pour évaluer la réactivité des sondes OC et RP sous différentes techniques de needling, des microaiguilles actives par SERS ont été insérées dans les points d’acupuncture ST36 et RN12 et 5 mm adjacentes à ces points chez des rats sains, jusqu’à une profondeur d’environ 10 mm. À chaque point d’acupuncture, une aiguille était tordue, tandis que l’aiguille correspondante adjacente à la pointe ne l’était pas, et inversement (une aiguille adjacente au point d’acupuncture était torsadée, alors que sa pendant au point d’acupuncture ne l’était pas). Les signaux SERS des sondes ont été collectés au même moment d’insertion pour chaque aiguille.
Modifications du CO et du RP chez les rats atteints de TGI concernant les points d’acupuncture, la torsion de l’aiguille et les conditions alimentaires
Pour évaluer les effets des points d’acupuncture, de la torsion d’aiguille et des conditions alimentaires sur le CO et le RP des rats porteurs d’IGT, les rats du groupe régime riche en graisses ont été répartis au hasard en trois groupes (A1, A2 et A3 ; trois rats dans chaque groupe), tout comme ceux du groupe alimentaire normal (groupes B1, B2 et B3 ; trois rats dans chaque groupe). Pour les rats des groupes A1 et B1, des microaiguilles actives par SERS étaient insérées dans les points d’acupuncture après sédation et tordues pendant 20 minutes ; la même procédure a été réalisée pour les rats des groupes A2 et B2, sauf que les microaiguilles ont été insérées à 5 mm à côté des points d’acupuncture. Pour les rats en A3 et B3, les microaiguilles actives par SERS étaient insérées dans les points d’acupuncture du rat sans se tordre ; Les aiguilles sont restées en place pendant 20 minutes. Le needling était pratiqué deux fois par jour, à 10h00 et 15h00, pendant 7 jours. Avant chaque intervention, un glucomètre était utilisé pour enregistrer les valeurs de FPG pour chaque groupe de rats (après jeûne mais sans restriction d’eau pendant 8 heures). Après chaque jour de needling, les réponses OC et RP ont été mesurées et enregistrées. Au jour 7, après acupuncture, une IPGTT a été réalisée sur chaque groupe de rats, et des valeurs de 2hPG ont été enregistrées.
Caractérisation et mesure
La morphologie des microaiguilles actives par SERS a été examinée à l’aide de microscopie électronique à balayage (MEB). Les spectres SERS ont été acquis à 25 °C, à l’aide d’un spectromètre Raman configuré avec un objectif de 50× longue distance de travail (NA : 0,5) et un laser de 785 nm. Pour toutes les mesures, le temps d’acquisition était de 10 s, et le système Raman fonctionnait à une puissance laser nominale de 600 μW sous la même configuration optique. La puissance réelle du laser délivrée à la surface tissulaire n’a pas été directement mesurée dans cette étude. Par conséquent, les spectres SERS ont été utilisés pour des comparaisons relatives entre groupes sous des paramètres d’acquisition identiques, et aucune conclusion n’a été tirée concernant la sécurité photothermique absolue des tissus. Les rapports d’intensité de deux sondes SERS ont été calculés selon l’approche suivante : le rapport des valeurs d’intensité à 1450 cm−1 à 1500 cm−1 a été désigné comme indicateur pour la CO (I1450 cm−1/I1500 cm−1), après soustraction de l’intensité à 1700 cm−1 (en arrière-plan) de chacun des deux pics, respectivement, comme dans les rapports précédents, 17 ; et en utilisant I1606 cm−1/I1666 cm−1 comme indicateur de RP, l’intensité à 1700 cm−1 (en arrière-plan ) a été soustraite de chacun des deux pics, respectivement. Les valeurs calculées de I1450 cm−1/I1500 cm−1 et I1606 cm−1/I1666 cm−1 ont été analysées comme indices relatifs dérivés du SERS des réponses associées à OC et RP, respectivement. Ces rapports ont été utilisés pour comparer les variations entre groupes et points temporels sous des paramètres d’acquisition identiques.
Aucune courbe d’étalonnage externe n’a été établie dans la présente étude pour convertir ces rapports en concentrations absolues d’espèces oxydatives ou en valeurs absolues électrochimiques du potentiel redox. Chaque spectre a été enregistré deux fois à cinq points différents de la sonde SERS dans trois échantillons réplicatifs. Origin était utilisé pour traiter les données et produire des graphiques. Pour minimiser la variabilité liée à l’acquisition, la même longueur d’onde laser, objectif, temps d’acquisition, réglage de puissance laser et flux de travail de traitement spectral ont été appliqués à tous les groupes. Les effets photothermiques ou photochimiques potentiels causés par l’irradiation laser n’ont pas été quantifiés de manière indépendante et sont reconnus comme une limitation. Les données statistiques sont présentées sous forme de moyenne ± d’erreur standard de la moyenne (MEB). La taille de l’échantillon et le test statistique utilisé pour chaque expérience ou panel de figures sont spécifiés dans les légendes correspondantes. Pour les expériences de validation de sonde ex vivo , la sonde SERS ou microaiguille préparée indépendamment était utilisée comme unité d’analyse. Pour les analyses in vivo de la glycémie et de l’indice SERS, le rat a été utilisé comme unité d’analyse biologique. Les spectres collectés à partir de plusieurs points sur la même sonde ont été considérés comme des mesures techniques et moyennés avant analyse au niveau du groupe. Les analyses statistiques ont été réalisées à l’aide du logiciel SPSS. Des comparaisons entre groupes ont été réalisées à l’aide des tests statistiques indiqués dans les figures correspondantes. Les mesures sérieuses de glycémie à jeun et d’indice SERS sur la période d’intervention de 7 jours ont été interprétées comme des tendances longitudinales exploratoires en raison de la petite taille des sous-groupes, et aucun modèle formel à mesures répétées ou à effets mixtes n’a été appliqué. La signification statistique a été définie comme p < 0,05. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001.
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Fabrication de microaiguilles SERS actives pour la détection de la CO et de la RP
Pour identifier les changements dans le CO et la RP, des microaiguilles SERS actives contenant les sondes correspondantes ont été fabriquées. Des images représentatives du MEB ont confirmé la structure à deux rainures des microaiguilles actives par SERS. La figure 2A montre le corps de l’aiguille d’acupuncture avec deux rainures grav...
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Une tolérance au glucose altérée représente une étape de transition réversible avant le diabète de type 2 et est étroitement associée à un déséquilibre métabolique, à la résistance à l’insuline et à la dysrégulation liée au stress oxydatif. L’intervention sur le mode de vie et d’autres stratégies thérapeutiques précoces peuvent réduire le risque de progression d’une tolérance au glucose altérée au diabète, mais les outils pour surveiller dynamiquement les réponses biochimiques locales pe...
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Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflit d’intérêts.
Les auteurs remercient le personnel des installations animales et de la plateforme d’imagerie pour leur soutien technique. Ce travail a été soutenu par les principaux projets de recherche et développement de la province du Jiangsu en médecine chinoise (2020ZX05), les projets clés de recherche et développement de la province du Jiangsu (BE2022684), le projet Science and Technology de l’Administration d’État pour la régulation du marché (2022MK158), et la fondation science-technologie de Suzhou (SYW2024031).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 3-Aminopropyltriéthoxysilane (APTES, 98%) | Tianjin Heowns Bio-Chemical Technology Co., Ltd. | A800524 | |
| (3-Mércaptpropyl)triméthoxysilane (MPTES, 95%) | Tianjin Heowns Bio-Chemical Technology Co., Ltd. | M742544 | |
| Acide ascorbique | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | CFAD310554 | |
| Glucomètre | Cofoe Medical Technology Co., Ltd. | Cofoe A03 | |
| Bandelettes de test de glucose sanguin | Cofoe Medical Technology Co., Ltd. | Cofoe-A03-C | |
| Sulfate de cuivre (CuSO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | PHR1477 | |
| Alcool éthylique (≥99,7%) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | XW00641752 | |
| Sulfate de fer (FeSO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | XW01772078701 | |
| Glucose (Glu) | Tianjin Heowns Bio-Chemical Technology Co., Ltd. | D9434 | |
| Peroxyde d'hydrogène (H2O2) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | P-17-0500 | |
| Chlore de fer (FeCl3) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | CP81015228 | |
| Méthacrylate de méthyle (MMA) | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd. | M109626 | |
| Spectromètre micro-Raman | Renishaw | InVia Raman Microscope | |
| p-Phénylènediamine (p-PDA) | Shanghai TCI Chemical Industry Development Co., Ltd. | P128784 | |
| Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) | Tianjin Heowns Bio-Chemical Technology Co., Ltd. | P742581 | |
| Microscope électronique à balayage | Zeiss | ULTRA Plus | |
| Borhydrure de sodium (NaBH4) | Shanghai Adamas-beta Reagents Co., Ltd. | S432207 | |
| Sulfite de sodium (Na2SO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | S572396 | |
| Aiguilles d'acupuncture en acier inoxydable | Suzhou Tianxie Acupuncture Instruments Co., Ltd. | X-20-03 | |
| Logiciel d'analyse statistique | International Business Machines Corporation | Version 2021 | |
| Stréptozotocine (STZ) | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd. | S408311 | |
| Acide tétrachloroaurique (HAuCl4) | Tianjin Heowns Bio-Chemical Technology Co., Ltd. | A124024 | |
| Logiciel SPSS | International Business Machines Corporation, Armonk, New York State, USA | version 26.0 | |
| rats | Jiangsu Qinglongshan Biotechnology Co., Ltd. | Specific-pathogen-free male Sprague-Dawley | |
| chow de base | Anuokang Biotech. | SY10001 | |
| Suif | MCE | HY-W127601 | |
| Saccharose | MCE | HY-B1779 | |
| Poudre de jaune d'œuf | MCE | HY-B2235B | |
| Acide citrique monohydraté | Sigma-Aldrich | C1909 | |
| Citrate trisodique dihydraté | Sigma-Aldrich | S4641 | |
| Tampon citrate | beyotime | P0086 | |
| Tampon de phosphate de saure | beyotime | ST448-1L | |
| Isoflurane | Bioss | D54468 | |
| Système d'anesthésie à l'isoflurane pour petits animaux | RWD Life Science | R500 | |
| Chambre d'induction et cone nasal | RWD Life Science | R500compatible accessoires | |
| Tapis chauffant | Shanghai Yuyan Life Science | Y69020 | |
| Éthanol à 75% | Boyu Bio. | YB60401 | |
| Chambre d'euthanasie CO2 | Lab Animal Tec. Co. | LAT-10-0090 | |
| WPS | Beijing Kingsoft Office Software | WPS365 |
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