Dokument: Bildgebende Darstellung verschiedener Zelltypen mittels Multispektraler 1H-/19F-MRT
| Titel: | Bildgebende Darstellung verschiedener Zelltypen mittels Multispektraler 1H-/19F-MRT | |||||||
| Weiterer Titel: | Visualization of different cell types using multispectral 1H/19F MRI | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67519 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20241121-112016-3 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Zielinski, Arthur [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | PD Dr. Sebastian Temme [Gutachter] Prof. Dr. Grandoch, Maria [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Multispektrale Bildgebung, 19F-Magnetresonanztomographie, Molekulare Bildgebung, PFCs, Perfluorkarbone | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die Entstehung und der Verlauf vieler Krankheiten werden von hochkomplexen entzündlichen Prozessen beeinflusst, die mehrere Stadien durchlaufen. An ihnen sind eine Vielzahl verschiedener Zelltypen beteiligt. Eine nicht-invasive Darstellung von verschiedenen immunologisch relevanten Zellen innerhalb eines entzündlichen Bereiches wäre von großem Vorteil, um den aktuellen Zustand der entzündlichen Läsion genauer darstellen und bewerten zu können. Eine prinzipielle Möglichkeit zur nicht-invasiven Visualisierung mehrerer Zellarten liegt in der Markierung von Zellen mit sogenannten Perfluorkarbon-Nanoemulsionen (PFCs) und deren Detektion mittels sogenannter 19F‑Magnetresonanztomographie (19F-MRT).
Zur Ermöglichung der Darstellung von vier unterschiedlichen Zelltypen mittels 19F-MRT wurden in der vorliegenden Arbeit durch Hochdruck-Homogenisation vier Perfluorkarbon-Nanoemulsionen (PFCs) mit individuellen 19F-Signaturen hergestellt. Hierzu wurden folgende Perfluorkarbone verwendet: Perfluor-n-octan (PFnO), Perfluor-1,3,5-trimethylcyclohexan (PFCH), Perfluor-15-kronen-5-ether (PFCE) Perfluor-tert-butylcyclohexan (PFTBH). Um die zelluläre Aufnahme über Durchflusszytometrie oder Mikroskopie untersuchen zu können, wurden bei der Herstellung zudem fluoreszenzmarkierte Lipide (Atto425-, Atto488-, Atto647-, oder Atto700-DPPE (1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin)) hinzugefügt, wodurch folgende PFCs hergestellt wurden: A425PFnO, A488PFCH, A647PFCE, A700PFTBH. Die PFCs wurden mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS), fluoreszenzbasierten Methoden und 19F-Spektroskopie charakterisiert. Die DLS-Messungen ergaben bei allen PFCs einen Durchmesser von 100-150 nm und ein ζ-Potential von ca. -30 mV. Jedoch variierten die Polydispersitäts-Indices zwischen 0.1 – 0.5. IVIS-Messungen und Fluoreszenzspektroskopie zeigten, dass alle PFCs die erwarteten Fluoreszenzeigenschaften aufwiesen. Die 19F-Messungen erfolgten an einem 9.4 T AVANCE III NMR-Spektrometer und 19F-Spektren wurden durch 19F-Singlepulse-NMR-Messungen oder Chemical Shift Imaging (CSI) ermittelt. Die 19F-Signalintensitäten wurden durch Integration der Haupt-19F-Signalspitzen bestimmt. Im nächsten Schritt wurde die passive zelluläre Aufnahme aller PFCs durch J774A.1-Makrophagen mittels IVIS, Durchflusszytometrie und 19F-MRT untersucht. Hierdurch konnte nachgewiesen werden, dass alle PFCs von J774A.1-Zellen aufgenommen werden. Schließlich wurden vier unterschiedliche Zelllinien (THP-1, WEHI, HL-60 und CHO) mit je einem PFC-Typ markiert. Mittels 19F-CSI Messungen konnten diese Zellen simultan anhand des individuellen 19F Spektrums der jeweiligen PFCs-Variante dargestellt werden. Schlussfolgernd lässt sich anhand der Ergebnisse dieser Arbeit sagen, dass die Multispektrale 19F-MRT-Bildgebung anhand von vier verschiedenen PFCs für die gleichzeitige Darstellung von vier verschiedenen Zellsubpopulationen geeignet ist. In Zukunft sind weitere Untersuchungen notwendig sind, um die Methode für klinische Anwendungsgebiete zu optimieren.Development and progression of many diseases is associated with highly complex inflammatory processes that undergo various stages and involve a variety of cell types. Non-invasive cell imaging of different immunologically relevant cell types within an inflamed area would be a highly beneficial method to accurately assess the current state of the inflammatory lesion. A strategy for the simultaneous visualization of different cell types at once is the cell labeling method with fluorine-based contrast agents, such as perfluorocarbon nanoemulsions (PFCs) and their detection using 19F MRI. To enable the visualization of four different immunologically relevant immune cell types, we have generated four PFCs with distinct 19F spectra using high-pressure homogenization. The following perfluorocarbons have been used: Perfluoro-n-octane (PFnO), Perfluoro-1,3,5-trimethylcyclohexane (PFCH), Perfluoro-15-crown-5-ether (PFCE) Perfluoro-tert-butylcyclohexane (PFTBH). For the subsequent examination of the cellular uptake by flow cytometry and fluorescence microscopy, fluorescent lipids have been included during the PFC preparation (Atto425-, Atto488-, Atto647-, or Atto700-DPPE (1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine)). The following PFCs have been prepared: A425PFnO, A488PFCH, A647PFCE, A700PFTBH. These PFCs were characterized using dynamic light scattering (DLS), fluorescence-based methods and 19F spectroscopy. DLS measurements showed particle sizes between 100-150 nm, a ζ-potential of approximately -30 mV, and varying PDIs from 0.1 to 0.5. IVIS and fluorescence spectroscopy measurements verified the fluorescence properties of the PFCs. MRI measurements were performed at 9.4 T using a Bruker AVANCEIII NMR spectrometer and 19F spectra were recorded using 19F Singlepulse NMR measurements or Chemical Shift Imaging (CSI). The signal intensities of the main 19F signals were determined by integration of the respective signal peaks. The cellular uptake of the PFCs of J774A.1 macrophages was examined using IVIS, flow cytometry and 19F MRI and the cellular uptake was confirmed using fluorescence-based methods as well as 19F MRI. Finally, four different cell lines (THP-1, WEHI, HL-60 and CHO) were labelled using the different PFCs. The cells were measured simultaneously with the 19F CSI method which revealed that the individual cell types could be and identified using the spectral identities of the PFCs. Based on the results it can be stated, that multispectral 19F MRI using four different PFCs is a suitable technique for the cell labeling of four different immune cell types. However, the findings indicate that further investigations are needed for clinical applications. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Zentrale Einrichtungen » Universitäts- und Landesbibliothek (ULB) | |||||||
| Dokument erstellt am: | 21.11.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 21.11.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 09.12.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 12.11.2024 |
