गुर्दा समारोह भाग II के गैर-आक्रामक आकलन के लिए प्रकाश उत्सर्जक एजेंट

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जियागुओ हुआंग, एट अल

4. नैनोमेटेफ नेफ्रोपैथी के विभिन्न प्रकारों की पहचान के लिए अकार्बनिक रियाल और गुर्दा रोग के चरणों को अलग करना

कई नैनोपार्टिकल (एनपी) आधारित एजेंटों का उपयोग जैविक और जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए किया गया है। एनपी के विविध अनुसंधान और अनुप्रयोगों ने निगरानी के लिए नई रणनीतियां प्रदान की हैंगुर्दासमारोहऔर रोग। यहां, हम पहचान करने के लिए नॉनरेनल-क्लियरेबल और रीनल-क्लियरेबल एनपी दोनों का वर्णन करते हैंगुर्दाबीमारीऔर निगरानीगुर्दासमारोह, और विशेष रूप से, हम रीनल-क्लियरेबल एनपी को डिजाइन करने के लिए उपयोग की जाने वाली रणनीतियों और विभिन्न निदान के लिए रीनल-क्लियरेबल एनपी के बढ़ते क्षेत्र को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं।गुर्दाबीमारी.

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4.1. गुर्दे की बीमारी की गैर-आक्रामक पहचान के लिए गैर-गुर्दे को साफ करने योग्य एनपी

का अंतरगुर्दाबीमारीलंबे समय से एक चुनौती रही है, और वर्तमान में, यह अक्सर गुर्दे की बायोप्सी पर निर्भर करता है। हालांकि, यह विधि आक्रामक है और इसमें जटिलताओं का संभावित जोखिम है। [41] नेफ्रैटिस, वृक्क प्रत्यारोपण अस्वीकृति, और गुर्दे की रुकावट में मैक्रोफेज गतिविधि अक्सर होती है, लेकिन यह सामान्य किडनी में आम तौर पर अनुपस्थित होती है। [42,43] हाउगर एट अल। ने एमआरआई के साथ संयुक्त अल्ट्रास्मॉल सुपरपैरामैग्नेटिक आयरन ऑक्साइड (यूएसपीआईओ) का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया है कि क्या रोग के प्रकार के आधार पर मैक्रोफेज गतिविधि को गुर्दे के डिब्बों में चित्रित और स्थानीयकृत किया जा सकता है। [44] इस अध्ययन में, भेड़ एंटीराट ग्लोमेरुलर बेसमेंट मेम्ब्रेन सीरम के अंतःशिरा इंजेक्शन के माध्यम से प्रेरित नेफ्रोटॉक्सिक नेफ्रैटिस का एक मॉडल और ऑब्सट्रक्टिव नेफ्रोपैथी का एक मॉडल स्थापित किया गया है। डेक्सट्रान के साथ लेपित यूएसपीआईओ को इन दो प्रयोगात्मक चूहे मॉडल में इंजेक्ट किया गया है। नेफ्रोटॉक्सिक नेफ्रैटिस मॉडल में, एमआरआई सिग्नल की तीव्रता में उल्लेखनीय कमी केवल कोर्टेक्स में देखी जाती है, जिसमें ग्लोमेरुलर घाव यूएसपीआईओ के इंजेक्शन के 24 घंटे बाद स्थित होते हैं। ऑब्सट्रक्टिव नेफ्रोपैथी मॉडल में, एमआरआई सिग्नल की तीव्रता में कमी होती है। विसरित अंतरालीय घावों की प्रतिक्रिया में सभी गुर्दा डिब्बों में पाया जाता है। एमआरआई सिग्नल की तीव्रता में कमी को मैक्रोफेज या मेसेंजियल कोशिकाओं द्वारा यूएसपीआईओ तेज करने के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। इसके अलावा, घटी हुई सिग्नल की तीव्रता का संबंध थेनेफ्राइटिस मॉडल में प्रोटीनुरिया की डिग्री से है, जो बताता है कि यूएसपीआईओ-संवर्धित एमआरआई विभिन्न प्रकार के नेफ्रोपैथी की पहचान और अंतर करने में मदद कर सकता है। इस अध्ययन से प्रेरित होकर, जो एट अल। ने जांच की है कि क्या यूएसपीआईओ-संवर्धित एमआरआई भी इस्केमिक तीव्र गुर्दे की विफलता में सूजन का पता लगा सकता है। [45] इस्किमिया के 24 और 48 घंटे के बाद बाहरी मज्जा में संकेत की तीव्रता कम हो जाती है, जबकि सामान्य जानवरों में यह नहीं पाया जाता है। यूएसपीआईओ मैक्रोफेज के लाइसोसोम के अंदर पाया जाता है। महत्वपूर्ण रूप से, बाहरी मज्जा में एमआरआई संकेत की तीव्रता में परिवर्तन सीरम क्रिएटिनिन के साथ सहसंबद्ध है। यूएसपीआईओ इंजेक्शन सामान्य और इस्केमिक जानवरों दोनों में गुर्दे के कार्य को नहीं बदलता है।

तबता एट अल। एक्यूट इंटरस्टीशियल नेफ्रैटिस और एकतरफा मूत्रवाहिनी रुकावट (यूयूओ) के साथ एक माउस मॉडल में सूजन इमेजिंग के लिए फ्लोरोसेंट सिलिका नैनोपार्टिकल्स (SiNPs) डिजाइन किए हैं। एकतरफा गुर्दे की रुकावट को 6 दिनों के बाद वृक्क इंटरस्टिटियम में कोलेजनस रेशेदार ऊतक में वृद्धि का कारण पाया गया है। चोट का समय। [46] इस परिवर्तन को फ्लोरोसेंट एंटी-सीडी11बीएसआईएनपी (सीडी11बी माउस मैक्रोफेज की सतह पर व्यक्त किया गया है) की सहायता से देखा जा सकता है।[47] तीव्र इंटरस्टीशियल नेफ्रैटिस और यूयूओ के साथ माउस मॉडल में फ्लोरोसेंट एंटी-सीडी11बी ओरिएंटेड इमोबिलाइज्ड एसआईएनपी के अंतःशिरा इंजेक्शन के बाद, फ्लोरोसेंट एंटी-सीडी11बोरिएंटेड इम्मोबिलाइज्ड सीएनपी एक में अधिक से अधिक जमा हो जाते हैंगुर्दासामान्य और गैर-सूजन वाले गुर्दे की तुलना में यूयूओ मॉडल का। ये निष्कर्ष हिस्टोलॉजिकल परिणामों के अनुरूप हैं कि फ्लोरोसेंट विरोधी CD11b उन्मुख स्थिर SiNPs सूजन स्थल में मैक्रोफेज की घुसपैठ के साथ जुड़ा हुआ है। [47] यद्यपि ये एनपी विभिन्न प्रकार की नेफ्रोपैथी की पहचान करने के लिए उपलब्ध हैं, लेकिन उनकी गैर-गुर्दे-साफ़ करने योग्य विशेषता रेटिकुलोएन्डोथेलियल सिस्टम (आरईएस) के अंगों में दीर्घकालिक प्रतिधारण का कारण बन सकती है और संभावित विषाक्तता को प्रेरित कर सकती है।

4.2. गुर्दे की शिथिलता के चरणों के गैर-आक्रामक भेदभाव के लिए गुर्दे-साफ़ करने योग्य एनपी

4.2.1. रेनल-क्लियरेबल एनपी डिजाइन करने के लिए रणनीतियां

FDA ने मांग की है कि मानव शरीर में इंजेक्ट किए गए नैदानिक ​​एजेंटों को उचित समय के भीतर पूरी तरह से बाहर निकाल दिया जाए। [48] हालांकि एनपी-आधारित एजेंट आशाजनक बायोमेडिकल इमेजिंग और नैदानिक ​​​​विशेषताएं दिखाते हैं, आरईएस के अंगों में विवो में उनके गैर-विशिष्ट संचय से प्रेरित विषाक्तता नैदानिक ​​​​अनुवाद के लिए प्राथमिक मार्ग बनी हुई है। दीर्घकालिक विषाक्तता और गैर-विशिष्ट संचय से बचने के लिए, एनपी के उन्मूलन में तेजी लाने के प्रयास किए गए हैं। आम तौर पर, एनपी के उन्मूलन के लिए गुर्दे का उत्सर्जन एक वांछनीय मार्ग है, क्योंकि इसके विपरीत एजेंटों को तेजी से समाप्त किया जा सकता है। रेनालेक्सक्रिशन गुर्दे में ग्लोमेर्युलर निस्पंदन पर निर्भर करता है। [16] फिर भी, क्या किसी नैनोकण को ​​गुर्दे के माध्यम से साफ किया जा सकता है, यह उसके आकार, आवेश और आकार पर अत्यधिक निर्भर है।[49] चित्र 6 में दिखाया गया है, ग्लोमेरुलर केशिका की दीवार में मुख्य रूप से फेनेस्ट्रेशन (70-90 एनएम), ग्लोमेरुलर बेसमेंट मेम्ब्रेन (2–8 एनएम), और एपिथेलियम के साथ पोडोसाइट एक्सटेंशन (4-11 एनएम) में एक निस्पंदन स्लिट शामिल है। ग्लोमेरुलर केशिका दीवार की प्रत्येक परत के संयुक्त प्रभावों के कारण, ग्लोमेरुली केशिका दीवार की निस्पंदन-आकार की दहलीज आमतौर पर 6-8 एनएम का एक हाइड्रोडायनामिक व्यास (एचडी) है, [16] और इस प्रकार,गुर्दाउत्सर्जन विशेष रूप से उन पदार्थों के लिए संभव है जो आकार में छोटे होते हैं।

2006 में, अकार्बनिक पदार्थों का वृक्क उत्सर्जन पहली बार कोस्टारेलोस एट अल द्वारा देखा गया था। एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (SWCNTs) में। इस काम में, पानी में घुलनशील SWCNTs को chelating DTPA की मात्रा के साथ क्रियान्वित किया जाता है और इमेजिंग के लिए इनडियम (111In) लेबल किया जाता है। [50] हालांकि इन कार्यात्मक एसडब्ल्यूसीएनटी का औसत व्यास 1 एनएम और औसत लंबाई 300-1000 एनएम है, वे आरईएस के किसी भी अंग में नहीं रखे जाते हैं और सिस्टमिक रक्त परिसंचरण से तेजी से साफ हो जाते हैं।गुर्दाउत्सर्जन मार्ग। [50] चोई एट अल। 2007 में रीनल-क्लियरेबल क्वांटम डॉट्स (QDs) पर अग्रणी कार्य की सूचना दी। छोटे QDs (चित्र 7 a) की एक श्रृंखला जिसमें CdSe कोर / ZnS शेल शामिल है और सतह पर अलग-अलग चार्ज किए गए अंशों के साथ लेपित है, जिसमें anionic (जैसे डायहाइड्रोलिपोइक एसिड), cationic शामिल हैं। (जैसे सिस्टेमिन), ज़्विटरियोनिक (जैसे सिस्टीन), और तटस्थ छोटे अणु (जैसे डायहाइड्रोलिपोइक एसिड से जुड़े पीईजी), को संश्लेषित किया गया है। यह पहला अध्ययन है जिसमें बताया गया है कि 5.5 एनएम से कम एचडी वाले क्यूडी और ज़्विटरियोनिक सरफेस चार्ज को किडनी के माध्यम से साफ किया जा सकता है। इन पहली दो ऐतिहासिक रिपोर्टों के बाद से, गुर्दे को साफ करने योग्य एनपीएस की एक बढ़ती हुई मात्रा तैयार की गई है (तालिका 2), जिसमें SiNPs, [51] कार्बनडॉट्स, [52] आयरन ऑक्साइड एनपी, [53] पैलेडियम नैनोशीट, [54] कॉपरनैनोपार्टिकल्स (CuNPs) शामिल हैं। [55] और सोने के नैनोकणों (एयूएनपी)। [56] इन इंजेक्शन वाले गुर्दे को साफ करने योग्य अकार्बनिक एनपी 50 प्रतिशत से अधिक मूल्य के साथ 24 घंटे में मूत्र की वसूली देखी जाती है; यह मान क्लिनिक में उपयोग की जाने वाली कुछ छोटी आणविक जांच की गुर्दे-निकासी क्षमता के बराबर है।गुर्दाइन रीनल-क्लियरेबल अकार्बनिक एनपीएस का संचय आम तौर पर 24 घंटे के बाद ऊतक के प्रति ग्राम आईडी के 12 प्रतिशत से कम होता है, जो कि 0 की सीमा में गैर-रीनल-क्लियरेबल एनपी की तुलना में या उससे भी कम है। 7 से 22 प्रतिशत 48 hpostinjection पर ऊतक के प्रति ग्राम आईडी का। [57] इसके अलावा, SWCNTs की एक नई पीढ़ी विकसित की गई है (चित्र 7 b), और ये SWCNTs दो फ्लोरोसेंट रंगों (यानी एलेक्सा फ्लोर 488 और एलेक्साफ्लूर 680) और मेटल-आयन केलेट्स (1,4,7, {{16}) के साथ क्रियाशील हैं। }टेट्राज़ासाइक्लोडोड केन-1,4,7,10-टेट्राएसेटिक एसिड, डीओटीए) क्रमशः 86वाई के साथ फ्लोरोसेंट और पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी इमेजिंग के लिए रेडिओलेबल। इन एसडब्ल्यूसीएनटी को ग्लोमेर्युलर निस्पंदन द्वारा तेजी से साफ किया जाता है, और एसडब्ल्यूसीएनटी के 65 प्रतिशत मूत्र में देखे जाते हैं। महत्वपूर्ण रूप से, नलिकाओं में ओएटी, ओसीटी, और मेगालिन-ट्रांसपोर्ट सिस्टम के प्रतिस्पर्धी अवरोध निर्माण की मंजूरी को प्रभावित नहीं करते हैं, जो नियम इन ट्रांसपोर्टरों द्वारा वृक्क उत्सर्जन के घटकों के रूप में ट्यूबलर सक्रिय स्राव या पुनर्अवशोषण। [58] कुशल वृक्क उत्सर्जन के साथ ये अकार्बनिक नैनोमटेरियल रीनल-क्लियरेबल एनपी को डिजाइन करने के लिए कुछ महत्वपूर्ण विशेषताओं और रणनीतियों को साझा करते हैं।

1) आकार: ग्लोमेरुलरकेपिलरी दीवार के निस्पंदन दहलीज का आकार आमतौर पर 6-8 एनएम है; इसलिए, एनपीएस के आकार को कम करना उनकी गुर्दे की निकासी क्षमता को बढ़ाने के लिए एक प्राथमिक रणनीति है। अकार्बनिक सिंथेटिक रसायन विज्ञान की मदद से, 6 एनएम से कम कोर आकार वाले अधिकांश अकार्बनिक नैनोकणों को आसानी से तैयार किया जा सकता है।

2) आकार: SWCNTs के कुशल गुर्दे की निकासी में एक आकार देने वाला प्रभाव शामिल है। हालांकि आणविक भार (300-500 केडीए) और एसडब्ल्यूसीएनटी की औसत लंबाई (300-1000 एनएम) ग्लोमेरुलर निस्पंदन के लिए आणविक-भार कटऑफ (50 केडीए) और निस्पंदन थ्रेशोल्ड (6-8 एनएम) की तुलना में बहुत बड़े हैं, ये एसडब्ल्यूएनटी अभी भी कर सकते हैं गुर्दे के माध्यम से मूत्र में कुशलता से गुजरते हैं। इस घटना को प्रवाह-प्रेरित अभिविन्यास द्वारा समझाया जा सकता है, जो SWNTs की लंबी धुरी को ग्लोमेरुलर केशिका छिद्रों के अंतराल की ओर इंगित करता है। [57] आम तौर पर, वृक्क-साफ़ करने योग्य एनपी का एक गोलाकार आकार होता है, और गोलाकार एनपी का व्यास से छोटा होता हैगुर्दानिस्पंदन थ्रेशोल्ड को आसानी से थ्यूरिन में साफ किया जा सकता है।

3) सरफेस केमिस्ट्री: अल्ट्रास्मॉल एचडी वाले एनपीएस किडनी के जरिए साफ होने की उम्मीद है। हालांकि, कई अल्ट्रास्मॉल एनपी अभी भी नॉनरेनल क्लियरेबल हैं और आरईएस के अंगों में जमा हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, बीआईएस (पी-सल्फोनाटोफेनिल) फिनाइल फॉस्फीन के साथ लेपित एयूएनपी के लिए आईडी के केवल 9 प्रतिशत मूल्य के साथ कम मूत्र वसूली निर्धारित की गई है, जबकि इन एयूएनपी की आईडी का 50 प्रतिशत से अधिक 24 घंटे के बाद यकृत में पाया जाता है। इसके अलावा, चोई एट अल। ने यह भी प्रदर्शित किया है कि anionic dihydrolipoic acid या cationic cysteamine के साथ लेपित QDs में एक छोटा HD (4 nm) होता है और इसे गुर्दे से साफ़ नहीं किया जा सकता है और मुख्य रूप से यकृत, फेफड़े और प्लीहा में बनाए रखा जाता है। आरईएस के अंगों में अल्ट्रास्मॉल एनपी के गंभीर संचय को प्रोटीन सोखने के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है क्योंकि एनपी पर उच्च सतह ऊर्जा और चार्ज किए गए लिगैंड के परिणामस्वरूप, रक्त में लगभग हजारों विभिन्न प्रकार के प्लाज्मा प्रोटीन कणों की सतहों के साथ बातचीत कर सकते हैं यदि theNPs रक्तप्रवाह में वितरित होते हैं। [59] उन प्रोटीनों के सोखने से उनके एचडी में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है और मैक्रोफेज द्वारा आरईएस के अंगों में उनका उत्थान हो सकता है। एनपी की सतहों को संशोधित करें। Zwitterionic cysteineligand (HD: 4.9 nm) के साथ लेपित QDs की आईडी का 50 प्रतिशत से अधिक प्रभावी रूप से थ्यूरिन में साफ किया जा सकता है, और 5 प्रतिशत से कम आईडी लीवर में देखी जाती है। और कम आणविक भार, पीईजी कम चार्ज घनत्व वाला एक मैक्रोमोलेक्यूल है; इस प्रकार, खूंटी लिगैंड के साथ लेपित अकार्बनिक एनपी में आमतौर पर एनपी की तुलना में अधिक मोटी कठोर परतें होती हैं, जो कि ज़्विटरियोनिक लिगैंड के साथ लेपित होती हैं, जो अक्सर एक एचडी की ओर ले जाती है जो किगुर्दानिस्पंदन दहलीज। फिर भी, जांच से पता चला है कि छोटी पीईजी श्रृंखलाओं के साथ लेपित अकार्बनिक एनपी उच्च निकासी दक्षता के साथ गुर्दे को साफ करने योग्य हैं। उदाहरण के लिए, चोई एट अल। ने पाया है कि केवल डीएचएलए-पीईजी के साथ लेपित क्यूडी को गुर्दे द्वारा साफ किया जा सकता है, और न ही लंबे समय तक (डीएचएलए-पीईजी-8, -14, -22 ) और न ही छोटी पीईजी श्रृंखलाएं (डीएचएलए-पीईजी 2) क्यूडी को गुर्दे को साफ करने योग्य बनाने के लिए वांछनीय हैं (चित्र 7 सी)। , जैसे खूंटी 500- लेपित SiNPs, खूंटी 1000- लेपित AuNPs (चित्र 8), [63] और खूंटी 1500- लेपित कार्बन बिंदु। [52] ये परिणाम इंगित करते हैं कि ठीक नियंत्रण है एक अनुकूलित लंबाई के साथ खूंटी श्रृंखला गुर्दे को साफ करने योग्य PEGylated NPs विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

सिस्टांचे के लिएगुर्दासमारोह

4.2.2 गुर्दे की शिथिलता के गैर-इनवेसिव स्टेजिंग के लिए रेनल-क्लियरेबल एनपी

यद्यपि ज़्विटरियोनिक-सिस्टीन-लेपित QDs को मूत्र में तेजी से साफ किया जा सकता है (4 घंटे के बाद आईडी का 75 प्रतिशत), सिस्टीन-लेपित AuNPs की गुर्दे की निकासी में वृद्धि नहीं होती है, और (220:60) फॉस्फेट-बफर खारा में एनएम समुच्चय और आरईईएस के अंगों में सिस्टीन-लेपित एयूएनपी का संचय देखा गया है। [56] गुर्दे को साफ करने योग्य AuNPs विकसित करने के लिए, झेंग एट अल द्वारा बड़े प्रयास किए गए हैं। कणों की सतहों को संशोधित करने और सीरम प्रोटीन सोखना को कम करने के लिए zwitterionicglutathione (GSH, एक ट्रिपेप्टाइड जो साइटोप्लाज्म में प्रचुर मात्रा में होता है और प्लाज्मा प्रोटीन [66] के लिए कम आत्मीयता प्रदर्शित करता है) का उपयोग करके। [36,56, 63,67-69] प्राप्त जीएसएच-लेपित एयूएनपी (जीएस एयूएनपी, चित्रा 8) निकट-अवरक्त प्रकाश (कोर आकार: 2.5 एनएम, एचडी: 3.3 एनएम) का उत्सर्जन कर सकता है, पीपीबी के लिए उच्च प्रतिरोध है, और आईडी के 50 प्रतिशत से अधिक के साथ उच्च मूत्र वसूली है। 48 घंटे के बाद इंजेक्शन। इसके अलावा, जीएसएच आरईएस के अंगों में अकार्बनिक एनपी के गैर-विशिष्ट संचय को कम करने के लिए सार्वभौमिक सतह रसायन विज्ञान के रूप में काम कर सकता है, जैसा कि अन्य जीएसएच-लेपित अल्ट्रा-छोटे धातु एनपी जैसे पैलेडियम नैनोपार्टिकल्स (पीडीएनपी) [54] और क्यूएनपी [55] और उनके द्वारा प्रमाणित है। गुर्दे की निकासी। जीएसएच-कोटेड एयूएनपी के अलावा, अन्य ज़्विटरियोनिक लिगेंड्स जैसे थिओलेटेड पॉलीएमिनोकारबॉक्साइलेट (डीटीडीटीपीए) [57,64] और डोपामाइन सल्फोनेट [53] द्वारा कैप्ड रीनल-क्लियरेबल एयूएनपी भी तैयार किए जाते हैं। ज़्विटरियोनिक-लेपित एनपी के बीच, जीएस-एयूएनपी की बायोमेडिकल इमेजिंग और निदान के लिए बड़े पैमाने पर जांच की गई है, जिसमें ट्यूमर-लक्षित इमेजिंग से लेकर कैंसर का पता लगाने तक शामिल हैं।गुर्दारोग.

एक ओर, जीएस-एयूएनपी 2.5 एनएम के कोर आकार और 3.3 एनएम के एचडी के साथ रंगों के संयुग्मन के बिना आंतरिक एनआईआर उत्सर्जन प्रदर्शित करते हैं और शारीरिक स्थिरता और गुर्दे की निकासी के मामले में छोटे एनआईआर डाई IRDye800CW के समान व्यवहार करते हैं। हालांकि, GS-AuNPs ने पारगम्यता और अवधारण प्रभाव को बढ़ाया है क्योंकि उनके पास IRDye800CW की तुलना में अधिक लंबे समय तक ट्यूमर प्रतिधारण समय और तेजी से सामान्य ऊतक निकासी है। ये गुण GS-AuNPs को IRDye800CW की तुलना में उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात वाले ट्यूमर का पता लगाने में सक्षम बनाते हैं। GSAuNPs थेरेस के अंगों में कोई गंभीर संचय नहीं दिखाते हैं और कैंसर निदान और चिकित्सा के लिए वांछनीय हैं। [67] इसके अतिरिक्त, NIR- उत्सर्जक रेडियोधर्मी GS- [198Au] AuNPs को एक सोने के रेडियोआइसोटोप, 198Au को शामिल करके संश्लेषित किया जा सकता है। ये GS- [198Au] AuNPs विवो कैनेटीक्स में गुर्दे की निकासी और डिस्प्लेरापिड की विशेषता को बनाए रखते हैं जो क्लिनिक में उपयोग किए जाने वाले छोटे अणु विपरीत एजेंटों के तुलनीय है। ये जीएस- [198 एयू] एयूएनपी एनआईआर-प्रकाश उत्सर्जक हैं और रेडियोधर्मी हैं, और इस प्रकार, दोहरे मोडैलिटी इमेजिंग में उनके संभावित अनुप्रयोग हैं। [68]

दूसरी ओर, गुर्दा-निकासीनेटिक्स की गैर-इनवेसिव इमेजिंग और का मंचनगुर्दारोगGS-AuNPs का उपयोग करके मान्य किया गया है। हालांकि अंतर्जात जीएफआर मार्कर क्रिएटिनिन का नियमित रूप से समग्र मूल्यांकन के लिए उपयोग किया जाता हैगुर्दासमारोहऔर मंच पर भीगुर्दारोग, इसे देर से आने वाला सूचक माना जाता हैगुर्दाहानि, क्योंकि यह अक्सर प्रारंभिक चरण के गुर्दे की शिथिलता के प्रति असंवेदनशील होती है और मानवजनित कारकों के साथ भिन्न हो सकती है। [70] इसके अलावा, महत्वपूर्ण जीएफआर खो जाने के बाद ही यह औसत दर्जे का असामान्य है और क्षेत्र-विशिष्ट चोट का पता नहीं लगा सकता है। परिणामस्वरूप,गुर्दाहानि का आमतौर पर देर से पता चलता है और एक चिकित्सीय अवसर आमतौर पर खो जाता है। इसलिए, पहले चरण में गुर्दे की शिथिलता का पता लगाने के लिए अधिक संवेदनशील एजेंटों की आवश्यकता होती है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पारंपरिक फ्लोरोफोर्स आमतौर पर त्वचा के ऊतकों में तेजी से और लगातार जमा होते हैं क्योंकि उनकी उच्च लिपोफिलिसिटी और त्वचा के लिपिड झिल्ली में संचय के कारण अंतःशिरा इंजेक्शन होता है। क्या अधिक है, क्यूडी सहित एम्फीफिलिक फ्लोरोसेंट एनपी, [71] डाई-कोटेड एसआईएनपी, [72], और गैर-ल्यूमिनसेंट प्लास्मोनिक एयूएनपी [71] भी त्वचा में उच्च संचय प्रदर्शित करते हैं। त्वचा में एजेंटों का इतना अधिक संचय गुर्दे की निकासी कैनेटीक्स की गैर-आक्रामक इमेजिंग के लिए एक प्रमुख मार्ग है। यू एट अल। ने पाया है कि पारंपरिक कार्बनिक फ्लोरोफोर्स जैसे कि Cy3, Cy7, और IR-Dye800CW गैर-इनवेसिव को बढ़ाने में विफल हैंगुर्दागुर्दे की निकासी कैनेटीक्स के विपरीत और प्रतिदीप्ति इमेजिंग। [69] ल्यूमिनसेंट अकार्बनिक एनपी क्वांटम-आकार के प्रभावों के कारण एनआईआर उत्सर्जन प्रदर्शित कर सकते हैं। कार्बनिक रंगों के विपरीत, एनआईआर-उत्सर्जक जीएस-एयूएनपी मूल रूप से गुर्दे के विपरीत को बढ़ा सकते हैं और गैर-आक्रामक पहचान समय अवधि बढ़ा सकते हैं। GS-AuNPs के लिए किडनी कंट्रास्ट वृद्धि का प्रतिशत 12 मिनट पोस्टिनजेक्शन पर 90–150 प्रतिशत तक पहुंच सकता है, और मूल्य लगातार 60 मिनट पोस्टिनजेक्शन पर (240:55) प्रतिशत के अधिकतम मूल्य तक बढ़ जाता है, जो आईआर-डाई800 सीडब्ल्यू के लिए 60 मिनट पोस्टइंजेक्शन [(4.7:0.8) प्रतिशत] पर प्राप्त की तुलना में लगभग 50 गुना अधिक है। जीएस-एयूएनपी के इंजेक्शन के 10 घंटे बाद भी 68 प्रतिशत की विषमता देखी गई है, और इस प्रकार, 10 घंटे के अंतःशिरा इंजेक्शन के बाद भी गुर्दे का पता लगाया जा सकता है। हालांकि, एक समान 68 प्रतिशत कंट्रास्ट एन्हांसमेंट भी अधिकतम मूल्य है जो IRDye800CW इंजेक्शन के 0.6 मिनट बाद तक पहुंच सकता है, जो इंगित करता है कि GS-AuNPs का पता लगाने का समय IR-Dye800CW की तुलना में 1000 गुना अधिक है। गुर्दे के विपरीत और पता लगाने के समय में उल्लेखनीय सुधार त्वचा में हाइड्रोफिलिक जीएस-एयूएनपी के कम संचय और गुर्दे से मूत्र तक त्वचा से तेजी से निकासी के लिए जिम्मेदार है। जीएस-एयूएनपी इंजेक्शन के बाद एक ही माउस में गैर-इनवेसिव और इनवेसिव डिटेक्शन से प्राप्त किडनी के टाइम-फ्लोरेसेंसइंटेंसिटी कर्व्स (टीएफआईसी) से पता चलता है कि दो वक्रों और गैर-इनवेसिव किडनी के बीच क्षय-जीवन और सापेक्ष गुर्दे के कार्य के प्रतिशत में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा जाता है। TFICs GS-AuNPs के गुर्दे की निकासी को दर्शाते हैं। इन अध्ययनों से पता चलता है कि रीनल-क्लियरेबल एनआईआर-एमिटिंग जीएस-एयूएनपी किडनी-क्लीयरेंस कैनेटीक्स की प्रतिदीप्ति इमेजिंग की अनुमति देता है और गैर-इनवेसिव स्टेजिंग के लिए उच्च क्षमता रखता है।गुर्दारोग.

सिस्टांचे के लिएगुर्दासमारोह

स्टेजिंग के लिए एनआईआर-उत्सर्जक जीएस-एयूएनपी को मान्य करने के लिएगुर्दारोग, जीएस-एयूएनपी के उपयोग पर आधारित इस तरह की प्रतिदीप्ति इमेजिंग तकनीक विभिन्न के गैर-इनवेसिव भेदभाव के लिए पर्याप्त रूप से संवेदनशील हैं या नहीं, इसका मौलिक प्रश्नगुर्दारोगचरणों का उत्तर दिया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, यू एट अल। यूयूओ माउस मॉडल का उपयोग किया है। [69,73] यूयूओ माउसमॉडल यूरेटेरोपेल्विक जंक्शन बाधा के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित प्रीक्लिनिकल मॉडल है और प्रारंभिक अवस्था में स्पर्शोन्मुख है लेकिन अगर तुरंत इलाज नहीं किया गया तो गुर्दे की हानि हो सकती है। [74,75] नियंत्रण में ( शम-संचालित) समूह, बाएँ और दाएँ दोनों मूत्रवाहिनी लिगेट नहीं हैं। ऑपरेशन के बाद के 7-9 दिनों में, यूयूओ चूहों और नियंत्रण समूह के बीच रक्त यूरिया नाइट्रोजन और सीरम क्रिएटिनिन में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा गया। हालांकि, बदल दिया गयागुर्दाअवरोध के कारण होने वाली संरचनाओं की पहचान पूर्व विवो पैथोलॉजिकल विश्लेषण द्वारा की जाती है। इन परिणामों से पता चलता है कि रक्त यूरिया नाइट्रोजन और सीरम क्रिएटिनिन दोनों अच्छे संकेतक नहीं हैंगुर्दासमारोहएक UUO मॉडल में, जो पिछले अध्ययनों के अनुरूप है। [76] विवो NIR प्रतिदीप्ति इमेजिंग में GS-AuNPs की सहायता से, UUO ने छोड़ दियागुर्दागैर-इनवेसिव इमेजिंग और टीएफआईसी (चित्रा 9) के विश्लेषण द्वारा अबाधित गुर्दे से आसानी से विभेदित किया जा सकता है। बाधित बायीं गुर्दा के प्रतिदीप्ति संकेत दाहिनी ओर के सापेक्ष नाटकीय रूप से कम हो जाते हैंगुर्दायूयूओ चूहों में और दोनों गुर्दे के नियंत्रण समूह में जीएस-एयूएनपी (चित्रा 9) के 1 मिनट के अंतःस्राव के बाद इंजेक्शन। [73] UUO . में GS-AuNPs का इतना कम संचयगुर्दारुकावट के बाद नाटकीय रूप से कम रक्त-संचार के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है। [77] हालांकि, त्वचा के ऊतकों में इसके गंभीर संचय के कारण, IRDye800CW ऐसा भेद करने में विफल रहता है। गुर्दे की दुर्बलता का पता लगाने के अलावा, के चरणगुर्दारोग(गुर्दे की हल्की क्षति और गुर्दे की गंभीर क्षति) को GS-AuNPs के किडनी-क्लीयरेंस कैनेटीक्स के गैर-इनवेसिव इमेजिंग द्वारा भी विभेदित किया जा सकता है। हल्के नुकसान वाले गुर्दे के लिए, नियंत्रण समूह में बाएं गुर्दे की तुलना में यूयूओलेफ्ट किडनी का इमेजिंग शिखर मूल्य थोड़ा कम हो जाता है, और यूयूओ चूहों में गुर्दे के माध्यम से जीएस-एयूएनपी का उत्सर्जन धीमा हो जाता है। गंभीर क्षति वाले गुर्दे के लिए, इमेजिंग पीक वैल्यू नाटकीय रूप से कम हो जाती है। ये अवलोकन यूयूओ की एसपीईसीटी इमेजिंग और गुर्दे के ऊतकों के रोग संबंधी विश्लेषण द्वारा निर्धारित आंकड़ों के अनुरूप हैं; [73] उदाहरण के लिए, वृक्क नलिकाओं में हल्के से मध्यम शोष होते हैं, और गुर्दे में हल्के क्षति के साथ फैलाव देखा जाता है, जबकि गुर्दे की ट्यूबलर क्षति और कॉर्टिकल एट्रोफी बहुत अधिक होती है। गंभीर क्षति के साथ गुर्दे में अधिक स्पष्ट। इन परिणामों से स्पष्ट रूप से संकेत मिलता है कि जीएस-एयूएनपी के गुर्दा-निकासी कैनेटीक्स की प्रतिदीप्ति इमेजिंग प्रीक्लिनिकल पशु मॉडल में गुर्दे की शिथिलता के गैर-इनवेसिव स्टेजिंग के लिए एक सस्ती और अत्यधिक संवेदनशील विधि के रूप में काम कर सकती है।

5. निष्कर्ष और परिप्रेक्ष्य

बहिर्जात या अंतर्जात निस्पंदन एजेंटों के मूत्र या प्लाज्मा निकासी के आधार पर ग्लोमेरुलर निस्पंदन दर (जीएफआर) का मापन मूल्यांकन के लिए स्वर्ण-मानक दृष्टिकोण के रूप में स्वीकार किया जाता है।गुर्दासमारोह. हालांकि, यह नियमित रूप से उपलब्ध नहीं है, क्योंकि मौजूदा प्रोटोकॉल बोझिल, समय लेने वाली और/या आक्रामक हैं। निदान के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण विकासगुर्दासमारोहऔर रोग साहित्य से स्पष्ट है। हमने एक ट्रांसक्यूटेनियस डिटेक्शन तकनीक विकसित की है जो के तेजी से और सुविधाजनक निर्धारण की अनुमति देती हैगुर्दासमारोहसमय लेने वाली रक्त/मूत्र के नमूने तैयार करने की आवश्यकता के बिना। प्रभावशाली ढंग से, हाल के एक अध्ययन से पता चला है कि माप के लिए यह गैर-आक्रामक प्रक्रियागुर्दासमारोहअसंवेदित जानवरों में धमनी दबाव, हृदय गति, या चलन गतिविधि पर नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ा। [78] इस प्रकार, सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए जीएफआर में संज्ञाहरण से संबंधित कमी से बचना महत्वपूर्ण है। तालिका 1 प्रतिनिधि फ्लोरोसेंट जीएफआर एजेंटों का एक संग्रह प्रदान करती है जिनका उपयोग निर्धारित करने के लिए किया गया हैगुर्दासमारोहप्रीक्लिनिकल स्टडीज में। विशेष रूप से, इन ज़्विटरियोनिक निकट-अवरक्त (एनआईआर) एजेंटों को हमने हाल ही में विकसित किया है, जो एक गहरी पैठ गहराई की पेशकश करके एक सकारात्मक दृष्टिकोण रखते हैं, क्योंकि जीवित ऊतक की मजबूत आंतरिक पृष्ठभूमि ऑटोफ्लोरेसेंस अभी भी ट्रांसक्यूटेनियस माप के दौरान सबसे बड़ी बाधाओं में से एक है। उपरोक्त एनआईआर एजेंटों और ट्रांसक्यूटेनियस डिटेक्शन तकनीक का लाभ उठाकर, गैर-आक्रामक वास्तविक समय मूल्यांकन के लिए एक बहुत अधिक तेज़, मजबूत और सुविधाजनक दृष्टिकोणगुर्दासमारोहपारंपरिक जीएफआर एजेंटों और निर्धारण विधियों की तुलना में मान्य है। फिर भी, बड़े जानवरों जैसे कुत्तों या बंदरों में इन जीएफआर एजेंटों की निकासी और विषाक्तता पर आगे के अध्ययन की आवश्यकता है, इससे पहले कि वे वास्तव में नैदानिक ​​​​अभ्यास में उपयोग किए जा सकें।

दिलचस्प बात यह है कि फ्लोरोसेंट जीएफआरएजेंट्स के लिए कुछ डिजाइन रणनीतियां अकार्बनिक रीनल-क्लियरेबल नैनोपार्टिकल्स (एनपी) के समान हैं; उदाहरण के लिए, या तो zwitterionic orneutral ligands का उपयोग कार्बनिक GFR एजेंटों और अकार्बनिक वृक्क-क्लियरेबल NPs दोनों के विकास के लिए दिखाया गया था। इसलिए, हम मानते हैं कि ज़्विटरियोनिक या न्यूट्रल-चार्ज विशेषताओं का उपयोग वृक्क-क्लियरेबल एजेंटों के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण रणनीति है। हालाँकि आज तक कई स्पष्ट रूप से स्पष्ट एनपी विकसित किए गए हैं (तालिका 2), अभी भी कई चुनौतियाँ और मूलभूत प्रश्न हैं जिन्हें संबोधित करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, ग्लूटाथियोन-लेपित सोने के नैनोकणों (जीएस-एयूएनपी) के चरणों को अलग करने में मान्य किया गया हैगुर्दारोग; हालाँकि, इन GS-AuNPs का सटीक उत्सर्जन तंत्रगुर्दास्पष्ट नहीं हैं, और यह प्रश्न कि क्या स्राव या पुनर्अवशोषण उत्सर्जन की प्रक्रिया में शामिल है, आगे की जांच की आवश्यकता है। इन रीनल-क्लियरेबल ल्यूमिनसेंट एयूएनपी के आगे के अनुप्रयोग के लिए प्रकाश की कम ऊतक प्रवेश गहराई एक बाधा बनी रहेगीगुर्दाकार्यात्मकइमेजिंग। एक संभावित समाधान यह है कि इसे अन्य इमेजिंग तौर-तरीकों के साथ जोड़ा जाए, जैसे पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी और सिंगल-फोटॉन एमिशन कंप्यूटेड टोमोग्राफी इमेजिंग। ध्यान देने योग्य बात यह है कि कार्बन डॉट्स ही गुर्दे को साफ करने योग्य अकार्बनिक एनपी हैं जिन्हें मानव में पहले नैदानिक ​​परीक्षणों के लिए खाद्य एवं औषधि प्रशासन द्वारा अनुसंधानात्मक नई-दवा अनुमोदन प्राप्त हुआ है। मनुष्यों में भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त रूप से संबोधित किया जाना चाहिए।

गुर्दाबीमारीइसके कई कारण हैं, जिनमें हाइपोटेंशन, आघात, एक्यूट ट्यूबलर नेक्रोसिस, मूत्र बाधा, और दवा-प्रेरित नेफ्रोटॉक्सिसिटी शामिल हैं।[6] हालांकि GFR को समग्र के लिए सबसे अच्छा संकेतक माना जाता हैगुर्दासमारोह, क्षेत्र-विशिष्ट चोट का पता लगाने के लिए उपन्यास प्रकाश उत्सर्जक एजेंटों के विकास की दिशा में और प्रयास किए जाने चाहिएगुर्दे(जैसे ट्यूबलर नेक्रोसिस और फंक्शन) ताकिगुर्दाबीमारीविभेदित किया जा सकता है और वहगुर्दाप्रारंभिक अवस्था में चोट का निदान किया जा सकता है।

सिस्टांचे के लिएगुर्दासमारोह

स्वीकृतियाँ

इस काम को FP7 मेरी क्यूरी आईटीएन परियोजना: नेफ्रो टूल्स द्वारा समर्थित किया गया था।

एक ऐसी स्थिति जिसमें सरकारी अधिकारी का निर्णय उसकी व्यक्तिगत रूचि से प्रभावित हो

ऑथर ने किसी हित संघर्ष की घोषणा नहीं की है।

से: ' के गैर-आक्रामक आकलन के लिए प्रकाश उत्सर्जक एजेंटगुर्दासमारोह' जियागुओ हुआंग, एट अल द्वारा

--केमिस्ट्री ओपन 2017, 6, 456 - 471 www.chemistryopen.org 464 टी 2017 लेखक। विले-वीसीएच वेरलाग जीएमबीएच एंड कंपनी केजीएए, वेन्हो द्वारा प्रकाशित

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