Evaluation des HET-CAM Modells für Biodistributionsstudien von Nanopartikeln mittels PET und MR Bildgebung

Ziel/Aim Durch ihre hohe Bioverträglichkeit und einfach zu modifizierende Oberfläche, sind Nanopartikeln (NPs) für medizinische Anwendungen von besonderem Interesse. Nanodiamanten (ND), mesoporösen Silica- (MSN) und superparamagnetische Eisenoxid NPs (SPION) sollten bezüglich Bioverteilung untersucht werden. Dafür soll die Eignung des Hen’s egg test-chorioallantoic membrane (HET-CAM) in vivo Modells, als Alternative zu Tierversuchen evaluiert werden.

Methodik/Methods NDs beschichtet mit Deferoxamin (DFO) gekoppeltem humanem Serumalbumin, SPIONs modifiziert mit PEI (Polyethylenimin) sowie MSN funktionalisiert mit einem Fragment des CD47-Proteins und DFO wurden untersucht. Alle Partikel wurden mir Zr-89 radiomarkiert. Die Stabilität der Markierung wurden in 0.9% NaCl, Zellkulturmedium und humanem Serum über fünf Tagen verfolgt. Nach i.v. Injektion der NPs ins HET-CAM Modell wurden entsprechend der Partikelspezifität PET und/oder MRT Messungen durchgeführt. Alle Messungen fanden zwischen Embryo-Entwicklungstag 12 und 16 statt.

Ergebnisse/Results Eine Zr-89 Radiomarkierungsausbeute >76% wurde für alle NPs erreicht. Die Stabilität der Markierung lag zwischen 77% (SPION) und 99% (MSN). Durch Überlagerung der PET und MRT Daten konnte eine Anreicherung der MSN (6.5 ± 1.7%IA/cc; n=3) und der ND (10.0 ± 5.3%IA/cc; n=4) in der Leber bestimmt werden. In T1-gewichteten MRT Aufnahmen bewirken SPIONs eine Signalreduktion in der Leber. Das Verhältnis der entsprechenden Signalintensitäten von Leber zu Brustmuskel (n=3) betrug 2.7 ± 0.2 vor und 10.2 ± 1.2 (0h) bis 9.6 ± 3.7 (4h) nach Injektion.

Schlussfolgerungen/Conclusions Die Beurteilung der Biodistribution verschiedener radioaktiv markierter NPs mittels hochauflösender MR- und PET-Bildgebung konnte erfolgreich gezeigt werden. Die Partikel reicherten, ähnlich zur Verteilung in Mäusen, in der Leber an. Trotz Modell-bedingter Einschränkungen könnte das HET-CAM Modell besonders in frühen Stadien der Substanzentwicklung dazu beitragen, die Zahl notwendiger Tierversuche zu reduzieren.

Publication History

Article published online:
08 April 2021