脳血流を定量化するための多光子蛍光相関分光法のためのナノ粒子の単一分子検出

Single-Molecule Detection of Nanoparticles for Multiphoton Fluorescence Correlation Spectroscopy to Quantify Cerebral Blood Flow.

• Xu Fu
• Pradoldej Sompol
• Jason A Brandon
• Christopher M Norris
• Thomas Wilkop
• Lance A Johnson
• Christopher I Richards

抄録

我々は、優れた空間的・時間的分解能での脳血流測定のための蛍光ナノ粒子の多光子蛍光相関分光法（FCS）のアプリケーションを提示します。生きたマウスの複雑な血管構造内の単一のナノ粒子の検出を介して、この新しいアプローチは、脳内の血流特性の同時測定と一緒に血管内で発生するナノ粒子のダイナミクスの定量化を可能にします。高分解能の血流測定に加えて、このアプローチは、ナノ粒子の濃度、分解、および輸送のリアルタイム定量化を可能にします。この方法は、サブミクロンの分解能で各ピクセルの流量を定量化することができ、動物の生理状態の変化に応じた流量の動的変化のモニタリングを可能にします。FCSを使用して励起ビームをスキャンすると、マウスの脳内の深さ300μmの毛細血管全体でサブ血管分解能で流量のピクセルごとのマッピングを提供します。

We present the application of multiphoton fluorescence correlation spectroscopy (FCS) of fluorescent nanoparticles for the measurement of cerebral blood flow with excellent spatial and temporal resolution. Through the detection of single nanoparticles within the complex vessel architecture of a live mouse, this new approach enables the quantification of nanoparticle dynamics occurring within the vasculature along with simultaneous measurements of blood flow properties in the brain. In addition to providing high resolution blood flow measurements, this approach enables real-time quantification of nanoparticle concentration, degradation, and transport. This method is capable of quantifying flow rates at each pixel with submicron resolution to enable monitoring of dynamic changes in flow rates in response to changes in the animal's physiological condition. Scanning the excitation beam using FCS provides pixel by pixel mapping of flow rates with subvessel resolution across capillaries 300 μm deep in the brains of mice.