造影剂开发应用说明

TriTomTM 造影剂开发

新型光学成像造影剂的开发需要在模型和动物模型中进行大量测试，以确保该造影剂在体内应用的安全性和实用性。然而，由于全身实时成像技术的局限性，在临床前研究中评估造影剂的生物分布和清除率仍然具有挑战性。TriTom 是一个多模态成像平台，可提供小动物模型的高分辨率光声 (PA) 和荧光 (FL) 图像。在这里，我们展示了 TriTom 对新型光声剂的分析，该系统在推进光学造影剂开发方面拥有的独特优势。

SYSTEM SPECIFICATIONS

Imaging System        TriTomTM
Excitation Wavelengths   460 – 1300nm
Spatial Resolution    Up to 160 µm(PA)
                                           Up to 70 µm (FL)
Acquisition Time        36 s per scan

造影剂特性

开发新型光声造影剂的关键一步是确定波长相关的光声吸收光谱。吲哚菁绿 (ICG) 是这些造影剂的常用成分，部分原因是它能够轻松形成 J 聚集体 (ICG-JA)，这种聚集体在近红外窗口中具有更高的稳定性和更强的光吸收性。TriTom 可在一次扫描中提供多达十个造影剂样本的高分辨率和高灵敏度体积图像，并且所需的体积极小 (< 50 µL)，这有利于评估昂贵或难以制造的造影剂。此外，一次扫描即可研究多种造影剂，因此可以直接与对照或其他金标准参考进行比较。

Figure 1: (a) Photoacoustic spectrum of ICG and ICG-JA measured with the TriTom. (b, c) 3D TriTom images of a sample phantom containing the same concentration of ICG and ICG-JA acquired with 780 nm (b) and 895 nm (c) laser excitation. Scale bar = 10 mm.
Data reproduced from [1]. 
Figure 2: Reconstructed PA coronal volumes showing the in vivo biodistribution of 0.4 mM ICG (left) compared to ICG-JA (right).  The TriTom’s high-resolution imaging allows for whole-body evaluation of contrast agent dynamics, accumulation, and clearance. (a) thoracic arteries; (b) spleen; (c) intestines; (d) liver (left lobe); (e) liver (median lobe). Scale bar = 10mm. [1] 
对比生物分布

临床前评估光吸收体在健康动物模型中的生物分布和清除率在新造影剂的临床转化中必不可少。然而，由于全身成像工具不足，这些研究通常需要大量样本或间接测量。TriTom 可提供大体积（> 30 cm3）的高分辨率图像，从而能够对造影剂的生物分布进行全身解剖和分子分析。此外，快速扫描时间（< 36 秒）可对药剂的动力学、生理相互作用和清除机制进行功能成像。由于可以在体内直径定量分析，TriTom是开发新型光学造影剂的理想工具。

Figure 3: Molecular unmixing of ICG-JA (green) overlaid on the pre-injection anatomical image (black) acquired with 800 nm laser excitation [1]. The 3D TriTom images show the longitudinal accumulation of the targeted ICG-JAs in the vasculature and provide an in vivo molecular analysis of their clearance mechanism. (a) thoracic arteries; (b) CuSO2 fiducial; (c) intestines; (d) liver (left lobe); (e) liver (median lobe); (f) spleen). Scale bar = 5mm. 

References

[1] S. Singh et al., Photoacoustics 29 (100437), doi: 10.1016/j.pacs.2022.100437 (2023).