6 курс / Клинические и лабораторные анализы / Флуоресцентные_методы_диагностики_в_медицине_Колтовой_Н_А_Краевой
.pdf
3.5 Комплексы для флуоресцентной диагностики тканей.
1980 - Институт общей физики РАН – Лаборатория лазерной биоспектроскопии
фирма Биоспек Лощенов Виктор Борисович - дфмн, профессор, заведующий лабораторией лазерной
биоспектроскопии Института общей физики РАН (ИОФАН), Генеральный директор фирмы БИОСПЕК.
Фирма Биоспек образрвана в 1993 году на базе Лаборатории лазерной биоспектроскопии ИОФРАН. С начала 80-х годов в Лаборатории лазерной биоспектроскопии разрабатывались миниатюрные высокоэффективные спектрометры семейства ЛЭСА. Сейчас мы можем предложить Вам сертифицированную и одобренную Министерством здравоохранения и социального развития РФ "Установку лазерную электронно-спектральную для флюоресцентной диагностики опухолей и контроля ФДТ ЛЭСА-01-БИОСПЕК", а также ее модификации для многих других применений, как, например, мониторинг степени оксигенации, измерение поглощения, пропускания и флюоресценции биологических тканей in vivo. Установка лазерная электронно-спектральная ЛЭСА-01-БИОСПЕК позволяет локально определять степень накопления фотосенсибилизатора в любых органах пациента, доступных для волоконнооптического зонда. Установка может использоваться в ходе фотодинамической терапии внутриполостных, внутритканевых и поверхностных опухолей. Спектральный диапазон измерений - 450-1100 нм (вариант ИК), 300-800 нм (вариант В). Мощность излучения лазера 0- 12 мВт. Длина оптического зонда - 1,8 м. В установке используется лазер с длиной волны 632,8 нм или 532 нм.
В настоящее время созданы установки ЛЭСА-5, ЛЭСА-6 и ЛЭСА-7.
Рис. 3-32. Установка ЛЭСА-01-БИОСПЕК.
211
Рис. 3-33. Спектр флуоресценции кожи в норме и с опухолью. Фотосенсибилизатор (гематопорфирин) вводился внутривенно, длза - 2 мг/кг, время накопления препарата - 24 чвса.
Установки успешно работают более чем в 50 ведущих научных центрах и клиниках, в том числе: в медицинских учреждениях г. Москвы (Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова, Российский онкологический научный центр РАМН им. Н.Н. Блохина, Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А.Герцена, НИИ Глазных болезней РАМН, МГОБ №62, ГКБ №40 и др.), в клиниках России и СНГ, в зарубежных научных центрах (Германия, Греция, Израиль, Канада, Корея, Польша, США, Япония).
http://www.biospec.ru/_Patent_2012243_r.html - сайт фирмы Биотех.
1994 - Лощенов В.Б. Барышев М.В. Кузин М.И. Заводнов В.Я. Логинов Л.Е. Способ диагностики злокачественных новообразований желудка и легких. Патент 2012243. 1994. Возбуждение осуществляется в красном диапазоне. Диапазон регистрируемого излучения 600850 нм.
1998 - Лощенов В.Б. Стратоников A.A. Волкова А.И. и др. Портативная спектроскопическая система для флуоресцентной диагностики опухолей и контроля за фотодинамической терапией. Российский химический журнал. 1998. т.42, №5. с.50 -53.
2000 - Лощенов В.Б. Стратоников А.А. Физические основы флуоресцентной диагностики и фото динамической терапии. В кн.: Сборник трудов МИФИ.2000. т.4. с.53-54.
2001 - Лощенов В.Б. Меерович Г.А. Линьков К.Г. Матричное светодиодное устройство для флуоресцентной диагностики и фототерапии патологических участков. Патент 2176475. 2001.+
2004 – Тараз Маджид. (Москва, МФТИ) Лазерно-флуоресцентное исследование биологических тканей с применением волоконно-оптических устройств. Диссертация кандидата физикоматематических наук. Москва. 2004. 134с.
2005 - Ворожцов Г.Н. Ершова Е.Ю. Каримова Л.Н. Кузьмин С.Г. Лощенов В.Б. Лукьянец Е.А. Лужков Ю.М. Харнас С.С. Способ диагностики и фотодинамической терапии угревой сыпи
212
(acne vulgaris). Патент 2265463. 2005.+ Возбуждение флуоресценции осуществлялось с помощью лазера с длиной волны 630 нм.
2013 - Лощенов В.Б. Линьков К.Г. Савельева Т.А. Лощенов М.В. Модель С.С. Бородкин А.В. Аппаратное и инструментальное обеспечение флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии. Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. 2013. №3. Представлены результаты аппаратных и инструментальных разработок в области фотодинамической терапии и флюоресцентной диагностики, проведенных Центром естественно-научных исследований Института общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук совместно с другими исследовательскими и медицинскими институтами. Приведены схемы и описаны принципы работы устройств, используемых в клинических и экспериментальных исследованиях. Представлены некоторыерезультаты использования разработанных устройств в клинической практике.
2013 - Бородкин А.В. Лощенов В.Б. Линьков К.Г. Способ получения флюоресцентных изображений органов и тканей с параллельным наблюдением в видимом диапазоне спектра. Конференция. Москва. 2013.
213
1998 - Фирма Дельтатех.
Виноградов Александр Владимирович - директор фирмы Дельтатех.
Трушин Алексей Иванович - Московский Государственный Институт Электроники и Математики.
1998 - A.V.Vinogradov, A.I.Trushin, P.G.Leonov, M.L.Stahanov, Spectral-selective fluorescence imaging for diagnostics of surface cancer, SPIE Proceedings Vol. 3259, San Jose, CA, USA, 1998, pp.
48-53.
1999 - Виноградов А.В. Леонов П.Г. Трушин А.И. Способ диагностики злокачественных новообразований и устройство для его осуществления. Патент 2128005. 1999.+ 1999 - Виноградов А.В. Леонов П.Г. Трушин А.И. Способ диагностики областей пролиферации и устройство для его осуществления. Патент 2169922, 1999.+
2003 - A.I.Trushin et al, Method for diagnosing proliferation regions and device for realizing the same,
USA Patent No. US 6,584,342, 2003 г.
2012 - Трушин А.И. Лазерно-флуоресцентная диагностика областей тканевого роста. 2012.
Рис. 3-34. Блок-схема установки. 1 - источник белого света для подсветки поверхности исследуемой ткани при регистрации цветного опорного изображения. 2 - источник монохроматического излучения в диапазоне длин волн 650 - 730 нм для подсветки исследуемой ткани при регистрации монохромного вспомогательного изображения. 3 - источник возбуждающего флуоресценцию эндогенных порфиринов и их комплексов с белками монохроматического излучения (длина волны 637 нм). 4 - источник освещения лабораторного помещения видимого диапазона спектра, не излучающий в диапазоне длин волн выше 650 нм. 5 - блок коммутации излучения источников 1, 2, 3 и сведения лучей в коллинеарную схему. 6 - блок коллинеарной подсветки от источников 1, 2, 3 исследуемой ткани и приёма отражённых и флуоресцентного сигнала. 7 - исследуемый и тестобъекты. 8 - объектив. 9 - процессор видеосигналов, сигналов синхронизации и управления. 10 - блок регистрации цветного опорного изображения. 11 - блок деления изображения. 12 - блок фильтрации излучения. 13 - блок регистрации флуоресцентных изображений и вспомогательных монохроматических изображений (регистрация вспомогательных монохроматических изображений может проводиться также блоком 10). 14 - компьютер с устройством отображения графической информации. 15 - устройство вывода и документирования графической информации. 16 - устройство хранения информации.
Фирмой Дельтатех создана установка для лазерно-флуоресцентной визуализации поверхностных злокачественных новообразований кожи и слизистых. Флуоресценция эндогенных порфиринов возбуждается лазером с длиной волны 637 нм. Флуоресцентное изображение регистрируется в диапазоне 660-730 нм.
214
Различные установки для регистрации двумерных спектров флуоресценции.
Для регистрации двумерных спектров флуоресценции тканей используется оптиволоконный зонд.
Рис. 3-35. Оптоволоконный комплекс для регистрации спектральных свойств тканей.
1997 - Барский И.Я. Папаян Г.В. Диагностический щуп. Патент на полезную модель №3884. 1997.+
Рис. 3-36. Оптоволоконный комплекс для регистрации спектральных свойств тканей.
215
Рис. 3-37. Оптическая схема установки для регистрации двумерных спектров флуоресценции тканей.
Рис. 3-38. Двумерная флуоресценция нормальной и опухолевой ткани. При опухоли увеличивается интенсивность флуоресценции порфиринов при возбуждении 420 нм.
2003 - Wei Zheng, Weber LAU, Christopher Cheng, Khee Chee Soo and Malini Olivo. (Singapore,
NCC) Optimal exitation-emission wavelengths for autofluorescence diagnosis of bladder tumor. Int. J. Cancer: 104, 477-481 (2003). Исследовалось двумерные спектры флуоресценции при возбуждении автофлюоресценции тканей в диапазоне 220-500 нм. Для диагностики использовались следующие отношения величин флуоресценции:
-I350/I470 – при возбуждении 280 нм,
-I390/I470 – при возбуждении 330 нм.
216
Рис. 3-39. Спектр двумерной флуоресценции биоптата толстой кишки в норма (А) и при онкологии (В) - adenomatous colonic tissue.
2003 - DaCosta, R. S. Andersson, H. and Wilson, B. C. Molecular fluorescence excitation-emission matrices relevant to tissue spectroscopy. Photochemistry and Photobiology 78: 384-392 (2003).
217
Глава 4. Флуоресценция различных биожидкостей.
Доказано, что различные биожидкости (моча, слюна, плазма крови) достаточно хорошо флуоресцируют.
2004 – Пашков Е.П. Воробьев А.А.
4.1 Флуоресценция эндогенных флуорофоров в моче.
Флуоресценцию мочи можно регистрировать при использовании различных методов пробоподготовки:
-исследование флуоресценции мочи в кювете, -сследование флуоресценции мочи, нанесенной на фильтровальную бумагу. -исследование флуоресценции порошка высушенной мочи,
-иследование флуоресценции тонкой пленки высушенной мочи.
Основным порфирином, присутствующим в норме в моче и кале, является корпропорфирин. Примерно половина корпропорфирина в свежей моче находится в не флуоресцирующей форме. При довольно мягких условиях окисления не флуоресцирующая форма переходит во флуоресцирующую. В результате распада порфиринов, проходящего в несколько этапов, образуется уробилиноген, часть которого из производных желчного сока вновь всасывается через стенки кишечника и удаляется из кровотока с кровью, но при некоторых патологических процессах выводится с мочой. На воздухе уробилиноген окисляется до уробилина, который флуоресцирует.
При заболеваниях раком происходит изменение спектров флуоресценции мочи. В моче одним из флуорофоров, обладающих интенсивной флуоресценцией, является пигмент уробилин.
Повышенное содержание порфиринов в моче отмечается при онкологических заболеваниях и при отравлении свинцом. Для извлечения порфиринов из мочи применялась соляная или серная кислота.
Внекоторых работах по интенсивности зеленой флуоресценции оценивается содержание уробилина. Хотя зеленой флуоресценцией обладает так же рибофлавин, слабое зеленое свечение имеет билирубин, и некоторые лекарственные препараты.
Вмоче присутствуют различные флуорофоры: уробилин, белки, билирубин, рибофлавин, копропорфирин, лекарства.
Особенность спектральных исследований мочи состоит в необходимости разбавления нативной мочи при спектральном анализе. Флуоресценция нативной мочи существенно слабее флуоресценции разбавленной мочи. Ослабление флуоресценции вызвано концентрационным тушением и вторичным поглощением.
1938 - Минск
1938 - Дашкевич Л.У. Медицинский журнал Белорусской ССР. 1938. №7-8. с.12.
1946 - Дашкевич Л.У. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1946. т.22. №3. с.11-20. Исследовалась флуоресценция капель мочи, высушенных на фильтровальной бумаге. Обнаружено, что флуоресценция мочи больных раком значительно больше, чем флуоресценция здоровых пациентов.
1950 - Елисеева Г.Д. Укр. Биохим. Журнал. 1950. 2. №2. с.154. Описан флуоресцентный метод определения рибофлавина в моче. Для определения поправки на флуоресценцию примесей предлагается разрушать рибофлавин фотохимическим путем с помощью облучения ртутной лампой.
1950 - Мелких С.М. Флуоресценция мочи при раковых заболеваниях. Известия АН БССР. 1950.
№2. с59.
218
1955 - Резник Я.Б. Федоров Г.М. Методика определения порфиринов в моче и его диагностическое значение. Врачебное дело. 1955. №10. с.977 1955 - Розенталь С.К. Люминесцентная методика определения уробилина в моче. Вопросы медицинской химии. 1955. №1. с.300.
1956 - Болотов М.П. Определение уробилина и стеркобилина по флуоресценции с применением микроскопа. Лабораторное дело. 1956. №5. с.18.
1956 - Океанова Г.Ф. Лабораторное дело. 1956. №4. с.9.
1957 - Лапина С.О. О люминесценции мочи при раковых новообразованиях. Клиническая медицина. 1957. №1. с.118. Исследовалась флуоресценция капель мочи, высушенных на фильтровальной бумаге.
1960 - Василов С.И. Аксман Г.М. Табатарович А.К. В кн. Материалы по применению люминесцентного анализа в медицине. Чита. 1960. с.30. Исследовалась флуоресценция мочи при раковых заболеваниях.
1961 - Меньшиков В.В. Об определении катехоламинов в моче. Лабораторное дело. 1961. №4. 1963 - Зенин Б.А. Гольденберг И.С. Клиническая медицина. 1963. №7. с.36. Исследовалась зеленая флуоресценция мочи при аллергических состояниях.
1964 - Ерыкалова О.К. Лабораторное дело. 1964. №2. с.99. Исследовала определение уробилина в моче флюорометрическим методом по тинтенсивности зеленой флуоресценции.
1966 - Ромбах В.П. Троцько В.И. Беляев Б.В. Вдовиченко А.С. Попов Н.Е. Каневская О.Я. Слипченко Ю.А. (Луганск, ЛМИ) О некоторых экспериментальных ошибках при исследовании люминесценции мочи человека. Лабораторное дело. 1966. с.591-593.+
2007 - Камочкина И.Я. Рехарская Е.М. Чухаркина А.П. Борзенко А.Г. Определение пефлоксацина в моче методом синхронной флуориметрии. Вестник МГУ. Серия 2. Химия. 2007. т.48. №2. с.97-100.+ В моче с помощью флуоресцентного метода определяется концентрация антибиотиков (фторхинолонов), применяемых при лечении инфекций мягких тканей.
Рис. 4-1. Двумерный спектр флуоресценции водного раствора пефлоксацина.
Пефлосациан имеет два максимума возбуждения (283 и 330 нм). Максимум излучения - 446 нм.
219
4.2 Зарубежная литература по флуоресценции мочи.
1936 - Kranke K. Litaner St. Z. Klin. Med. 129. 115 (1936)
1936 -Roth E. Z. Klin. Med. 129, 123 (1936).
1937 - Danckwortt P.W. Gabel W. Dtsch. Tierarztl. Wschr. 45. 605 (1937).
1938 - Theil F. Метод определения порфиринов в моче, удобный в клинических условиях. Biochem. Zs. 298. 436 (1938).
1947 - Hill J.H. J. Nat. Cancer Inst. 18, 335 (1947). Флуоресценция мочи и диагноз рака.
1950 - Horshein W.H. Krichevsky B. Люминесцирующая липидная фракция от животных,
больных раком. Proc. Soc. Expl. Biol. Med. 75, 693, (1950).
1978 - O’Haver, T. C Development of luminescence spectrometry as an analytical tool. Journal of Chemical Education 55 (1978) (7) с.423-428. DOI:10.1021/ed055p423.
1983 – Hlsao Mabuchl and Hisamitsu Nakahashl (Japan ) Liquid-Chromatographic Profiling of
Endogenous Fluorescent Substances in Sera and Urine of Uremic and Normal Subjects. Clinical Chemistry. Vol. 29, No. 4, 1983. p.675-677. С помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с флуоресцентным детектором исследовали сыворотку крови и мочу. Возбуждение 322, флуоресценция 415 нм. Обследовались здоровые пациенты и пациенты с уремией. Выявлено различие.
1987 - Leiner, M. J. Hubmann, M. R. Wolfbeis, O. S. The total fluorescence of human urine. Analytica Chimica Acta 198, 13-23 (1987).
2013 – Rajasekaran R, Aruna PR, Koteeswaran D, Padm anabhan L, Muthuvelu K, Rai RR, Thamilkumar P, Murali Krishna C, Ganesan S. (India, Anna University) Characterization and diagnosis of cancer by native fluorescence spectroscopy of human urine. Photochem Photobiol. 2013 Mar-Apr; 89(2):483-91. doi: 10.1111/j.1751-1097.2012.01239.x. Epub 2012 Oct 16.
220