Оптимизация параметров источника фотовоздействия при фотохимиотерапии опухолевых тканей лабораторных животных

  • Михаил Петрович Самцов Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220108, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Сергеевич Тарасов Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220108, г. Минск, Беларусь
  • Евгений Семенович Воропай Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Людмила Сергеевна Ляшенко Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Петр Тимофеевич Петров Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Михайлович Насек Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Александр Олегович Савин Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Роман Дмитриевич Зильберман Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Приведены результаты исследований эффективности повреждения опухолевых тканей при фотодинамической терапии с фотосенсибилизатором на основе индотрикарбоцианинового красителя в опытах «in vitro» и «in vivo» при фотовоздействии излучением полупроводникового лазера с длиной волны 740 нм или светодиода с максимумом на 780 нм. Установлено, что при фотовоздействии на фотосенсибилизатор в клетках HeLa квантами света с разной энергией и при обеспечении условия поглощения фотосенсибилизатором одинакового количества фотонов в единицу времени доля погибших раковых клеток для обоих случаев одинакова. В экспериментах на лабораторных животных in vivo для штамма опухолей саркома М-1 установлено, что при увеличении длины волны фотовоздействия с 740 нм до 780 нм и поддержании одинакового числа поглощенных квантов света в единицу времени в единице объема опухолей глубина их повреждения возрастает в 1,5 раза. Наблюдаемые изменения связаны как с различием в пропускании тканей in vivo при увеличении длины волны использованного светового излучения, так и с ростом локальной концентрации кислорода вследствие фотодиссоциации оксигемоглобина.

Биографии авторов

Михаил Петрович Самцов, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220108, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, доцент; заведующий лабораторией спектроскопии

Дмитрий Сергеевич Тарасов, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220108, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории спектроскопии

Евгений Семенович Воропай, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Людмила Сергеевна Ляшенко, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Петр Тимофеевич Петров, Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; заведующий отделом фармакологии и фармации

Владимир Михайлович Насек, Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь

кандидат медицинских наук; заведующий лабораторией токсикологии

Александр Олегович Савин, Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории токсикологии

Роман Дмитриевич Зильберман, Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси, ул. Академика В. Ф. Купревича, 5, корп. 2, 220141, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории токсикологии

Литература

  1. Ericson MB, Wennberg AM, Larkö O. Review of photodynamic therapy in actinic keratosis and basal cell carcinoma. Thera­ peutics and clinical risk management. 2008;4(1):1– 9. DOI: 10.2147/TCRM.S1769.
  2. Dougherty TJ, Gomer CJ, Henderson BW, Jori G, Kessel D, Korbelik M, et al. Photodynamic therapy. Journal of the National Cancer Institute. 1998;90(12):889 – 905. DOI: 10.1093/jnci/90.12.889.
  3. OniszczukA, Wojtunik-Kulesza KA, Oniszczuk T, Kasprzak K. The potential of photodynamic therapy (PDT) – Experimental investigations and clinical use. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2016;83:912–929. DOI: 10.1016/j.biopha.2016.07.058.
  4. Abrahamse H, Hamblin MR. New photosensitizers for photodynamic therapy. Biochemical Journal. 2016;473(4):347–364. DOI: 10.1016/j.biopha.2016.07.058.
  5. Stranadko EPh, ArmichevAV, GeynitsAV. Light sources for photodynamic therapy. Laser medicine. 2011;15(3):63– 69. Russian.
  6. Samtsov MP (BY), LugovskiiAP (BY), Voropai ES (BY), Petrov PT (BY), LugovskiiAA(BY), Demid DI (BY), Istomin YuP (BY), authors; Belarusian State University, nauchno-issledovatel’skoe uchrezhdenie «A. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems, Belarusian State University, assignee. Water-soluble indotricarbocyanine dye as a photosensitizer for photodynamic therapy of malignant tumors. Republic of Belarus 17638. 2012 July 30. Russian.
  7. LugovskiA, SamtsovM, KaplevskyK, PetrovP, VoropayE, TarasauD, etal. Novel indotricarbocyanine dyes covalently bonded to po-lyethylene glycol for theranostics. Journal of Photochemistry and PhotobiologyA.2016;316:31–36. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2015.10.008.
  8. Samtsov MP, Rad’koAE, Kaplevskii KN, Shevchenko KA. [Laser spectrometry complex for fluorescent diagnosis of the tumor localization area]. In: Kvantovaya elektronika. Materialy V Mezhdunarodnoi nauchno­tekhnicheskoi konferentsii; 22–25 noyabrya 2004 g.; Minsk, Belarus’ [Quantum electronics. Proceedings of the V International scientific conference; 2004 November 22–25; Minsk, Belarus]. Minsk: Belarusian State University; 2004. p. 20 –24. Russian.
  9. Ermalitskii FA, Rad’koAE, Kaplevskii KN, Shevchenko KA. [Spectrometric complex for photochemotherapy with a powerful LED] [Internet]. Minsk: Academy of Public Administration under the aegis of the President of the Republic of Belarus; 2008 [cited 2017 July 21]. Available from: http://elib.bsu.by/handle/123456789/29842. Russian.
  10. Samtsov MP, Voropay ES, Kaplevsky KN, Melnikau DG, Lyashenko LS, Istomin YuP. Influence of photon energy on the ef-ficiency of photochemotherapy. Journal of Applied Spectroscopy. 2009;76(4):576–582. DOI: 10.1007/s10812-009-9223-x. Russian.
  11. Voropai ES, Samtsov MP, Kaplevskii KN, Mel’nikov DG, Lyashenko LS. Photodynamic laser therapy and diagnosis of locali-zation areas based on new types of photosensitizers. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Seriya fizicheskaya. 2007;71(1):145–149. Russian.
  12. Coutier S, Mitra S, Bezdetnaya L, Parache RM, Georgakoudi I, Foster TH, et al. Effects of Fluence Rate on Cell Survival and Photobleaching in Meta‐Tetra‐(hydroxyphenyl) chlorin – photosensitized Colo 26 Multicell Tumor Spheroids. Photochemistry and photobiology. 2001;73(3):297–303. DOI: 10.1562/0031-8655(2001)073<0297:EOFROC>2.0.CO;2.
  13. Pass HI. Photodynamic therapy in oncology: mechanisms and clinical use. JNCI: Journal of the National Cancer Institute. 1993;85(6):443– 456. DOI: 10.1093/jnci/85.6.443.
  14. Stranadko EF. Мechanism of photodynamic action. Russian Journal of Oncology. 2000;4:52–56. Russian.
  15. Hasan T, Ortel B, MoorACE, Pogue BW. Photodynamic therapy of cancer. Cancer Medicine. 1997;50:739 –751.
  16. Matcher SJ, Elwell CE, Cooper CE, Cope M, Delpy DT. Performance comparison of several published tissue near-infrared spectroscopy algorithms. Analytical biochemistry. 1995;227(1):54 – 68. DOI: 10.1006/abio.1995.1252.
  17. Taroni P, PifferiA, TorricelliA, Comellia D, Cubeddua R. In vivo absorption and scattering spectroscopy of biological tissues. Photochemical & Photobiological Sciences. 2003;2(2):124 –129. DOI: 10.1039/B209651J.
  18. LoschenovVB, KonovVI, ProkhorovAM. Photodynamic therapy and fluorescence diagnostics. Laser physics.2000;10(6):1188 –1207.
  19. Ballangrud ÅM, Barajas O, Georgousis A, Miller GG, Moore RB, McPhee MS, et al. In vivo light transmission spectra in EMT6/Ed murine tumors and Dunning R3327 rat prostate tumors during photodynamic therapy. Lasers in Surgery and Medicine. 1997;21(2):124 –133. DOI: 10.1002/(SICI)1096-9101(1997)21:2<124::AID-LSM3>3.0.CO;2-S.
  20. Zhidkova NA, Kalinina OD, Kuchin AA, Natarovskii SN, Nemkova ON, Skobeleva NB. [Application of lens raster illumina-tors reflected light microscopes]. Optiko­mekhanicheskaya promyshlennost’. 1988;8:23–24. Russian.
  21. Shreder G, Traiber Kh. Tekhnicheskaya optika [Technical optics]. Moscow: Tekhnosfera; 2006. 424 p. Russian.
  22. Asimov MM, Asimov RM, Rubinov AN. Spectrum of the effect of laser radiation on hemoglobin of the blood vessels of skin. Journal of Applied Spectroscopy. 1998;65(6):878 – 880. DOI: 10.1007/BF02675749. Russian.
Опубликован
2019-02-10
Ключевые слова: фотосенсибилизатор, опухолевые ткани, фотодинамическая терапия, некроз, излучение лазера, светодиод, линзовый растр
Как цитировать
Самцов, М. П., Тарасов, Д. С., Воропай, Е. С., Ляшенко, Л. С., Петров, П. Т., Насек, В. М., Савин, А. О., & Зильберман, Р. Д. (2019). Оптимизация параметров источника фотовоздействия при фотохимиотерапии опухолевых тканей лабораторных животных. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 19-26. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/1379
Выпуск
№ 1 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптика и спектроскопия

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).