Badania eksperymentalne i modelowanie komputerowe propagacji światła w strukturach tkanko-podobnych

Abstract

W pracy zaprezentowano wybrane wyniki badań, widm absorpcyjnych i fluorescencyjnych klasycznych fotouczulaczy (hematoporfiryny i innych) mierzonych przez warstwę Intralipidu, dobrze symulującego własności rozproszeniowe tkanek oraz inne chromofor charakteryzujące własności absorpcyjne i rozproszeniowe tkanki. Przeprowadzono symulacje widm fotouczulaczy metodą Monte Carlo pokazując jej użyteczność w odtwarzaniu widm uzyskanych w doświadczeniu. Symulacje wykazały, że możliwe jest określenie ilości barwnika w środowisku tkankopodobnym na podstawie widm doświadczalnych oraz znajomości parametrów optycznych środowiska. Fakt ten umożliwia rozszerzenie badań fotouczulaczy na układy in vitro oraz in vivo i stanowi pierwszy krok w próbie podejścia do ilościowej oceny stężenia fotouczulaczy z grupy porfiryn w tkankach nowotworowych na podstawie zdjęć ich fluorescencji. Obserwowano syntezę porfiryn przez komórki nowotworowe mysiej melanomy S91 z podawanego zewnętrznie kwasu 5-aminolewulinowego (5-ALA). Fluorescencja tak zsyntetyzowanej porfiryny była obserwowana w mikroskopie fluorescencyjnym, a uzyskane zdjęcia były przedmiotem analizy. Skalibrowano zależność intensywności średniej składowej R zdjęć (model RGB) od stężenia porfiryny. Pozwoliło to na korelację koncentracji fotouczulacza i obserwowanej intensywności fluorescencji w strukturach komórkowych. Uzyskane wyniki pozwoliły na ocenę ilościową stężeń fotouczalaczy w badanych próbkach oraz zbadanie intensywności syntezy związku przez badane komórki. Zaproponowana metodyka może być przeniesiona na guzy nowotworowe i być pomocna w diagnostyce i praktyce klinicznej stosującej terapię fotodynamiczną.