1. Lampy termiczne na ogół emitują szerokie widma i wymagają stosowania filtrów

1. 1. Lampy termiczne na ogół emitują szerokie widma i wymagają stosowania filtrów spektralnych 2. Diody luminescencyjne(LEDy) Light Emitting Diodes) - małe - wąskie widmo optyczne - dostępne dla wielu różnych dł. fali - bardzo tanie 3. Lasery – półprzewodnikowe (diodowe) tańsze od laserów gazowych i na ciele stałym na ogół za słabe do chirurgii doskonałe do PDD/PDT Popularne współczesne źródła światła dla medycyny Widma lasera i LED: Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

2. intersystem crossing S2 T2 światło IR S1 T1 S0 Aktywacja chromoforu przez światło: diagramy Jabłońskiego   10–10 – 10–8 s   10–6 – 10–3 s selektywne reakcje fotochemiczne z otoczeniem • ciepło • ablacja, koagulacja, odparowanie, Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

3. czasy życia: nss - ms S2 S1 T1 S0 S0 S0 Fluorescencja vs fosforescencja Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

4. Fotomedycyna terapia żółtaczki u noworodków (niedojrzałość wątroby powoduje akumulację bilirubiny w organizmie i może powodować uszkodzenia mózgu) – ok. 1958 r. obserwacja wpływu światła niebieskiego (425-475 nm), od ok. 1965 r. popularne profilaktyczne naświetlanie noworodków niebieskim światłem. Mechanizm – absorpcja nieb. światła powoduje przegrupowanie (rozrywanie) wiązań wodorowych w cząsteczkach bilirubiny dzięki czemu stają się one wystarczająco polarne by być usunięte przez wątrobę. terapia łuszczycy (fotodermatologia) Łuszczyca = niekontrolowany podział komórek epidermy Od dawna znana terapia: UV + smoła Od 1974 stosowane uczulanie przez 8-methoxypsoralen i naświetlanie lampami emitującymi bliski UV Fotofarmakologia : ani sam UV, ani sam psoralen nie są aktywne. Po wprowadzeniu do komórki, dopiero uaktywnienie psoralenu za pomocą UV wyzwala reakcję fotochemiczną. Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

5. Diagnostyka Fotodynamiczna (PDD) S2 S1 S0 • Pewne chromofory wiążą się z komórkami neoplazmatycznymi i akumulują w nichdłużej niż w zdrowych •  n.p. pochodne hematoporfiryny(HPD) • Po oświetleniu światłem dostrojonym doich pasm absorpcyjnych (ok. 405 nm dla HPD) reemisja światła (fluorescencja)z miejsc, gdzie akumulował chromofor wizualizacja zmiandiagnostyka • Egzogenny uczulacz kwas 5-Aminolewulinowy (5 ALA), stymuluje lokalną produkcję endogennego chromoforu - protoporfiryny pP IX Endoskopowe obrazy wnętrza pęcherza pacjenta potraktowanego 5-ALA po prawej – endoskopowy obraz wnętrza pęcherza w świetle białym po lewej ten sam fragment po oświetleniu światłem niebieskim (405 nm). Widoczna wyraźna czerwona fluorescencja tkanek nowotworowych. ENAC-LPAS, Photomedicine Group, Dr Georges Wagnières Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

6. Przykład: popularny fotouczulacz: 5-ALA (kwas 5- Aminolewulinowy ) [6 godz. po aplik. 20% kremu ALA, U. Gustafsson et al.] Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

7. Biopsja laserowa Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

8. Przykład diagnostyki fluorescencji HPD Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

9. Terapia Fotodynamiczna (PDT) przed podczas S1 T1 S0 6 mies. po terapii • Wzbudzenie HPD przez czerwone światło reakcja fotodynamiczna: transfer energii do stanów T1 HDP, bliskich do wzbudzonychstanówtlenu O2 (aktywny tlen singletowy) - lokalne utlenienie neoplazmatycznej tkanki -terapia nowotworowa z małymi ef. ubocznymi Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

10. 4 dni po drugim zabiegu z HPD i tumor 2.5 x 2.5 x 2.5 cmnaświetlaniu (1 h, 15 mW/cm2, 620-640 nm) 2 tyg. po drugim zabiegu 6 tyg. po zabiegu Zależność przeżywalności komórek nowotworowych w hodowli od czasu i stężenia HDP (komórki bez HPD wykazywały 1% śmiertelności) Przykłady terapii fotodynamicznej nowotwór szczura przed i po terapii PDT (HPD + światło lasera) Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

11. Problem aplikacji światła • dla laserów łatwe: - oświetlanie zewnętrzne - zastosowanie światłowodów możliwa aplikacja promieniowania lasera w głąb tkanki, dzięki światłowodom i igłom iniekcyjnym Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

12. dla diod LED: -utrudnione stosowanie światłowodów - możliwe oświetlenie zewnętrzne oświetlacze matrycowe Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

13. Pp IX Kryteria selekcji źródła światładla selektywnego działania fotomed. : Widmo światła a) odpowiednia długość fali • dopasowana do danego chromoforu • – np. pasma Soreta protoporfiryny  Przykłady widm fluorescencji wzbudzanych światłem: lewy rysunek : 337 nm (niedostrojonym do pasma Soreta); prawy rysunek: 405 nm (dostrojone do pasma Soreta) [C. Klintenberg et al.] • dopasowana do • transmisji tkanki Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

14. b) odpowiednia czystość spektralna (monochromatyczność) Modelowanie efektywnego oświetlenia przez różne źródła (z szerokim widmem – ciągła linia i z wąskim widmem – linia przerywana) Widmo transmisji skóry (szczura) Efektywne oświetlenie Pp IX na różnych głębokościach z uwzględnieniem widma absorpcji PpIX, transmisji tkanki i rozkładu widmowego źródła (górny rys. – źródło szerokopasmowe, dolny – źródło wąskopasmowe) [w.g. A. Juzeniene et al.] Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

15. Widmo szerokie powoduje efekty uboczne (podgrzewanie tkanki) i ma mniejszą wydajność (większa przeżywalność komórek) przy określonym natężeniu światła • Pozostałe kryteria doboru źródła światła: • Moc (natężenie) wiązki światła • Możliwość aplikacji światła do tkanki • Prostota użycia • Cena Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4

16. Jakie źródło światła? Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 4