Tomografia cu fluorescență este o tehnică imagistică utilizată în principal în diagnosticarea in vivo. Se bazează pe utilizarea fluorescenței coloranți care servesc drept biomarkeri. Tehnica este acum utilizată în cea mai mare parte în cercetare sau studii prenatale.
Ce este tomografia cu fluorescență?
Tomografia cu fluorescență detectează și cuantifică dimensiunea tridimensională distribuire a biomarkerilor fluorescenți în țesuturile biologice. Figura prezintă injectarea biomarkerului. Tomografia cu fluorescență detectează și cuantifică dimensiunea tridimensională distribuire a biomarkerilor fluorescenți în țesuturile biologice. Așa-numiții fluorofori, adică substanțele fluorescente, absorb mai întâi radiatie electromagnetica în domeniul infraroșu apropiat. Apoi re-emit radiații într-o stare de energie ușor mai mică. Acest comportament al biomoleculelor se numește fluorescență. absorbție iar emisia are loc în lungimea de undă cuprinsă între 700 - 900 nm din spectrul electromagnetic. Polimetinele sunt de obicei utilizate ca fluorofori. Acestea sunt coloranți care au perechi de electroni conjugați în moleculă și sunt astfel capabili să accepte fotoni pentru a excita electronii. Această energie este apoi eliberată din nou odată cu emisia de lumină și formarea căldurii. Pe măsură ce vopseaua fluorescentă strălucește, este distribuire în corp poate fi vizualizat. Fluoroforii, ca și agenții de contrast, sunt utilizați în alte proceduri imagistice. Pot fi aplicate intravenos sau oral, în funcție de zona de aplicare. Tomografia cu fluorescență este, de asemenea, potrivită pentru utilizare în imagistica moleculară.
Funcția, efectul și obiectivele
Aplicarea tomografiei cu fluorescență are loc de obicei în domeniul infraroșu apropiat, deoarece lumina infraroșie cu unde scurte poate traversa cu ușurință țesutul corpului. Numai de apă și hemoglobină sunt capabili să absoarbă radiațiile în acest interval de lungimi de undă. Într-un țesut tipic, hemoglobină este responsabil pentru aproximativ 34 până la 64% din absorbție. Prin urmare, este factorul determinant pentru această procedură. Există o fereastră spectrală cuprinsă între 700 și 900 nanometri. Radiația fluorescentei coloranți se află, de asemenea, în acest interval de lungimi de undă. Prin urmare, lumina infraroșie cu unde scurte poate pătrunde bine în țesutul biologic. Rezidual absorbție și împrăștierea radiației sunt factori limitativi ai metodei, astfel încât aplicarea sa este limitată la volume mici de țesut. Fluoroforii utilizați astăzi sunt în principal coloranți fluorescenți din grupul polimetinelor. Cu toate acestea, deoarece acești coloranți sunt distrusi încet la expunere, aplicarea lor este considerabil limitată. Ca alternativă, pot fi utilizate puncte cuantice realizate din materiale semiconductoare. Acestea sunt nanocorpi, dar pot conține seleniu, arsenic și cadmiu, deci utilizarea lor la oameni trebuie exclusă în principiu. Proteine, oligonucleidele sau peptidele acționează ca liganzi pentru conjugarea cu coloranții fluorescenți. În cazuri excepționale, se folosesc și coloranți fluorescenți neconjugați. De exemplu, vopseaua fluorescentă „verde indocianină” a fost utilizată la om ca o agent de contrast in angiografia din 1959. Biomarcatorii fluorescenți conjugați nu sunt aprobați în prezent la om. Prin urmare, pentru cercetarea aplicării tomografiei cu fluorescență, astăzi se efectuează doar experimente pe animale. În aceste experimente, biomarkerul de fluorescență este aplicat intravenos și apoi distribuția colorantului și acumularea acestuia în țesutul investigat sunt examinate într-un mod rezolvat în timp. Suprafața corpului animalului este scanată cu un laser NIR. În timpul acestui proces, o cameră înregistrează radiația emisă de biomarkerul fluorescent și asamblează imaginile într-un film 3D. Acest lucru permite urmărirea căii biomarkerului. În același timp, volum a țesutului marcat poate fi, de asemenea, înregistrat, făcând posibilă estimarea dacă acesta poate fi țesut tumoral. Astăzi, tomografia cu fluorescență este utilizată într-o varietate de moduri în studiile preclinice. Cu toate acestea, se lucrează intensiv și la posibile aplicații în diagnosticul uman. În acest context, cercetarea pentru aplicarea sa în cancer diagnostice, în special pentru cancer de san, joacă un rol proeminent. De exemplu, fluorescența mamografie se crede că are potențialul de a fi o metodă de screening rapidă și rentabilă cancer de san. Încă din 2000, Schering AG a prezentat un verde de indocianină modificat sub formă de agent de contrast pentru această procedură. Cu toate acestea, o aprobare nu este încă disponibilă. O aplicație pentru controlul limfă fluxul este, de asemenea, discutat. Un alt domeniu potențial de aplicare ar fi utilizarea procedurii de evaluare a riscurilor în cancer pacienți. Tomografia cu fluorescență are, de asemenea, un mare potențial pentru depistarea precoce a reumatoidelor artrită.
Riscuri, efecte secundare și pericole
Tomografia cu fluorescență are mai multe avantaje față de alte tehnici de imagistică. Este o tehnică extrem de sensibilă în care chiar și cantități mici de fluorofor sunt suficiente pentru imagistică. Astfel, sensibilitatea sa este comparabilă cu medicina nucleară PET (tomografie cu emisie de pozitroni) și SPECT (emisie de fotoni unici tomografie computerizată). În acest sens, este chiar superior RMN-ului (imagistică prin rezonanță magnetică). Mai mult, tomografia cu fluorescență este o procedură foarte ieftină. Acest lucru se aplică investițiilor în echipamente și funcționării echipamentelor, precum și efectuării examinării. În plus, nu există expunere la radiații. Un dezavantaj este însă faptul că rezoluția spațială scade drastic odată cu creșterea adâncimii corpului datorită pierderilor mari de împrăștiere. Prin urmare, numai suprafețele mici de țesut pot fi examinate. La om, organe interne momentan nu poate fi imaginat bine. Cu toate acestea, există încercări de a limita efectele de împrăștiere prin dezvoltarea metodelor selective de rulare. În acest proces, fotonii puternic împrăștiați sunt separați de singurii fotoni ușor împrăștiați. Acest proces nu este încă pe deplin dezvoltat. De asemenea, este nevoie de cercetări suplimentare în dezvoltarea unui biomarker de fluorescență adecvat. Actualii biomarkeri de fluorescență nu sunt aprobați pentru utilizare la om. Vopselele utilizate în prezent sunt degradate de expunerea la lumină, ceea ce reprezintă un dezavantaj considerabil pentru utilizarea lor. Alternative posibile sunt așa-numitele puncte cuantice realizate din materiale semiconductoare. Cu toate acestea, datorită conținutului lor de substanțe toxice, cum ar fi cadmiu or arsenic, nu sunt adecvate pentru utilizarea diagnosticului in vivo la om.
