Tomografi fluoresensi

Itu Tomografi fluoresensi adalah teknik pencitraan yang terutama digunakan untuk diagnostik in vivo. Ini didasarkan pada penggunaan pewarna fluoresen yang berfungsi sebagai biomarker. Saat ini prosedur tersebut banyak digunakan dalam penelitian atau penelitian prenatal.

Apa itu tomografi fluoresensi?

Tomografi fluoresensi mencatat dan mengukur distribusi tiga dimensi dari biomarker fluoresen dalam jaringan biologis. Yang disebut fluorofor, yaitu zat fluoresen, awalnya menyerap radiasi elektromagnetik dalam jarak inframerah dekat. Kemudian mereka memancarkan radiasi lagi dalam keadaan energi yang sedikit lebih rendah. Perilaku biomolekul ini disebut fluoresensi.

Penyerapan dan emisi berlangsung pada rentang panjang gelombang antara 700 - 900 nm dari spektrum elektromagnetik. Polimetin banyak digunakan sebagai fluorofor. Ini adalah pewarna yang memiliki pasangan elektron konjugasi dalam molekul dan karena itu mampu menyerap foton untuk merangsang elektron. Energi ini dilepaskan kembali dengan emisi cahaya dan panas yang dihasilkan.

Saat pewarna fluoresen bersinar, distribusinya di dalam tubuh dapat divisualisasikan. Seperti media kontras, fluorofor digunakan dalam prosedur pencitraan lainnya. Mereka dapat diberikan secara intravena atau oral, tergantung pada area aplikasi. Tomografi fluoresensi juga cocok untuk digunakan dalam pencitraan molekuler.

Fungsi, efek & tujuan

Tomografi fluoresensi biasanya digunakan dalam jarak inframerah dekat karena cahaya inframerah gelombang pendek dapat dengan mudah melewati jaringan tubuh. Hanya air dan hemoglobin yang mampu menyerap radiasi dalam rentang panjang gelombang ini. Dalam jaringan khas, hemoglobin bertanggung jawab untuk sekitar 34 hingga 64 persen penyerapan. Oleh karena itu, faktor penentu untuk prosedur ini.

Ada jendela spektral dalam kisaran 700 hingga 900 nanometer. Radiasi dari pewarna fluoresen juga dalam kisaran panjang gelombang ini. Oleh karena itu, sinar infra merah gelombang pendek dapat menembus jaringan biologis dengan baik. Penyerapan sisa dan hamburan radiasi merupakan faktor pembatas dari prosedur, sehingga aplikasinya tetap terbatas pada volume jaringan yang kecil. Pewarna fluoresen dari kelompok polimetina terutama digunakan sebagai fluorofor saat ini. Namun, karena pewarna ini perlahan-lahan hancur saat terpapar, penggunaannya sangat terbatas. Titik kuantum yang terbuat dari bahan semikonduktor merupakan alternatif.

Ini adalah nanobodi, tetapi dapat mengandung selenium, arsenik dan kadmium, sehingga penggunaannya pada manusia pada prinsipnya harus dikecualikan. Protein, oligonukleotida, atau peptida bertindak sebagai ligan untuk konjugasi dengan pewarna fluoresen. Dalam kasus luar biasa, pewarna fluoresen non-konjugasi juga digunakan. Pewarna fluoresen "hijau indosianin" telah digunakan sebagai media kontras dalam angiografi pada manusia sejak 1959. Biomarker fluoresensi terkonjugasi saat ini tidak disetujui untuk manusia. Untuk penelitian aplikasi untuk tomografi fluoresensi, hanya percobaan hewan yang dilakukan hari ini.

Biomarker fluoresensi diterapkan secara intravena dan distribusi zat warna serta akumulasinya di jaringan yang akan diperiksa kemudian diperiksa dengan cara yang ditentukan oleh waktu. Permukaan tubuh hewan dipindai dengan laser NIR. Kamera merekam radiasi yang dipancarkan oleh biomarker fluoresensi dan menggabungkan gambar menjadi film 3D. Dengan cara ini, jalur biomarker dapat diikuti. Pada saat yang sama, volume jaringan yang ditandai juga dapat dicatat sehingga memungkinkan untuk memperkirakan apakah mungkin jaringan tumor. Saat ini fluoresensi tomografi digunakan dalam banyak cara dalam studi praklinis. Pekerjaan intensif juga sedang dilakukan untuk kemungkinan penggunaan dalam diagnostik manusia.

Penelitian memainkan peran penting di sini untuk aplikasinya dalam diagnosis kanker, terutama untuk kanker payudara. Diasumsikan bahwa mamografi fluoresensi berpotensi sebagai metode skrining yang cepat dan murah untuk kanker payudara. Pada awal tahun 2000, Schering AG menyajikan modifikasi indocyanine green sebagai media kontras untuk proses ini. Namun, itu belum disetujui. Aplikasi untuk mengontrol aliran getah bening juga dibahas. Area aplikasi potensial lainnya adalah penggunaan metode penilaian risiko pada pasien kanker. Tomografi fluoresensi juga memiliki potensi besar untuk deteksi dini artritis reumatoid.

Resiko, efek samping & bahaya

Tomografi fluoresensi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan beberapa teknik pencitraan lainnya. Ini adalah prosedur yang sangat sensitif yang bahkan jumlah fluorofor yang paling kecil pun cukup untuk pencitraan. Sensitivitasnya dapat dibandingkan dengan prosedur kedokteran nuklir PET (positron emission tomography) dan SPECT (single photon emission computed tomography).

Dalam hal ini, bahkan lebih unggul dari MRI (magnetic resonance imaging). Selain itu, tomografi fluoresensi adalah metode yang sangat murah. Ini berlaku untuk investasi dan pengoperasian peralatan serta pelaksanaan investigasi. Selain itu, tidak ada paparan radiasi. Namun, kerugiannya adalah kehilangan hamburan yang tinggi secara drastis menurunkan resolusi spasial dengan meningkatnya kedalaman tubuh. Oleh karena itu hanya permukaan jaringan kecil yang dapat diperiksa. Pada manusia, organ dalam tidak dapat diwakili dengan baik saat ini. Namun, ada upaya untuk membatasi efek hamburan dengan mengembangkan metode selektif waktu.

Foton yang sangat tersebar dipisahkan dari satu-satunya foton yang sedikit tersebar. Proses ini belum berkembang sepenuhnya. Ada juga kebutuhan untuk penelitian lebih lanjut dalam pengembangan biomarker fluoresensi yang sesuai. Biomarker fluoresensi sebelumnya tidak disetujui untuk manusia. Pewarna yang saat ini digunakan dipecah oleh aksi cahaya, yang berarti sangat merugikan penggunaannya. Alternatif yang memungkinkan disebut quantum dots yang terbuat dari bahan semikonduktor, namun karena kandungan zat beracun seperti kadmium atau arsenik, mereka tidak cocok untuk digunakan dalam diagnostik in vivo pada manusia.