УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ IN VITRO Российский патент 2023 года по МПК G01N33/48 

Настоящее изобретение относится к фотобиологии и биомедицине, а более конкретно к устройствам для исследований in vitro фотодинамического воздействия на биообъекты (клетки, бактерии, вирусы). Такие исследования проводятся для оценки чувствительности биообъектов к фотодинамическому воздействию и для скрининговой оценки фотодинамической эффективности фотосенсибилизаторов.

Устройство для исследования фотодинамического воздействия in vitro содержит многолуночный планшет для культуральных исследований с прозрачным дном и/или крышкой и источник монохроматического или квазимонохроматического светового излучения с длиной волны в полосе поглощения фотосенсибилизатора, в частности, полупроводниковый лазер со световодным выходом [Патент РФ №2185103]. При исследованиях жидкость, содержащую биообъекты, в частности, эукариотические клетки, бактерии либо вирусы помещают в жидкости, в частности, в водной или водно-белковой композиции, во все лунки планшета или в часть лунок, добавляют в водную композицию фотосенсибилизатор, инкубируют биообъекты в течение определенного времени, затем в течение определенного времени облучают дно или крышку планшет или ту его часть, в лунки помещена исследуемая жидкость, содержащая биообъекты, после чего определяют в каждой лунке долю пораженных биообъектов по соотношению между количеством живых биообъектов до и после воздействия, а эффективность фотодинамического воздействия оценивают по соотношению между долей пораженных (погибших) биообъектов, концентрацией фотосенсибилизатора и дозой светового облучения. При одинаковой плотности мощности света во всех лунках можно, используя разные концентрации фотосенсибилизатора в разных лунках, получить зависимость количества пораженных биообъектов конкретного вида от концентрации фотосенсибилизатора, характеризующую его фотодинамическую эффективность по отношению к конкретному биообъекту (или чувствительность этого биообъекта к фотодинамическому воздействию конкретного фотосенсибилизатора).

Как правило, облучение осуществляют коллимированным световым излучением. Полупроводниковые лазеры со световодным выходом, как и мощные светодиоды, являются наиболее распространенными источниками светового излучения для исследований in vitro фотодинамического воздействия на биообъекты, поскольку их излучение по спектру наилучшим образом согласуется со спектрами полосы поглощения фотосенсибилизаторов и имеет достаточно большую мощность. Однако они формируют расходящийся пучок света с неоднородным распределением по пространственному углу, выходящий небольшого по размерам (менее 2 мм) источника, в то время как на многолуночных планшетах необходимо равномерно облучать большие (с размерами около 5 см) зоны.

Описанное устройство наиболее близко к предлагаемому.

Недостатком известного устройства является значительная неравномерность распределения плотности мощности по лункам облучаемого планшета, которая приводит к ошибкам при сравнении эффективности фотодинамического процесса в разных лунках. Эта неоднородность обусловлена неоднородным распределением интенсивности света в световых пучках по пространственному углу (интенсивность света осевых лучей, как правило, значительно превышает интенсивность света периферийных лучей пучка) и значительной расходимостью пучка света лазеров и светодиодов. Поэтому известное устройство для исследования фотодинамического воздействия in vitro обладает недостаточной точностью результатов исследований.

В изобретении решается задача повышения точности исследований за счет технического результата - обеспечения равномерного облучения планшета с фотосенсибилированными биообъектами.

Поставленная задача решается тем, что устройство для исследования фотодинамического воздействия in vitro, включающее многолуночный планшет для культуральных исследований с прозрачным дном и/или крышкой, содержащий в части лунок планшета жидкость с фотосенсибилизированными биообъектами, и, по меньшей мере, один источник света с длиной волны в полосе поглощения фотосенсибилизатора, излучающий коллимированный пучок света, дополнительно содержит световодный многоволоконный жгут и котировочный узел, в котором входной торец жгута закреплен таким образом, что его оптическая ось образует угол 0°≤α≤25° к оптической оси светового пучка источника светового излучения, выходной торец жгута зафиксирован ортогонально планшету на расстоянии от его поверхности, при котором выходящий из него пучок облучает всю часть планшета, лунки в которой содержат жидкость с фотосенсибилизированными биообъектами.

Поставленная задача решается также тем, что устройство содержит дополнительный узел юстировки и дополнительный световодный многоволоконный жгут, входной торец дополнительного жгута закреплен в дополнительном юстировочном узле соосно с выходным торцом первого жгута с возможностью вращения вокруг этой оси, а выходной торец дополнительного жгута зафиксирован ортогонально планшету на расстоянии от его поверхности, при котором выходящий из него пучок облучает всю поверхность планшета.

Сущность изобретения поясняется Фиг. 1 и 2, где использованы следующие обозначения:

1 - многолуночный планшет для культуральных исследований;

2 - водная композиция;

3 - фотосенсибилизированные биообъекты;

4 - источник светового излучения;

5 - световой пучок источника светового излучения;

6 - световодный многоволоконный жгут;

7 - входной торец жгута;

8 - котировочный узел;

9 - световой пучок, выходящий из выходного торца жгута;

10 - дополнительный многоволоконный жгут;

11 - входной торец дополнительного жгута;

12 - дополнительный котировочный узел.

Устройство для исследования фотодинамического воздействия in vitro (Фиг. 1) содержит многолуночный планшет для культуральных исследований 1, в лунки которого помещена жидкость 2, содержащая фотосенсибилизированные биообъекты 3, источник 4 излучения, световой пучок 5 которого облучает входной торец 7 жгута 6, закрепленного в юстировочном узле 8. Световой пучок 9, выходящий из выходного торца жгута 6, облучает планшет 1 через прозрачную крышку или дно.

Устройство для исследования фотодинамического воздействия in vitro (Фиг. 2) содержит многолуночный планшет для культуральных исследований 1, в лунки которого помещена жидкость 2, содержащая фотосенсибилизированные биообъекты 3, источник 4 излучения, световой пучок 5 которого облучает входной торец 7 жгута 6, закрепленного в юстировочном узле 8. Световой пучок, выходящий из выходного торца жгута 6, облучает входной торец 11 дополнительного жгута 10, закрепленного в дополнительном юстировочном узле 12. Световой пучок 9, выходящий из выходного торца жгута 10, облучает планшет 1 через прозрачную крышку или дно.

Предлагаемое устройство (Фиг. 1) работает следующим образом. Биообъекты 3, например, бактерии, помещают в жидкости (например, водно-белковой композиции) 2 в лунки многолуночного планшета 1, добавляют в водную композицию фотосенсибилизатор, сенсибилизирующий биообъекты 3. Облучение содержимого планшета 1 производят через его плоскую прозрачную крышку излучением источника света 4, прошедшего через световодный многоволоконный жгут 6, входной торец 7 которого укреплен перед выходом источника света 4 с помощью юстировочного узла 8 таким образом, что его оптическая ось образует угол 0°≤α≤25° к оптической оси светового пучка источника светового излучения. Затем определяют (например, используя стандартный МТТ-тест) количество биообъектов, выживших после такого воздействия, а эффективность фотодинамического воздействия в каждой лунке определяют по доле биообъектов, пораженных фотодинамическим воздействием. Исследования показывают, что использование предлагаемого устройства позволяет повысить равномерность плотности мощности и дозы облучения.

Дальнейшее повышение равномерности распределения плотности мощности достигается установкой дополнительного многоволоконного жгута с помощью дополнительного юстировочного узла (Фиг. 2). Взаимное вращение входного торца дополнительного жгута вокруг общей оси по отношению к выходному торцу первого жгута позволяет выбрать их оптимальное взаимное положение и достичь наибольшей степени пространственной однородности распределения плотности мощности.

В зависимости от оптических материалов жгута оптимальное значение а, при котором обеспечивается наибольшая равномерность, лежит в пределах 4°-16°.

Изобретение относится к медицинской технике. Предлагаемое устройство для исследования фотодинамического воздействия in vitro включает многолуночный планшет для культуральных исследований с прозрачным дном и/или крышкой, содержащий в части лунок жидкость с фотосенсибилизированными биообъектами, и, по меньшей мере, один источник света с длиной волны в полосе поглощения фотосенсибилизатора, излучающий коллимированный пучок света, дополнительно содержит световодный многоволоконный рандомизированный жгут и котировочный узел, в котором входной торец жгута входной торец жгута закреплен таким образом, что его оптическая ось образует угол 0°≤α≤25° с оптической осью светового пучка источника света, выходной торец жгута зафиксирован ортогонально планшету на расстоянии от его поверхности, при котором выходящий из него пучок облучает всю часть планшета, лунки которой содержат жидкость с фотосенсибилизированными биообъектами. Предлагаемое устройство обеспечивает равномерное облучение планшета с фотосенсибилированными биообъектами, что позволяет повышать точность исследований. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для исследования фотодинамического воздействия in vitro, включающее многолуночный планшет для культуральных исследований с прозрачным дном и/или крышкой, содержащий в части лунок планшета жидкость с фотосенсибилизированными биообъектами, и, по меньшей мере, один источник света с длиной волны в полосе поглощения фотосенсибилизатора, излучающий коллимированный пучок света, дополнительно содержит световодный многоволоконный жгут и юстировочный узел, в котором входной торец жгута закреплен таким образом, что его оптическая ось образует угол 0°≤α≤25° к оптической оси светового пучка источника светового излучения, выходной торец жгута зафиксирован ортогонально планшету на расстоянии от его поверхности, при котором выходящий из него пучок облучает всю часть планшета, лунки которой содержат жидкость с фотосенсибилизированными биообъектами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный узел юстировки и дополнительный световодный многоволоконный рандомизированный жгут, входной торец дополнительного жгута закреплен в дополнительном юстировочном узле соосно с выходным торцом первого жгута с возможностью вращения вокруг общей оси, выходной торец дополнительного жгута зафиксирован ортогонально планшету на расстоянии от его поверхности, при котором выходящий из него пучок облучает всю часть планшета, лунки которой содержат жидкость с фотосенсибилизированными биообъектами.

3. Устройство по пп. 1, 2, отличающееся тем, что угол α лежит в пределах 4°-16°.