CZ2009863A3 - Svetelný zdroj s homogenitou svetelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro - Google Patents
Svetelný zdroj s homogenitou svetelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2009863A3 CZ2009863A3 CZ20090863A CZ2009863A CZ2009863A3 CZ 2009863 A3 CZ2009863 A3 CZ 2009863A3 CZ 20090863 A CZ20090863 A CZ 20090863A CZ 2009863 A CZ2009863 A CZ 2009863A CZ 2009863 A3 CZ2009863 A3 CZ 2009863A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- light source
- leds
- inducing
- vitro
- monitoring
- Prior art date
Links
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 6
- 238000002428 photodynamic therapy Methods 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 1
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000033077 cellular process Effects 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009169 immunotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 210000004882 non-tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000006950 reactive oxygen species formation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Svetelný zdroj s homogenitou svetelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro, tvorený telesem (1) upraveným pro umístení uložište (3) analyzovaného vzorku a obsahující sadu LED diod (5), kde podstata rešení spocívá v tom, že LED diody (5) jsou uloženy v telese (1) a jsou usporádány do kruhu po obvodu uložište (3), a to minimálne v jedné horizontální rovine, pricemž jsou smerovány dostredne šikmo dolu do analyzované oblasti (O).
Description
Světelný zdroj s homogenitou světelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro.
Oblast techniky
Vynález se týká uspořádání světelného zdroje s homogenitou světelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro, určeného především pro léčby nádorových onemocnění pomoci fotodynamické terapie.
Dosavadní stav techniky
Fotodynamická terapie (PDT) je vedle chemoterapie, radioterapie a imunoterapie další možností léčby nádorového onemocnění. Jedná se o fotochemoterapii, která představuje kombinované použití fotodynamicky aktivní látky, tzv. sensitizeru, a světla za přítomnosti kyslíku. Princip této léčby nádorů je založen na celkovém nebo zevním podáni fotodynamicky aktivní látky s následným ozářením ultrafialovými paprsky (UVA) nebo viditelným zářením, tj světlem. Fotosensitizujíci látka se po určité době selektivně akumuluje v nádoru, a pak je provedeno ozáření světlem o vhodné vlnové délce shodné s absorpčním maximem sensitizeru. Fyzikální podstatou fotodynamické terapie je přenos energie nebo elektronu z excitované molekuly sensitizeru na molekulu kyslíku nebo jiný substrát provázený vznikem reaktivních forem kyslíku nebo volných radikálů. Doba života těchto produktů v buněčném prostřed! velmi krátká, neboť velmi rychle reagují s okolními biomolekulami. V závislosti na velikosti takto navozených změn v jejich molekulární struktuře, a tedy míře buněčného poškození, může dojít k nastartování řady buněčných procesů vedoucí k zániku buňky.
V preklinické výzkumné fázi se při studiu efektivnosti tohoto druhu terapie využívají různé nádorové a nenádorové buněčné kultury, kultivované např. na Petriho miskách. Jako zdroje světelné energie k aktivaci sensitizeru se nejčastěji používá laserové nebo diodové světlo. K vytvoření širší ozařovací plochy se často umisťuje mezi laserový paprsek a zkoumaný objekt optický difuzér. U světla pocházejícího z LED diod je dosaženo osvětlovacího pole různým uspořádáním několika LED diod, vytvářejících různou míru homogenity světelného toku pro aplikace, jak pro aplikace
-2in vivo, jak je popsáno například v dokumentech KR20090055891, EP2044974, US2009088824, CN101214403, US2007239233, US2007225778, W002098508, 1 v > λ n
W02005035058, WO9321842, tak pro aplikace in vitro, což je známo z dokumentů DEJ02008008875, CZ 2006-813 A1 nebo WO9321842. Uspořádání diod v ozařovačich je buď nahodilé nebo v řadách se stejnou nebo rozdílnou vzájemnou vzdáleností.
Vhodné uspořádání diod spojené se vznikem homogenního světelného pole je řešeno jen v několika málo spisech, například ve W02005035058 nebo CZ 2006813 A1, které řeší problém homogenity při ozařovaní ze shora. LED diody jsou u tohoto řešeni uspořádány v hexagonálním tvaru, v konstantní vzdálenosti vůči sobě a jsou upevněny na podložce nad úložištěm. Analýza vzorku se běžně provádí detekci signálu pomocí detekčního zařízení umístěného nad nebo pod vzorkem. Nevýhodou tohoto řešení je, že analýzu výsledného účinku fotodynamické terapie in vitro, tedy stanovení celkového množství oxidované látky, je možno provádět až po určitém čase ozáření. Velmi často užívaným a oblíbeným detektorem je totiž chemická značka, která se po proniknutí do buněk a její oxidaci přeměňuje na fluorescenční produkt, jehož celkový výtěžek lze snadno stanovit pomocí komerčně dostupných fluorescenčních spektrofotometrů nebo readerů, Z důvodu rychlých fotofyzikálně-chemických změn spojených se vznikem reaktivních forem kyslíku a samotné autofotooxidaci detekční značky je žádoucí, aby měření probíhala kontinuálně v čase.
Úkolem předkládaného vynálezu je představit k využívání takový světelný zdroj, který by byl konstrukčně poměrně jednoduchý, poskytoval světlo o rovnoměrném světelném toku a zároveň umožňoval kontinuální monitorování produktů vzniklých při fotodynamického jevu pomocí komerčně dostupných spektrofotometrů nebo readerů.
Podstata vynálezu
Stanoveného cíle je do značné míry dosaženo vynálezem, kterým je světelný zdroj s homogenitou světelného pole, zejména k navození a monitorování
-3fotodynamického jevu in vitro, tvořený tělesem upraveným pro umístění úložiště analyzovaného vzorku a obsahující sadu LED diod, kde podstata řešeni spočívá v tom, že LED diody jsou uloženy v tělese a jsou uspořádány do kruhu po obvodu úložiště, a to minimálně v jedné horizontální rovině, přičemž jsou směrovány dostředně šikmo dolů^analyzované oblasti (O).
Ve výhodném provedení jsou LED diody v tělese uloženy vyjímatelně a ve středové části tělesa je vytvořeno kruhové vybrání, jehož dno je opatřeno průchozím otvorem opatřeným obvodovým osazením pro umístění úložiště analyzovaného vzorku, přičemž v bočních stěnách vybrání jsou uloženy patice pro uchycení LED diod.
V optimálnínvpřípadě jsou LED diody rozmístěny po obvodu vybrání a jsou pať-cvo-Vfvi.
zapojeny v cérii; přičemž spojovací vodiče patic jsou vyvedeny bočně vně tělesa.
Hlavní výhodou nového konstrukčního řešení světelného zdroje je, že umožňuje kontinuální monitorování produktů vznikajících při fotodynamického jevu. Další výhodou je, že LED diody jsou snadno vyjímatelné a je možné pouze vysunutím a zasunutím vyměnit za jiné LED diody s jinými vyzařovacími charakteristikami. Nezanedbatelnými přednostmi zařízení je jeho nízká poňzovací cena, malé zástavbové rozměry a minimální energetická náročnost provozu.
Popis obrázků na připojených výkresech
Konkrétní příklad konstrukčního provedení světelného zdroje bude objasněn pomocí přiložených výkresů, kde y
obr.1 je pohled na světelný zdroj shora, obr.2 je vertikální osový řez světelným zdrojem z obr.1, obr.3 je schéma elektrického zapojení LED diod,
A obr.4 je pohled na světelný zdroj shora se znázorněním rozložení analyzovaných oblastí,
-4obr.5 je schéma pro výpočet minimálních horizontálních vyzařovacích úhlů (γ) LED diod k dosažení maximální homogenity světelného pole pro zvolenou analyzovanou oblast.
Příklady provedení vynálezu
Světelný zdroj podle vynálezu je v základním provedení podle obr.1 a obr.2 tvořen deskovitým tělesem 1, s výhodou obdélníkového tvaru, v jehož středové části je vytvořeno kruhové vybrání 2, jehož dno 21 je opatřeno průchozím otvorem 22 opatřeným obvodovým osazením 23 pro umístění úložiště 3 analyzovaného vzorku, například Petriho misky. V bočních stěnách 24 vybrání 2 jsou uloženy patice 4 s dostředně šikmo dolů směrovanými LED diodami 5. Patice 4, a tedy i LED diody 5, jsou pravidelně rozmístěny po obvodu vybrání 2 a jsdU zapojeny v aóŘř, jak je patrné 'W z obr.3, přičemž spojovací vodiče 41 patic 4 jsou vyvedeny bočné vně tělesa 1.
Pro dosažení rovnoměrného dopadu světla ze soustavy LED diod 5 na zvolenou snímanou analyzovanou oblast O o průměru g, znázorněnou na obr?l, je nutnost dodržení minimálního horizontálního vyzařovacího úhlu y, jehož velikost je vypočtena podle vzorce γ - 2 x arctg——.
a pro výpočet minimálního vertikálního vyzařovacího úhlu g platí vzorec a - 2 x arccos-η— s + , ^(r/2)2 +s^(r-g)2 /4 + s2 kde : g/2 - je poloměr analyzované oblasti O, r/2 - je vzdálenost mezi průmětem vrcholu vyzařovacího kužele LED diody do roviny analyzované oblasti O a středem této oblasti, s - je vzdálenost mezi vrcholem vyzařovacího kuželu LED diody 5 od jeho průmětu do roviny analyzované oblasti O.
-5Objasňující schémata pro výpočet minimálních vyzařovacích úhlů a, y LED diod 5 ve vertikálním a horizontálním směru jsou pak znázorněna na obr.2 a obr.5.
Účinnost a funkčnost světelného zdroje byla testována pro současně komerčně vyráběné vysoce svítivé LED diody § o průměru 3 a 5 mm s vyzařovacími úhly v rozmezí hodnot 15° až 175° a s emitaci záření v rozsahu vlnových délek 300 1100 nm. Pro uspořádání pole 24 diod podle obr.1 s vyzařovacím vrcholem ve vzdálenosti r/2 = 25 mm od středu analyzované oblasti Q byla vytvořena homogenně ozářená plocha pro detekční oblasti O o průměru g = 19,6 mm obsahující čtyn kruhové oblasti o průměru m = 6,8 mm, přičemž bylo použito nastavení analyzátoru o na čtení z 96-frjamkových analyzačnich destiček. Pro vyzařovací úhel LED diod 5 ve vertikálním směru byla optimální hodnota úhlu minimálně γ = 42,2° a pro vyzařovací úhel v horizontálním směru minimálně a = 12,6°.
Při potřebě dosažení homogenního osvětlení větší oblasti vzorku například o průměru 35 mm u Petriho misek, bylo nutné pro tento případ vybrat LED diody 5. s minimálním vyzařovacím úhlem γ= 87,2Ů.
Pro navozeni fotodynamického jevu v buňkách lze pak využít v závislosti na použitém sensitizeru různé LED diody £ lišící se ve spektru vyzařovaných vlnových délek, jak je popsáno ve spisu CZ 2006-813 A1.
Popsané provedení není jediným možným řešením podle vynálezu, ale bez vlivu na jeho podstatu může být řešena vlastní konstrukce tělesa 1 jiným způsobem a může být použit jiný počet LED diod 5 podle velikosti analyzované oblasti O. LED diody 5 nemusí být uspořádány pouze v jedné horizontální rovině, ale pro větší analyzované oblasti Q a při potřebě dosažení větší světelné intenzity mohou být umístěny v několika řadách nad sebou.
-6Průmyslová využitelnost
Světelného zdroje podle vynálezu lze použít pro sledování fotodynamických změn metodami in vitro, zejména pro fotodynamickou terapii, která se používá k destrukci nádorových buněk pomocí singletního kyslíku a jiných radikálů vznikající v nádorové tkáni po jejím ozáření světlem.
Claims (4)
1. Světelný zdroj s homogenitou světelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro, tvořený tělesem (1) upraveným pro umístění úložiště (3) analyzovaného vzorku a obsahující sadu LED diod (5), vyznačující se tím, že LED diody (5) jsou uloženy v tělese (1) a jsou uspořádány do kruhu po obvodu úložiště (3), a to minimálně v jedné horizontální rovině, přičemž jsou směrovány dostředně šikmo dolíhanalyzované oblasti (O).
2, Světelný zdroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že LED diody (5) jsou v tělese (1) uloženy vyjímatelně.
3. Světelný zdroj podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že ve středové části tělesa (1) je vytvořeno kruhové vybrání (2), jehož dno (21) je opatřeno průchozím otvorem (22) opatřeným obvodovým osazením (23) pro umístění úložiště (3) analyzovaného vzorku, přičemž v bočních stěnách (24) vybrání (2) jsou uloženy patice (4) pro uchycení LED diod (5).
4. Světelný zdroj podle nároku 3, vyznačující se tím. že LED diody (5) jsou rozmístěny po obvodu vybrání (2) a jsou zapojeny >eém, přičemž spojovací vodiče (41) patic (4) jsou vyvedeny bočně vně tělesa (1).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090863A CZ2009863A3 (cs) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Svetelný zdroj s homogenitou svetelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro |
| SK50030-2010A SK288148B6 (sk) | 2009-12-18 | 2010-07-13 | Light source with luminous field homogeneity, especially for inducing and monitoring photodynamic phenomenon in vitro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090863A CZ2009863A3 (cs) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Svetelný zdroj s homogenitou svetelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ302084B6 CZ302084B6 (cs) | 2010-09-29 |
| CZ2009863A3 true CZ2009863A3 (cs) | 2010-09-29 |
Family
ID=42779455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090863A CZ2009863A3 (cs) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Svetelný zdroj s homogenitou svetelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2009863A3 (cs) |
| SK (1) | SK288148B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2015330A3 (cs) * | 2015-05-18 | 2016-06-08 | Univerzita PalackĂ©ho | Plošný zdroj záření, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993021842A1 (en) * | 1992-04-30 | 1993-11-11 | Quadra Logic Technologies, Inc. | High-power light-emitting diodes for photodynamic therapy |
| GB0608315D0 (en) * | 2006-04-27 | 2006-06-07 | Univ St Andrews | Light emitting device for use in therapeutic and/or cosmetic treatment |
-
2009
- 2009-12-18 CZ CZ20090863A patent/CZ2009863A3/cs not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-07-13 SK SK50030-2010A patent/SK288148B6/sk not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK288148B6 (sk) | 2013-12-02 |
| CZ302084B6 (cs) | 2010-09-29 |
| SK500302010A3 (en) | 2011-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Anquez et al. | Cancerous cell death from sensitizer free photoactivation of singlet oxygen | |
| Scordino et al. | Ultra-weak delayed luminescence in cancer research: A review of the results by the ARETUSA equipment | |
| Helander et al. | Red versus blue light illumination in hexyl 5-aminolevulinate photodynamic therapy: the influence of light color and irradiance on the treatment outcome in vitro | |
| Shilyagina et al. | LED light source for in vitro study of photosensitizing agents for photodynamic therapy | |
| Yamamoto et al. | 5-aminolevulinic acid: pitfalls of fluorescence-guided resection for malignant gliomas and application for malignant glioma therapy | |
| Scordino et al. | Delayed luminescence to monitor programmed cell death induced by berberine on thyroid cancer cells | |
| Vilchez et al. | Isolation and initial characterization of human glioblastoma cells resistant to photodynamic therapy | |
| Joniová et al. | Stimulation and homogenization of the protoporphyrin IX endogenous production by photobiomodulation to increase the potency of photodynamic therapy | |
| Žárská et al. | The effect of two porphyrine photosensitizers TMPyP and ZnTPPS4 for application in photodynamic therapy of cancer cells in vitro | |
| Martínez-Rovira et al. | Synchrotron-based infrared microspectroscopy study on the radiosensitization effects of Gd nanoparticles at megavoltage radiation energies | |
| Malina et al. | The in vitro cytotoxicity of metal-complexes of porphyrin sensitizer intended for photodynamic therapy | |
| CZ2009863A3 (cs) | Svetelný zdroj s homogenitou svetelného pole, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro | |
| Kim et al. | Direct measurement of singlet oxygen by using a photomultiplier tube-based detection system | |
| Bourre et al. | PDT effects of m-THPC and ALA, phototoxicity and apoptosis | |
| Simon et al. | In vitro studies of different irradiation conditions for photodynamic inactivation of Helicobacter pylori | |
| Atif et al. | Laser-induced effects in different biological samples | |
| Szczygieł et al. | Real-time non-invasive transdermal monitoring of photosensitizer level in vivo for pharmacokinetic studies and optimization of photodynamic therapy protocol | |
| CN203247266U (zh) | 细胞光动力辐照仪 | |
| CZ302829B6 (cs) | Zdroj svetla o rovnomerné hustote energie k navození fotodynamického jevu v bunkách in vitro | |
| CZ305993B6 (cs) | Plošný zdroj záření, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro | |
| Honda et al. | Optical properties of tumor tissues grown on the chorioallantoic membrane of chicken eggs measured with a double integrating sphere and inverse Monte Carlo method in the wavelength range of 350–1000 nm | |
| Rho et al. | Miniature syringe-injectable wireless light source for photodynamic therapy with rose bengal | |
| CZ28377U1 (cs) | Světelný zdroj, zejména k navození a monitorování fotodynamického jevu in vitro | |
| Naurecka et al. | Spectroscopic properties of second generation photosensitizers for photo-diagnostics and photo-dynamic therapy | |
| Schmälzlin et al. | Optical Oxygen Measurements within Cell Tissue Using Phosphorescent Microbeads and a Laser for Excitation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20161218 |