EA020769B1 - Method for diagnosis of cardiovascular diseases - Google Patents
Method for diagnosis of cardiovascular diseases Download PDFInfo
- Publication number
- EA020769B1 EA020769B1 EA201200332A EA201200332A EA020769B1 EA 020769 B1 EA020769 B1 EA 020769B1 EA 201200332 A EA201200332 A EA 201200332A EA 201200332 A EA201200332 A EA 201200332A EA 020769 B1 EA020769 B1 EA 020769B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- diagnosis
- cardiovascular diseases
- fluorescent
- diseases
- probe
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биомедицинской оптике и касается проблемы экспрессной и высокочувствительной диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.The invention relates to biomedical optics and relates to the problem of rapid and highly sensitive diagnosis of cardiovascular diseases.
В последнее время большое количество работ посвящено поиску экспрессных и высокочувствительных методов диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Наиболее перспективным направлением в решении этой задачи в настоящий момент считается использование оптических методов, в том числе метода флуоресцентных зондов. Указанный метод открывает принципиально новые возможности при исследовании различных биомедицинских систем благодаря тому, что флуоресценция зондов зависит от структуры и физико-химических свойств окружения, а современная аппаратура позволяет регистрировать флуоресценцию одной отдельно взятой молекулы. В последнее время синтезированы новые флуоресцентные зонды, обладающие такими преимуществами, как высокая чувствительность к микрохарактеристикам окружения, нетрадиционный спектральный отклик и простота в применении. Такие зонды все больше используются в клинической практике.Recently, a large number of works devoted to the search for rapid and highly sensitive diagnostic methods for cardiovascular diseases. The most promising direction in solving this problem at the moment is considered to be the use of optical methods, including the method of fluorescent probes. The indicated method opens up fundamentally new possibilities in the study of various biomedical systems due to the fact that the fluorescence of the probes depends on the structure and physicochemical properties of the environment, and modern equipment allows the fluorescence of one individual molecule to be recorded. Recently, new fluorescent probes have been synthesized that have such advantages as high sensitivity to microcharacteristics of the environment, unconventional spectral response, and ease of use. Such probes are increasingly used in clinical practice.
Известен способ диагностики ишемической болезни сердца - стенокардии и инфаркта миокарда, основанный на использовании флуоресцентного зонда и определении по интенсивности его флуоресценции константы связывания с мембранами эритроцитов, которая отличается у больных и здоровых людей [1]. Константа связывания зонда с мембранами клеток крови определяется графически из наклона линии зависимости концентрации флуорофора в мембране от его концентрации в физиологическом растворе. Недостатком данного способа является его низкая точность, обусловленная тем, что флуоресцентные зонды имеют несколько типов центров связывания с мембраной и зависимость концентрации флуорофора в мембране от его концентрации в физиологическом растворе носит нелинейный характер. Поэтому из наклона вышеуказанной зависимости нельзя с высокой точностью определить константу связывания. Кроме того, варьирование концентрации зонда в физиологическом растворе (титрование) занимает значительное время.A known method for the diagnosis of coronary heart disease - angina pectoris and myocardial infarction, based on the use of a fluorescent probe and determining the binding constant with erythrocyte membranes by its fluorescence intensity, which differs in patients and healthy people [1]. The binding constant of the probe to the membranes of blood cells is determined graphically from the slope of the line of dependence of the concentration of fluorophore in the membrane on its concentration in physiological saline. The disadvantage of this method is its low accuracy, due to the fact that fluorescent probes have several types of binding sites with the membrane and the dependence of the concentration of fluorophore in the membrane on its concentration in physiological saline is non-linear. Therefore, the binding constant cannot be determined with high accuracy from the slope of the above dependence. In addition, varying the concentration of the probe in physiological saline (titration) takes considerable time.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ диагностики сердечнососудистых заболеваний, основанный на использовании флуоресцентного зонда и регистрации его стационарного спектра испускания в мембранах эритроцитов, по форме и положению максимума которого можно диагностировать тип сердечно-сосудистого заболевания [2].Closest to the invention in technical essence is a method for the diagnosis of cardiovascular diseases, based on the use of a fluorescent probe and recording its stationary emission spectrum in red blood cell membranes, the shape and position of the maximum of which can be used to diagnose the type of cardiovascular disease [2].
Известный способ имеет низкую точность диагностики, обусловленную искажением спектра флуоресценции зонда из-за поглощения гемоглобина, который содержится в крови, а также тем, что используемый зонд имеет только один максимум в спектре флуоресценции.The known method has low diagnostic accuracy due to distortion of the fluorescence spectrum of the probe due to the absorption of hemoglobin, which is contained in the blood, and also because the probe used has only one maximum in the fluorescence spectrum.
Целью изобретения является повышение точности диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.The aim of the invention is to improve the accuracy of diagnosis of cardiovascular diseases.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, основанному на оптическом возбуждении флуоресцентных зондов в мембранах эритроцитов крови, регистрации характеристик люминесценции зондов и сравнении этих характеристик для больных и здоровых людей, используют флуоресцентные зонды с внутримолекулярным переносом протонов, обладающие дуальной люминесценцией, длительность импульса возбуждения выбирают меньше времени жизни возбужденного состояния зонда, регистрируют мгновенные спектры флуоресценции через ряд временных интервалов и по соотношению интенсивностей двух максимумов мгновенных спектров флуоресценции больных и здоровых производят диагностику заболевания.This goal is achieved by the fact that according to a method for the diagnosis of cardiovascular diseases, based on the optical excitation of fluorescent probes in the membranes of red blood cells, recording the characteristics of the luminescence of the probes and comparing these characteristics for sick and healthy people, use fluorescence probes with intramolecular proton transfer having dual luminescence , the duration of the excitation pulse is chosen less than the lifetime of the excited state of the probe, instantaneous try fluorescence through a series of time slots and the ratio of intensities of two peaks of the fluorescence spectra Instant patients and healthy diagnose disease.
Пример.Example.
Проведены исследования разрешенных во времени (мгновенных) спектров флуоресценции зонда 4'-(диэтиламино)-3-гидроксифлавон (РЕТ) в мембранах эритроцитов крови доноров и больных ишемической болезнью сердца. Структурная формула РЕТ приведена на фиг. 1. Клетки (тени) эритроцитов приготавливались для экспериментов по стандартной методике, предложенной Доджем, из крови, взятой у доноров в РНПЦ гематологии и трансфузиологии и в РНПЦ кардиологии Минздрава РБ у пациентов с ишемической болезнью сердца. Консервированную кровь, охлажденную до 2-4°С, центрифугировали при 5000д в течение 10 мин, затем супернатант удаляли, а оставшиеся эритроциты еще 3 раза отмывали изотоническим раствором аналогичным образом. Полученную пасту эритроцитов помещали в гипотонический натрий-фосфатный буфер (также охлажденный до 2-4°С) и центрифугировали при 15000д в течение 20 мин. Затем супернатант сливали и осадок еще 4-5 раз отмывали от гемоглобина, используя тот же буфер. Зонд вводился в мембраны эритроцитов путём добавления его концентрированного раствора в этаноле к суспензии теней в физиологическом растворе.Studies of time-resolved (instantaneous) fluorescence spectra of the 4 '- (diethylamino) -3-hydroxyflavone (PET) probe in the membranes of red blood cells of donors and patients with coronary heart disease were performed. The structural formula of PET is shown in FIG. 1. Cells (shadows) of red blood cells were prepared for experiments according to the standard method proposed by Dodge from blood taken from donors in the Center for Hematology and Transfusion and in the Center for Cardiology of the Ministry of Health of the Republic of Belarus in patients with coronary heart disease. Canned blood, cooled to 2-4 ° C, was centrifuged at 5000 d for 10 min, then the supernatant was removed, and the remaining red blood cells were washed 3 more times with an isotonic solution in the same way. The resulting erythrocyte paste was placed in hypotonic sodium phosphate buffer (also cooled to 2-4 ° C) and centrifuged at 15000 d for 20 min. Then the supernatant was drained and the precipitate was washed 4–5 times from hemoglobin using the same buffer. The probe was introduced into the erythrocyte membranes by adding its concentrated solution in ethanol to a suspension of shadows in physiological saline.
РЕТ является новым флуоресцентным зондом, это соединение обладает дуальной флуоресценцией из-за одновременного существования в возбужденном состоянии двух молекулярных форм: нормальной (Ν ) и фототаутомерной (Т ). Фототаутомер образуется вследствие внутримолекулярного переноса протона после акта оптического возбуждения. Спектры флуоресценции РЕТ в биологических мембранах имеют две хорошо разрешенные полосы флуоресценции, одна из которых соответствует испусканию нормальной формы (Ν ), а другая - фототаутомеру (Т ) флавонола. Соотношение интенсивностей спектров флуоресценции нормальной (коротковолновой) и фототаутомерной (длинноволновой) форм зависит от полярности окружения, наличия ионов и воды.PET is a new fluorescent probe; this compound has dual fluorescence due to the simultaneous existence of two molecular forms in the excited state: normal (Ν) and phototautomeric (T). A phototautomer is formed due to intramolecular proton transfer after an optical excitation. The fluorescence spectra of PET in biological membranes have two well-resolved fluorescence bands, one of which corresponds to the emission of the normal form (Ν), and the other to the phototautomer (T) of flavonol. The ratio of the intensities of the fluorescence spectra of the normal (short-wave) and phototautomeric (long-wave) forms depends on the polarity of the environment, the presence of ions and water.
- 1 020769- 1,020,769
Мгновенные спектры флуоресценции измерены на лазерном спектрофлуориметре (фиг. 2). В установке образец крови в термостатируемом кюветном отделении 3 возбуждается излучением азотного лазера 1 (λ=337,1 нм, 11/2=1,5 нс, частота повторения импульсов до 50 Гц, пиковая мощность Р=200 кВт). Излучение азотного лазера 1 направляется в кюветное отделение 3 зеркалом 10. Часть излучения азотного лазера 1 с помощью пластинки 9 ответвляется на фотоэлемент 2 (ФЭК 16), сигнал с которого осуществляет синхронизацию стробируемого вольтметра 7 (В4-24, полоса пропускания 1 ГГц). Перестройка длины волны регистрации осуществляется двойным дифракционным монохроматором 4 (дисперсия 6 А/мм), снабженным шаговым двигателем, управляемым компьютером 8 (ΙΒΜ РС АТ) через интерфейс 6. Сигнал флуоресценции на выходе монохроматора 4 регистрируется фотоэлектронным умножителем 5 (ФЭУ164, временное разрешение 2 нс) и поступает на вход стробируемого вольтметра 7, а затем в компьютер 8.Instantaneous fluorescence spectra were measured on a laser spectrofluorimeter (Fig. 2). In the setup, a blood sample in a thermostatically controlled cell compartment 3 is excited by the radiation of a nitrogen laser 1 (λ = 337.1 nm, 1 1/2 = 1.5 ns, pulse repetition rate up to 50 Hz, peak power P = 200 kW). The radiation of the nitrogen laser 1 is sent to the cell compartment 3 by the mirror 10. Part of the radiation of the nitrogen laser 1 using the plate 9 is coupled to a photocell 2 (FEK 16), the signal from which synchronizes the gated voltmeter 7 (B4-24, 1 GHz passband). Tuning of the recording wavelength is carried out by a double diffraction monochromator 4 (dispersion 6 A / mm) equipped with a stepper motor controlled by computer 8 (ΙΒΜ RS AT) via interface 6. The fluorescence signal at the output of the monochromator 4 is recorded by a photomultiplier 5 (PMT164, time resolution 2 ns ) and enters the input of the gated voltmeter 7, and then to the computer 8.
На фиг. 3-5 приведены мгновенные спектры флуоресценции ГЕТ, введенного в мембраны эритроцитов донора и двух больных с разной степенью заболевания ишемической болезнью сердца. Время регистрации спектра 1-0 нс (максимум импульса возбуждения), спектра 2-3 нс и спектра 3-7 нс. Исследования показали высокую спектральную чувствительность зонда ГЕТ к микрохарактеристикам мембран. Видна различная интенсивность полос испускания нормальной формы флавонола (максимум около 484 нм) и фототаутомера (максимум около 573 нм).In FIG. Figure 3-5 shows the instantaneous fluorescence spectra of HET introduced into the erythrocyte membranes of the donor and two patients with varying degrees of coronary heart disease. The recording time of the spectrum is 1–0 ns (maximum of the excitation pulse), the spectrum is 2–3 ns, and the spectrum is 3–7 ns. Studies have shown the high spectral sensitivity of the Get probe to the microcharacteristics of membranes. One can see different intensities of the emission bands of the normal form of flavonol (maximum about 484 nm) and the phototautomer (maximum about 573 nm).
Полученное из данных измерений отношение Ι484/Ι573 интенсивностей максимумов флуоресценции нормальной формы (Ι484) (максимум флуоресценции 484 нм) и фототаутомера (Ι573) (максимум флуоресценции 573 нм) в тенях эритроцитов отличается для разных образцов и зависит от времени регистрации. Значения отношений интенсивностей приведены в таблице.The ratio Ι 484 / Ι 573 of the intensities of the maxima of the normal form fluorescence (Ι 484 ) (fluorescence maximum of 484 nm) and the phototautomer (Ι 573 ) (fluorescence maximum of 573 nm) in the erythrocyte shadows differs for different samples and depends on the recording time. The values of the intensity ratios are given in the table.
Указанный выше эффект объясняется отличием микрохарактеристик мембран эритроцитов здоровых людей и больных вследствие патологических изменений, вызванных заболеванием.The above effect is explained by the difference in the microcharacteristics of the erythrocyte membranes of healthy people and patients due to pathological changes caused by the disease.
Внедрение данного способа в медицинскую практику позволит значительно сократить временные и экономические затраты на диагностику сердечно-сосудистых заболеваний. Применение способа для анализа крови может быть успешно использовано при диагностике других заболеваний. Кроме того, данный способ позволит определить степень каждого заболевания.The implementation of this method in medical practice will significantly reduce the time and economic costs for the diagnosis of cardiovascular diseases. The use of the method for blood analysis can be successfully used in the diagnosis of other diseases. In addition, this method will determine the degree of each disease.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.Sources of information taken into account during the examination.
1. Соминский В.Н., Блума Р.К., Калниня И.Э. Связывание флуоресцентного зонда ДСМ с мембраной эритроцитов в норме и при некоторых заболеваниях. Биологические мембраны. 1986, т. 3, № 3, с. 282-286.1. Sominsky V.N., Bloom R.K., Kalnina I.E. The binding of the DSM fluorescent probe to the erythrocyte membrane is normal and in some diseases. Biological membranes. 1986, vol. 3, No. 3, p. 282-286.
2. Ка1п1па Ι. ап4 Тота Μ.Μ., Гзе о£ 1йе йиогезсеп! ргоЬе ΌδΜ ίη зШЛез о£ 1йе 81гис1ига1 ап4 £ипсйопа1 сНапуез оГ 1йе егу!йгосу1е тетЬгапе, I. Пиогезсепсе. 2004, уо1. 14, р. 41-47.2. Ka1n1pa Ι. ap4 Tota Μ.Μ., Gze about £ 1 yyogezeps! Proof of Proof of Diseases of Proliferation and Disease of Sinensis. 2004, wo. 14, p. 41-47.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201200332A EA020769B1 (en) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Method for diagnosis of cardiovascular diseases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201200332A EA020769B1 (en) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Method for diagnosis of cardiovascular diseases |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201200332A1 EA201200332A1 (en) | 2013-08-30 |
| EA020769B1 true EA020769B1 (en) | 2015-01-30 |
Family
ID=49036116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201200332A EA020769B1 (en) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Method for diagnosis of cardiovascular diseases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA020769B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2276788C2 (en) * | 2003-10-17 | 2006-05-20 | Равиля Ризовна Якубова | Spectropolarimetric express method of estimation of degree of heaviness of condition of patients based on usage of blood serum |
-
2012
- 2012-02-01 EA EA201200332A patent/EA020769B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2276788C2 (en) * | 2003-10-17 | 2006-05-20 | Равиля Ризовна Якубова | Spectropolarimetric express method of estimation of degree of heaviness of condition of patients based on usage of blood serum |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Н.А. Немконич и др. Спектроскопия молекулярного эффекта Штарка дифлавонола и неоднородное уширение его электронных спектров в мембранах эритроцитов. Оптика и спектроскопия, 2011, том 110, No. 4, с. 581, левая кол. * |
| Приезжев Л.В. и др. Лазерная диагностика в биологии и медицине. Москва, Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1989, с. 211, абз. 2-3, с. 212, абз. 3, с. 216, абз. 2, рис. 7.9 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201200332A1 (en) | 2013-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | A red emitting mitochondria-targeted AIE probe as an indicator for membrane potential and mouse sperm activity | |
| Shrirao et al. | Autofluorescence of blood and its application in biomedical and clinical research | |
| AU2007325650B2 (en) | Oxidation resistant indicator molecules | |
| Roberts et al. | Non-invasive imaging of skin physiology and percutaneous penetration using fluorescence spectral and lifetime imaging with multiphoton and confocal microscopy | |
| Zhang et al. | Rationally designed organelle-specific thermally activated delayed fluorescence small molecule organic probes for time-resolved biological applications | |
| Alfano et al. | Light sheds light on cancer--distinguishing malignant tumors from benign tissues and tumors. | |
| Izquierdo et al. | Dual use of porphyrazines as sensitizers and viscosity markers in photodynamic therapy | |
| Matsui et al. | A near-infrared fluorescent calcium probe: a new tool for intracellular multicolour Ca 2+ imaging | |
| Marchesini et al. | Light-induced fluorescence spectroscopy of adenomas, adenocarcinomas and non-neoplastic mucosa in human colon I. In vitro measurements | |
| Salama et al. | Simultaneous optical mapping of intracellular free calcium and action potentials from Langendorff perfused hearts | |
| Zvarik et al. | Fluorescence characteristics of human urine from normal individuals and ovarian cancer patients | |
| Niu et al. | A three-channel fluorescent probe to image mitochondrial stress | |
| Plotegher et al. | NADH fluorescence lifetime is an endogenous reporter of α-synuclein aggregation in live cells | |
| Wang et al. | Rational design of a novel mitochondrial-targeted near-infrared fluorescent pH probe for imaging in living cells and in vivo | |
| Dahal et al. | A NIR-emitting cyanine with large Stokes shifts for live cell imaging: large impact of the phenol group on emission | |
| WO2020108479A1 (en) | Probes for selective thiol detection | |
| Yue et al. | Tracing the molecular dynamics of living mitochondria under phototherapy via surface-enhanced Raman scattering spectroscopy | |
| CN111875561A (en) | Naphthalene derivative two-photon probe for specifically recognizing selenocysteine and preparation and application thereof | |
| Kashima et al. | Photoactivatable fluorophores for durable labelling of individual cells | |
| Zhang et al. | A novel quinoline-based fluorescent probe for real-time monitoring of Cys in glioma | |
| Urayama et al. | Fluorescence lifetime imaging microscopy of endogenous biological fluorescence | |
| Insińska-Rak et al. | 5-Deazaalloxazine as photosensitizer of singlet oxygen and potential redox-sensitive agent | |
| EA020769B1 (en) | Method for diagnosis of cardiovascular diseases | |
| KR20170110496A (en) | New compounds or pharmaceutically acceptable salt thereof selective for amyloid-β plaque and method for imaging amyloid-β plaque in vivo using the same | |
| Schneckenburger et al. | Time-gated spectroscopy of intrinsic fluorophores in cells and tissues |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |