Способ фотодинамической терапии опухоли наружного органа

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ОПУХОЛИ НАРУЖНОГО ОРГАНА(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук БеларусиИнститут прикладных проблем физики и биофизики Национальной академии наук Украины(72) Авторы Асимов Мустафо МухамедовичАсимов Рустам МустафовичРубинов Анатолий НиколаевичМамилов Сергей АлександровичПлаксий Юрий Степанович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук БеларусиИнститут прикладных проблем физики и биофизики Национальной академии наук Украины(57) Способ фотодинамической терапии опухоли наружного органа, включающий введение фотосенсибилизатора в зону опухолевой ткани и воздействие на нее лазерным излучением одновременно при двух длинах волн, выбранных таким образом, чтобы одна обеспечивала возбуждение фотосенсибилизатора, а вторая - насыщение плазмы артериальной крови кислородом, отличающийся тем, что дополнительно в зоне опухолевой ткани поддерживают температуру 42-43 С. Изобретение относится к области медицины, в частности к лечению онкологических заболеваний наружных органов человека. Известен способ фотодинамической терапии (ФДТ) онкологических заболеваний,включающий введение фотосенсибилизатора, источника света и кислорода, что и обеспечивает фотохимически индуцированное разрушение клеток 1. В известном способе пациенту внутривенно вводят раствор фотосенсибилизатора, который концентрируется в опухоли. Затем фотосенсибилизатор возбуждают низкоинтенсивным лазерным излучением. В результате фотохимической реакции фотосенсибилизатора с окружающими опухоль молекулами кислорода образуется высокотоксичный для раковых клеток синглетный кислород. Недостатком способа является низкая эффективность лечения, обусловленная тем, что поскольку раковые клетки растут быстрее, чем клетки, ответственные за образование новых кровеносных капилляров, то в зоне опухолевой ткани образуется дефицит молекул кислорода, который увеличивается во время сеанса ФДТ, это приводит к гипоксии в зоне облучения 2. 11241 1 2008.10.30 Ближайшей по техническому решению к предлагаемому способу является двухцветная лазерная фотодинамическая терапия опухолей, основанная на введении фотосенсибилизатора в зону опухолевой ткани и одновременном воздействии лазерным излучением при двух различных длинах волн 3 - прототип. Причем длины волн лазерного излучения подбираются таким образом, чтобы обеспечить одновременное воздействие на фотосенсибилизатор и оксигемоглобин крови. Использование второй длины волны излучения лазера вызывает фотодиссоциацию оксигемоглобина и тем самым способствует повышению локальной концентрации молекулярного кислорода в зоне облучения. Таким образом, дополнительная подпитка свободным молекулярным кислородом значительно улучшает терапевтический эффект способа ФДТ. Существенным недостатком способа является невысокий его терапевтический эффект из-за низкого квантового выхода фотодиссоциации оксигемоглобина, который не превышает 104. Задачей изобретения является повышение эффективности способа фотодинамической терапии онкологических заболеваний. Поставленная задача решается следующим образом. В способе фотодинамической терапии опухоли наружного органа, основанном на введении фотосенсибилизатора в зону опухолевой ткани и одновременном воздействии лазерным излучением при двух длинах волны, температуру в зоне опухолевой ткани повышают до 42-43 С и поддерживают ее в течение всего периода облучения. Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, полученными авторами на основе экспериментальных исследований, где на фиг. 1 изображена диаграмма изменения степени насыщения оксигемоглобином артериальной крови в кожном кровеносном сосуде во время воздействия на него лазерным излучением с 638 мкм при нормальной температуре тела -36 С на фиг. 2 изображена зависимость изменения величины насыщения артериальной крови оксигемоглобином от температуры в зоне воздействия лазерным излучением. В основе возможности воздействия на величину локальной концентрации свободного молекулярного кислорода в зоне опухоли лежит использование явления зависимости квантового выхода фотодиссоциации оксигемоглобина крови от температуры. В экспериментах 5 было показано, что квантовый выход фотодиссоциации оксигемоглобина при температуре 40 С в 2,7 раза превышает квантовый выход при 20 С. Экспериментального подтверждения зависимости квантового выхода фотодиссоциации оксигемоглобина крови от температурыдо настоящего времени не было получено. Это обстоятельство не позволяло использовать явление зависимости квантового выхода фотодиссоциации оксигемоглобина при разработке новых способов лечения в лазерной медицине. Нами впервые проведены экспериментальные исследованиязависимости квантового выхода фотодиссоциации оксигемоглобина по изменению сатурации (степени насыщения оксигемоглобином) артериальной крови в кожных кровеносных сосудах. Измерения температурной зависимости сатурации оксигемоглобином крови в кожных кровеносных сосудах проводились следующим образом. Рука пациента от локтя полностью погружается в воду и термостабилизируется в таком положении в течение 15-20 мин. Температура воды удерживается постоянной, по мере необходимости добавляемыми порциями воды. Термометр прижимается к коже, таким образом, контролируется температура поверхности руки. По истечении времени пальцы высовываются из воды, а остальная часть руки остается погруженной в воду. Двухволновый пульсоксиметрический датчик располагался на указательном пальце левой руки, охватывая первые две фаланги, непосредственно измерения проводятся на первой фаланге, чуть ниже ногтя. Лазерное излучение направлялось в область сустава между второй и третьей фалангами. Расстояние между точками облучения и измерения порядка 3-3,5 см. В эксперименте использовался гелий неоновый (-) лазер с длиной волны излучения 632 нм и мощностью 20 мВт. 2 11241 1 2008.10.30 Измерения сатурации проводились с помощью высокочувствительного многоканального пульсоксиметр - спектрофотометра. Для повышения точности определения сатурации артериальной крови кислородом производился углубленный анализ фотоплетизмограммы. В стандартных пульсоксиметрах для определения сатурации используются всего две точки на периоде пульсограммы - максимум и минимум. В результате этого точность таких систем составляет порядка 1,5-2 . Использование всего массива экспериментальных точек и соответствующая обработка обеспечивали определение величины сатурации с точностью порядка 0,3-0,5 . При облучении третьей фаланги излучением - лазера наблюдается снижение уровня сатурации оксигемоглобина артериальной крови в кожных кровеносных сосудах. Как видно из диаграммы, на фиг. 1 при воздействии излучением лазера величина сатурации снижается, что свидетельствует о высвобождении кислорода в зоне воздействия в результате фотодиссоциации оксигемоглобина. Причем высвобождение кислорода происходит одновременно с началом облучения и продолжается на протяжении всего периода воздействия лазерным излучением, как это видно из фиг. 1. Снижение уровня сатурации артериальной крови при воздействии лазерным излучением связано с фотодиссоциацией оксигемоглобина, что обеспечивает повышение локальной концентрации свободного молекулярного кислорода в ткани. Изменение уровня сатурации артериальной крови связано с зависимостью квантового выхода фотодиссоциации оксигемоглобина от температуры. Как видно из фиг. 2, при температуры порядка 29 С изменения в величине сатурации не наблюдается, а при повышении температуры она растет, достигая своей максимальной величины около 42-43 С. Таким образом, при повышении температуры тела в зоне воздействия лазерным излучением, равной до 42-43 С, достигается максимальное увеличение локальной концентрации свободного молекулярного кислорода в ткани. Это явление и обеспечивает повышение эффективности способа фотодинамической терапии онкологических заболеваний, где кислород является составной частью и обязательным компонентом фотодинамической реакции.. - . 85. -6. - 1993. - . 443-456. 2. Стратонников , Лощенов В.Б., Дуплик А.Ю., Конов В.И. Российский химический журнал. - Т. 42. - 1998. - С. 53-67. 3. Джагаров Б.М., Жаврид Э.А., Истомин Ю.П., Чалов В.Н. Двухцветная лазерная фотодинамическая терапия опухолей // Жур. прикл. спектр. - Т. 68. - 2001. - С. 151-153. 4. Джагаров Б.М., Чирвонный , Гуринович Г.П. Пикосекундная спектроскопия и фотохимия биомолекул // Под ред. Летохова. - М. - 1987. - С. 180-212. 5.. ,. .//. - . 252. . 22. - 1977. - . 7955-7958. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4