Svetelný zdroj s homogénnosťou svetelného poľa, najmä na navodenie a monitorovanie fotodynamického javu in vitro

Číslo patentu: 288148

Dátum: 13.11.2013

Autori: Kolářová Hana, Bajgar Robert

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Svetelný zdroj s homogénnosťou svetelného poľa, najmä na navodenie a monitorovanie fotodynamického javu in vitro, tvorený telesom (1) upraveným na umiestnenie úložiska (3) analyzovanej vzorky a obsahujúcim súpravu LED diód (5), kde sú LED diódy (5) osadené v telese (1) do kruhu po obvode úložiska (3) minimálne v jednej horizontálnej rovine, pričom sú smerované do stredu šikmo nadol do analyzovanej oblasti (O).

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka usporiadania svetelného zdroja s homogénnosť ou svetelného poľa, najmä na navodenie a monitorovanie fotodynamického javu in vitro, určeného predovšetkým na liečbu nádorových ochorení pomocou fotodynamickej terapie.Fotodynamická terapia (PDT) je vedľa chemoterapie, rádioterapie a imunoterapie ďalšou možnosťou liečby nádorového ochorenia. Ide o fotochemoterapiu, ktorá predstavuje kombinované použitie fotodynamickej aktívnej látky, t. j. senzíbilizátora a svetla za prítomnosti kyslíka. Princíp tejto liečby nádorovje založený na celkovom alebo vonkajšom podaní fotodynamickej aktívnej látky s následným ožiarením ultrafialovými lúčmi (UVA) alebo viditeľným žiarením, t. j. svetlom. Fotosenzitizujúca látka sa po určitom čase selektívne akumuluje v nádore a potom je vykonané ožiarenie svetlom s vhodnou vlnovou dlžkou zhodnou s absorpčným maximom senzíbilizátora. Fyzikálnou podstatou fotodynamickej terapie je prenos energie alebo elektrónu z excitovanej molekuly senzíbilizátora na molekulu kyslíka alebo iný substrát sprevádzaný vznikom reaktívnych foriem kyslíka alebo voľných radikálov. Doba života týchto produktov v bunkovom prostredí je veľmi krátka, pretože veľmi rýchlo reagujú s okolitými biomolekulami. Podľa závislosti od veľkosti takto navodených zmien v ich molekulámej štruktúre a teda miery bunkového poškodenia, môže dôjsť k naštartovaniu viacerých bankových procesov vedúcich k zániku bunky.V predklinickej výskumnej fáze sa pri štúdiu efektívnosti tohto druhu terapie využívajú rôzne nádorové a nenádorové bunkové kultúry, kultivované napríklad na Petriho miskách. Ako zdroje svetelnej energie sa na aktiváciu senzíbilizátora najčastejšie používa laserové alebo diódove svetlo. Na vytvorenie širšej ožarovacej plochy sa často umiestňuje medzi laserový lúč a skúmaný objekt optický difúzer. Zo svetla pochádzajúceho z LED diódje dosiahnuté osvetľovacie pole rôznym usporiadaním niekoľkých LED diód, vytvárajúcich rôznu mieru homogenity svetelného toku na aplikácie, tak na aplikácie in vivo, ako je opísané napríklad v dokumentoch KR 20090055891, EP 2044974, US 2009088824, CNl 012 l 4403, US 2007239233, US 2007225778,WO 02098508, WO 2005035058, WO 932 l 842, ako aj na aplikácie in vitro, ako vyplýva z dokumentov DE 102008008875, CZ 2006-813 A 1 alebo WO 9321842. Usporiadanie diód v ožarovačoch je bud náhodné alebo v radoch s rovnakou, alebo rozdielnou vzájomnou vzdialenosťou.Vhodné usporiadanie diód spojené so vznikom homogénneho svetelného poľa je riešené len v niekoľkých spisoch, napríklad vo WO 2005035058 alebo CZ 2006-813 Al, ktoré riešia problém homogenity pri ožarovaní zhora. LED diódy v týchto riešeniach sú usporiadané v hexagonálnom tvare, kde sú v konštantnej vzdialenosti proti sebe upevnené na podložke nad úložiskom. Analýza vzorky sa bežne vykonáva detekciou signálu pomocou detekčného zariadenia umiestneného nad vzorkou alebo pod vzorkou. Nevýhodou týchto riešeníje,že analýzu výsledného účinku fotodynamickej terapie in vitro, t. j. stanovenie celkového množstva oxidované látky, je možné vykonávať až po určitom čase ožiarenia. Veľmi často používaným a obľúbeným detektorom je totiž chemická značka, ktorá sa po preniknutí do buniek ajej oxidácii premieňa na fluorescenčný produkt,ktorého celkový výťažok možno ľahko stanoviť pomocou komerčne dostupných fluorescenčných spektrofotometrov alebo readerov. Z dôvodu rýchlych fotofyzikálno-chemických zmien spojených so vznikom reaktívnych foriem kyslíka a samotnej autofotooxidácie detekčnej značkyje žiaduce, aby meranie prebiehalo kontinuálne v čase.Úlohou predkladaného vynálezu je predstaviť na využívanie taký svetelný zdroj, ktorý by bol konštrukčne pomeme jednoduchý, poskytoval svetlo s rovnomemým svetelným tokom a zároveň umožňoval kontinuálne monitorovanie produktov vzniknutých pri fotodynamickom jave pomocou komerčne dostupných spektrofotometrov alebo readerov.Stanovený cieľ je do značnej miery dosiahnutý vynálezom, ktorým je svetelný zdroj s homogénnosťou svetelného poľa, najmä na navodenie a monitorovanie fotodynamického javu in vitro, tvorený telesom upraveným na umiestnenie úložiska analyzovanej vzorky a obsahujúci súpravu LED diód. Podstata riešenia je v tom, že LED diódy sú osadené v telese do kruhu po obvode úložiska minimálne vjednej horizontálnej rovine, pričom sú smerované do stredu šikmo nadol do analyzovanej oblasti (O).Vo výhodnom uskutočnení sú LED diódy v telese vyberateľne osadené a v stredovej časti telesa je vytvorené kruhové vybranie, ktorého dno má priechodný otvor s obvodovým osadením na umiestnenie úložiska analyzovanej vzorky, pričom V bočných stenách vybrania sú osadené pätíce na upevnenie LED diód.V optimálnom prípade sú LED diódy rozmiestnené po obvode vybrania a paralelne zapojené, pričom spojovacie vodiče ich pätíc sú vyvedené bočne mimo telesa.Hlavnou výhodou nového konštrukčného riešenia svetelného zdroja je, že umožňuje kontínuálne monitorovanie produktov vznikajúcich pri fotodynamickom jave. Ďalšou výhodou je, že LED diódy sú ľahko vyberateľné a že len vysunutím a zasunutím je možné tieto jednoducho vymeniť za iné LED diódy s inými vyžarovacími charakteristikami. Nezanedbateľnými prednosťami zariadenia je jeho nízka obstarávacía cena, malé rozmery a minimálna energetická náročnosť prevádzky.Prehľad obrázkov na výkresochKonkrétny priklad konštrukčného uskutočnenia svetelného zdroja je objasnený pomocou priložených vý kresov, kdeobr. l je pohľad na svetelný zdroj zhora, obr. 2 je vertikálny osový rez svetelným zdrojom z obr. l, obr. 3 je schéma elektrického zapojenia LED diód, obr. 4 je pohľad na svetelný zdroj zhora so znázomením rozloženia analyzovaných oblastí, ąobr. 5 je schéma na výpočet minimálnych horizontálnych vyžarovacích uhlov (7) LED diód na dosiahnutie maximálnej homogenity svetelného poľa pre zvolenú analyzovanú oblasť.Svetelný zdroj podľa vynálezu je V základnom uskutočnení podľa obr. l a obr. 2 tvorený doskovitým telesom l, výhodne obdlžnikového tvaru, v stredovej časti ktorého je vytvorené kruhové vybranie g, ktorého dno zl je vybavené priechodným otvorom ga s obvodovým osadením Q na umiestnenie úložiska 3 analyzovanej vzorky, napríklad Petriho misky. V bočných stenách a vybrania z sú osadené pâtice A s LED diódami 5 smerované do stredu šikmo nadol. Pätica i i LED diódy i sú pravidelne rozmiestnené po obvode vybrania g a sú paralelne zapojené podľa zobrazenia na obr. 3, pričom spojovacie vodiče g, ich pätíc Q sú vyvedené bočne mimo telesa l.Na dosiahnutie rovnomemého dopadu svetla zo sústavy LED diód 5 na zvolenú snímanú analyzovanou oblasť Q s priemerom g, znázomenú na obr. 4, je nutné dodržať minimálny horizontálny vyžarovací uhol 1,ktorého veľkosť je vypočítaná zo vzorcaa pre výpočet minimálneho vettikálneho vyžarovacieho uhlu g platí vzoreckde g/Z -je polomer analyzovanej oblasti Q, r/2 - je vzdialenosť medzi priemetom vrcholu vyžarovacieho kužeľa LED diódy 5 do roviny analyzovanej oblasti Q a stredom tejto oblasti, s -je vzdialenosť medzi vrcholom vyžarovacieho kužeľu LED diódy 5 od jeho priemetu do roviny analyzovanej oblasti Q.Objasňuj úce schémy na výpočet minimálnych vyžarovacích uhlov g,y LED diód 5 vo vertikálnom a horizontálnom smere sú ďalej znázomené na obr. 2 a obr. 5.Účinnosť a funkčnosť svetelného zdroja bola testovaná pre súčasne komerčne vyrábané vysoko svietivé LED diódy 5 s priemerom 3 a 5 mm s vyžarovacími uhlami v rozmedzí hodnôt 15 ° až l 75 ° a s emitáciou žiarenia v rozsahu vlnových dĺžok 300 - l 100 nm. Na usporiadanie poľa 25 diód podľa obr. l s vyžarovacím vrcholom vo vzdialenosti r/2 25 mm od stredu vzorkovanej oblasti Q bola vytvorená homogénne ožiarená plocha na detekčné oblasti O o priemere g 19,6 mm obsahujúce štyri kruhové oblasti s priemerom m 6,8 mm, pričom sa použilo nastavenie analyzátora na čítanie z 96-tich-jamkových rozbory doštičiek. Pre vyžarovací uhol LED diód 5 vo vertikálnom smere bola optimálna hodnota uhla minimálne y 42,2 a pre vyžarovací uhol v horizontálnom smere minimálne a l 2,6 °.Pri potrebe dosiahnutia homogénneho osvetlenia väčšej oblasti vzorky, napríklad s priemerom 35 mm u Petriho misiek, bolo nutné vybrať LED diódy i s minimálnym vyžarovacím uhlom y 87,2 °.Na navodenie fotodynamického javu v bunkách možno potom využiť podľa závislosti od použitého senzibilizátora rôzne LED diódy á odlišujúce sa v spektre vyžarovaných vlnových dlžok tak, ako je opísané v spise CZ 2006-813 Al.Opísané uskutočnenie nie je jediným možným riešením podľa vynálezu, lebo bez vplyvu na jeho podstatu môže byť riešená vlastná konštrukcia telesa l iným spôsobom a môže byť použitý iný počet LED diód j podľa veľkosti vzorkovanej oblasti Q. LED diódy á nemusia byť pritom usporiadané iba vjednej horizontálnej rovine, ale na väčšie analyzované oblasti Q a pri potrebe dosiahnutia väčšej svetelnej intenzity môžu byt umiestnené v niekoľkých radoch nad sebou.Svetelný zdroj podľa vynálezu možno použit na sledovanie fotodynamických zmien metódami in vitro,najmä na fotodynamickú terapiu, ktorá sa používa na deštrukciu nádorových buniek pomocou singletového kyslíka a iných radíkálov vznikajúcich v nádorovom tkanive po jej ožiarení svetlom.l. Svetelný zdroj s homogénnosťou svetelného poľa, najmä na navodenie a monitorovanie fotodynamického javu in vitro, tvorený telesom (l) upraveným na umiestnenie úložiska (3) analyzovanej vzorky a obsahujúcim súpravu LED diód (5), v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že LED diódy (5) sú osadené v telese (1) do kruhu po obvode úložiska (3) minimálne v jednej horizontálnej rovine, pričom sú smerované do stredu šikmo nadol do analyzovanej oblasti (O).2. Svetelný zdroj podľa nároku l, v y z n a č uj ú ci s a tý m , že LED diódy (5) sú v telese (l) vyberateľne osadené.3. Svetelný zdroj podľa nárokov l a 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že v stredovej časti telesa (l) je vytvorené kruhové vybranie (2), ktorého dno (2 l) má priechodný otvor (22) s obvodovým osadením (23) na umiestnenie úložiska (3) analyzovanej vzorky, pričom v bočných stenách (24) vyberania (2) sú osadené pätice (4) na upevnenie LED diód (5).4. Svetelný zdroj podľa nároku 3, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že LED diódy (5) sú ronníestnené po obvode vybrania (2) a paralelne zapojené, pričom spojovacie vodiče (41) ich pätíc (4) sú vyvedené bočne mimo telesa.

MPK / Značky

MPK: A61N 5/06

Značky: zdroj, světelného, homogénnosťou, fotodynamického, navodenie, poľa, najmä, světelný, monitorovanie, vitro

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-288148-svetelny-zdroj-s-homogennostou-svetelneho-pola-najma-na-navodenie-a-monitorovanie-fotodynamickeho-javu-in-vitro.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Svetelný zdroj s homogénnosťou svetelného poľa, najmä na navodenie a monitorovanie fotodynamického javu in vitro</a>

Podobne patenty