光化学反応に基づく選択的局所診断治療用細径カテーテル・レーザーアプリケータの開発

基于光化学反应的选择性局部诊断治疗小直径导管和激光治疗器的研制

• 批准号: 12878174
• 负责人: 南谷 晴之
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12878174/
• 关键词: 光化学診断; 光化学治療; 光化学反応; 光ファイバ; カテーテル; ポルフィリン; レーザー; 活性酸素; Pdポルフィリン; 燐光; 酸素センサ

ファイバ導光路にレーザー光を導光し、その先端部で光化学反応に基づく活性酸素産生、蛍光・燐光放射を起こさせ、局所的に治療・診断効果を上げる2種類の細径カテーテル・レーザーアプリケータを開発した。(1)単一の導光ファイバと複数受光ファイバを同心状に配置した光学系(直径3mm)を有し、Nd : YAGレーザー第2高調波(Nd : YAG-SHG、波長532nm、パルス半値幅6nsec、周波数10Hz)を導光し励起光を対象に照射し、放射蛍光を受光するもので光化学診断・治療(Photodynamic Diagnosis＆Therapy : PDD&PDT)に供した。腫瘍親和性をもつ光感受性物質Zn coproporphyrinIIIを肺小細胞癌MS-1に投与し、癌細胞に蓄積した時点でNd : YAG-SHGで励起すると癌細胞に蓄積した光感受性物質から578nmの蛍光が放射され、レーザー照射を継続すると活性酸素の産生により細胞死が誘導された。他の1つは、(2)光ファイバ先端に光感受性物質をドープしたシリコン系ポリマーをUV接合してセンシング素子とする分子・イオンセンサである。導光ファイバと受光ファイバは同一のもの(直径1mm)であり、手元で分岐され励起光源と高感度光検出器に結合している。生体組織中の酸素分圧を計測するためにPdポルフィリンを酸素透過性の高いポリマーにドープした光ファイバセンサを開発した。Nd : YAG-SHGで励起するとPdポルフィリンから波長620nmの燐光が放射されるが、Pdポルフィリンに酸素分子が結合すると燐光の消光分子として働き、燐光強度は小さく、燐光寿命は短くなる。燐光減衰波形(Stern-Volmerの式)をPCプロセッサに取り込み波形解析し、燐光寿命から酸素分圧を求めることができる。ファイバカテーテル型酸素センサをラットの動静脈に挿入して酸素分圧を計測したところ、高精度、短時間応答で本センサの有効性が示された。

我们已经开发了两种类型的薄直径导管和激光施加器，它们通过光学化学反应，在激光束的尖端引导激光通过纤维光导向路径，并在激光束的尖端产生活跃的氧气产生，并增加局部处理和诊断效果。 (1) It has an optical system (diameter 3 mm) in which a single optical guide fiber and multiple optical fibers are arranged concentrically, and is then guided by the second harmonic Nd:YAG laser (Nd:YAG-SHG, wavelength 532 nm, half-pulse width 6 nsec, frequency 10 Hz) to irradiate the excitation light onto the target, and receives radiation fluorescence, and subjected to光动力诊断与治疗（PDD＆PDT）。当对MS-1小细胞肺癌中施用光敏性物质Zn codoproporphyrin III，并且在癌细胞中积累了肿瘤亲和力时，进行ND：YAG-SHG的激发时，将578 nm的荧光进行了578 nm的荧光，从癌细胞中积累的光敏化物质会累积，当Laser Extradiation Cyliriation Orivery的生产是由激活的产生的。另一个是（2）一个分子/离子传感器，其中（1）紫外线粘合硅的聚合物在光纤尖端上掺有光敏材料以用作感应元件。光学导向器和光学接收器的直径相同（直径为1 mm），并在手动分支并耦合到激发光源和高灵敏度光电探测器。为了测量活组织中氧的部分压力，我们开发了一种光纤传感器，其中PD卟啉被掺入具有高氧透气性的聚合物中。当使用ND：YAG-SHG激发时，从PD卟啉发出了波长为620 nm的磷光，但是当氧分子与PD卟啉结合时，磷光强度很小，并且磷光寿命缩短。可以将磷光衰减波形（船尾 -​​ 伏尔默配方）进口到PC处理器中，并且可以从磷光寿命中确定氧的部分压力。当将纤维导管型氧气传感器插入到动静脉大鼠中并测量氧的部分压力时，表明该传感器的有效性是具有很高的精度和短反应的。

项目成果

南谷晴之,松本邦裕,金敬昊: "薄膜導波路型バイオケミカルセンサ-グルコースおよびコレステロール濃度測定の高感度化と時間短縮化-"電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌). Vol.121-C No.2. 445-453 (2001)

Haruyuki Minamitani、Kunihiro Matsumoto、Takahiro Kim：“薄膜波导型生化传感器 - 葡萄糖和胆固醇浓度测量的灵敏度更高、时间更短” IEEJ Transactions C（电子、信息和系统部门期刊）第 121 卷 -C 第 2 期。 445-453（2001）

T.Nagao, K.Matsuzaki, M.Takahshi, Y.Imazeki, H.Minamitani: "Quantitative analysis for intracellular distribution of photosensitizer using confocal laser scanning microscope"IEICE Transactions on Information and Systems. Vol.E85-D, No.1. 152-159 (2002)

T.Nagao、K.Matsuzaki、M.Takahshi、Y.Imazeki、H.Minamitani：“使用共焦激光扫描显微镜对光敏剂的细胞内分布进行定量分析”IEICE 信息与系统交易。

松崎和喜, 長尾朋和, 高橋未帆, 関塚永一, 大塩力, 南谷晴之: "光化学治療の殺細胞効果におけるカルシウムイオン動態の解析"第10回バイオイメージング学会学術講演会要旨集. 2001. 140-141 (2001)

Kazuyoshi Matsuzaki、Tomokazu Nagao、Miho Takahashi、Eiichi Sekizuka、Riki Oshio、Haruyuki Minamitani：“光化学疗法细胞杀伤作用中的钙离子动力学分析”生物影像学会第十届学术会议摘要。140-。 141（2001）

塚田孝祐, 長谷憲多朗, 関塚永一, 大塩力, 南谷晴之: "光励起による臓器微小循環の血流動態および酸素分圧計測"電気学会論文誌C. Vo1.121-C, No.9. 1415-1421 (2001)

Kosuke Tsukada、Kentaro Hase、Eiichi Sekizuka、Chikara Oshio、Haruyuki Minamitani：“通过光激励测量器官微循环中的血流动力学和氧分压”，日本电气工程师学会会刊 C. Vo1.121-C，No .9.1415-1421（2001）

Y.Imazeki, T.Nagao, E.Sekizuka, C.Oshio, H.Minamitani: "Analysis of platelet thrombus formation mechanism by photodynamic therapy-Influence to VSD effect by leukocytes"Microcirculation Annual. 2001. 93-94 (2001)

Y.Imazeki、T.Nagao、E.Sekizuka、C.Oshio、H.Minamitani：“光动力疗法血小板血栓形成机制分析-白细胞对VSD效应的影响”微循环年鉴。