Fluorescentna tomografija je tehnika snimanja koja se uglavnom koristi u in vivo dijagnostici. Temelji se na upotrebi fluorescentnog boje koji služe kao biomarkeri. Tehnika se sada uglavnom koristi u istraživanjima ili prenatalnim studijama.
Što je fluorescentna tomografija?
Fluorescentna tomografija otkriva i kvantificira trodimenzionalnu distribucija fluorescentnih biomarkera u biološkim tkivima. Slika prikazuje injekciju biomarkera. Fluorescentna tomografija otkriva i kvantificira trodimenzionalnu distribucija fluorescentnih biomarkera u biološkim tkivima. Takozvani fluorofori, odnosno fluorescentne tvari, prvo apsorbiraju elektromagnetsko zračenje u blizini infracrvenog područja. Zatim ponovno emitiraju zračenje u nešto nižem energetskom stanju. Takvo ponašanje biomolekula naziva se fluorescencija. The apsorpcija a emisija se odvija u području valnih duljina između 700 - 900 nm elektromagnetskog spektra. Polimetini se obično koriste kao fluorofori. Ovi su boje koji imaju konjugirajuće elektronske parove u molekuli i na taj su način sposobni prihvatiti fotone da pobude elektrone. Tada se ta energija ponovno oslobađa s emisijom svjetlosti i stvaranjem topline. Kako fluorescentna boja svijetli, njezin distribucija u tijelu može se vizualizirati. Fluorofori se, poput kontrastnih sredstava, koriste u drugim postupcima snimanja. Mogu se primijeniti intravenozno ili oralno, ovisno o području primjene. Fluorescentna tomografija također je prikladna za upotrebu u molekularnom snimanju.
Funkcija, učinak i ciljevi
Primjena fluorescentne tomografije obično se odvija u blizini infracrvenog područja, jer kratkovalna infracrvena svjetlost može lako prijeći tjelesno tkivo. Samo voda i hemoglobin sposobni su apsorbirati zračenje u ovom rasponu valnih duljina. U tipičnom tkivu, hemoglobin odgovoran je za otprilike 34 do 64 posto apsorpcija. Stoga je on odlučujući faktor za ovaj postupak. Postoji spektralni prozor u rasponu od 700 do 900 nanometara. Zračenje fluorescentnog boje također leži u ovom rasponu valnih duljina. Stoga kratkovalna infracrvena svjetlost može dobro prodrijeti u biološko tkivo. Preostali apsorpcija i raspršivanje zračenja ograničavajući su čimbenici metode, pa je njezina primjena ograničena na male količine tkiva. Fluorofori koji se danas koriste uglavnom su fluorescentne boje iz polimetinske skupine. Međutim, budući da se te boje polako uništavaju nakon izlaganja, njihova primjena je znatno ograničena. Kao alternativa mogu se koristiti kvantne točke izrađene od poluvodičkih materijala. To su nanotijela, ali mogu sadržavati selen, arsen i kadmium, pa se njihova primjena kod ljudi mora načelno isključiti. Proteini, oligonukleidi ili peptidi djeluju kao ligandi za konjugaciju s fluorescentnim bojama. U iznimnim slučajevima koriste se i nekonjugirane fluorescentne boje. Na primjer, fluorescentna boja "indocyanine green" korištena je u ljudi kao kontrastno sredstvo in angiografija od 1959. Konjugirani fluorescentni biomarkeri trenutno nisu odobreni kod ljudi. Stoga se za istraživanja primjene fluorescentne tomografije danas izvode samo pokusi na životinjama. U tim se pokusima fluorescentni biomarker primjenjuje intravenozno, a zatim se na vremenski riješen način ispituje raspodjela boje i njeno nakupljanje u istraženom tkivu. Površina tijela životinje skenira se NIR laserom. Tijekom ovog postupka kamera bilježi zračenje koje emitira fluorescentni biomarker i sastavlja slike u 3D film. To omogućuje praćenje puta biomarkera. Istodobno, volumen obilježenog tkiva također se može zabilježiti, što omogućuje procjenu može li se raditi o tumorskom tkivu. Danas se fluorescentna tomografija koristi na razne načine u pretkliničkim studijama. Međutim, intenzivno se radi i na mogućim primjenama u ljudskoj dijagnostici. U tom kontekstu, istražite njegovu primjenu u Raka dijagnostika, posebno za rak dojke, igra istaknutu ulogu. Na primjer, fluorescencija mamografija vjeruje se da potencijalno može biti isplativa i brza metoda probira za rak dojke. Već 2000. godine Schering AG predstavio je modificirani indocijanin zeleni kao kontrastno sredstvo za ovaj postupak. Međutim, odobrenje još nije dostupno. Zahtjev za kontrolu nad limfa protok se također raspravlja. Sljedeće potencijalno područje primjene bila bi uporaba postupka za procjenu rizika u Hrvatskoj Raka bolesnika. Fluorescentna tomografija također ima velik potencijal za rano otkrivanje reumatoida artritis.
Rizici, nuspojave i opasnosti
Fluorescentna tomografija ima nekoliko prednosti u odnosu na neke druge tehnike snimanja. To je vrlo osjetljiva tehnika u kojoj su čak i male količine fluorofora dovoljne za snimanje. Dakle, njegova je osjetljivost usporediva s nuklearnom medicinom PET (pozitronska emisijska tomografija) i SPECT (emisija jednog fotona računarska tomografija). U tom je pogledu čak i superiorniji od MRI (magnetska rezonancija). Nadalje, fluorescentna tomografija vrlo je skup postupak. To se odnosi na ulaganje u opremu i rad opreme, kao i na obavljanje pregleda. Uz to, nema izlaganja zračenju. Nedostatak je, međutim, što se prostorna razlučivost drastično smanjuje s povećanjem dubine tijela zbog velikih gubitaka raspršenja. Stoga se mogu pregledavati samo male površine tkiva. U ljudi, unutarnji organi trenutno se ne može dobro slikati. Međutim, postoje pokušaji ograničavanja učinaka raspršivanja razvojem runtime-selektivnih metoda. U ovom se procesu jako raspršeni fotoni odvajaju od jedino malo raspršenih fotona. Ovaj postupak još nije u potpunosti razvijen. Također je potrebno daljnje istraživanje u razvoju odgovarajućeg fluorescentnog biomarkera. Trenutni fluorescentni biomarkeri nisu odobreni za upotrebu na ljudima. Trenutno korištene boje razgrađuju se izlaganjem svjetlu, što je znatan nedostatak za njihovu upotrebu. Moguće alternative su takozvane kvantne točke izrađene od poluvodičkih materijala. Međutim, zbog njihovog sadržaja otrovnih tvari, kao što su kadmium or arsen, nisu prikladni za upotrebu in vivo dijagnostike kod ljudi.
