Последние разработки в области биофотоники способствуют повышению интереса к неорганическим наночастицам (НЧ), допированным ионами Nd³⁺, из-за их поглощения в ближнем инфракрасном (БИК) спектральном диапазоне. Эти НЧ являются перспективными зондами для глубокой визуализации тканей, в то же время они могут служить локальными термометрами в биологических тканях. Несмотря на хорошие возможности визуализации НЧ с ионами Nd³⁺ в БИК спектральном диапазоне, при изучении внутриклеточного распределения этих НЧ с использованием коммерчески доступных флуоресцентных микроскопических систем возникают трудности из-за ограниченности выбора подходящих детекторов люминесценции. Однако, ионы Nd³⁺ способны преобразовывать БИК излучение в видимый свет, демонстрируя ап-конверсионные свойства. В этой работе мы определили оптимальные параметры для возбуждения ап-конверсионной люминесценции НЧ Nd³⁺: LaF в живых клетках и сравнили распределение НЧ внутри клеток культуры человеческих макрофагов THP-1, полученное двумя методами. Во-первых, путем регистрации ап-конверсионной люминесценции НЧ в видимом диапазоне при многофотонном возбуждении в БИК диапазоне спектра с использованием лазерной сканирующей конфокальной микроскопии и, во-вторых, с использованием просвечивающей электронной микроскопии.

В статье показаны возможности флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований кожи с фотосенсибилизаторами (ФС) хлоринового ряда фотолон и фотодитазин. Изучены закономерности накопления фотосенсибилизатора по данным локальной флуоресцентной спектроскопии в зависимости от фотосенсибилизатора и его дозы, клинической картины и гистологической формы злокачественного новообразования кожи. Показано, что уровень и селективность накопления ФС в опухолевом очаге зависит от дозы фотосенсибилизатора. Так, в исследованиях, включавших 10 пациентов с базальноклеточным раком кожи, после введения фотодитазина в дозе менее 1 мг/кг флуоресцентная контрастность «опухоль/здоровая ткань» варьировала в пределах 1,3-9,5 и в среднем составила 2,8±0,3; у пациентов, которым фотодитазин вводили в дозе от 1 до 1,9 мг/кг, флуоресцентная контрастность варьировала в пределах 1,4-5 и в среднем составила 2,9±0,4. В исследованиях, включавших 127 пациентов, после введения фотолона в дозе 0,7-1 мг/кг среднее значение интенсивности флуоресценции в неизмененной коже составило 6,9±0,3 усл.ед. (мин. 4,6, макс. 12,2), в дозе 1,1-1,4 мг/кг – 8,0±0,3 усл. ед. (мин. 4,6, макс. 12,5), в дозе 1,5-2 мг/кг – 9,9±0,7 усл. ед. (мин. 5,7, макс. 20,3). Также показано, что интенсивность флуоресценции в злокачественном новообразовании кожи при одинаковой дозе фотолона зависит от его клинической формы и гистологической структуры. Так, через 3 ч после введения фотолона в дозе 1,3 мг/кг флуоресцентная контрастность в поверхностной форме рака кожи в среднем составила 2,7±0,5, в узловой – 2,3±0,2, в эрозивно-язвенной – 3,6±0,3. У пациентов с узловой формой плоскоклеточного рака кожи флуоресцентная контрастность после введения фотолона в дозе 1,3 мг/кг была достоверно (p<0,05) выше (в среднем 2,8±0,2), чем при узловой форме базальноклеточного рака кожи после введения фотолона в той же дозе (в среднем 2,1±0,2).

Разработан и внедрен новый способ папиллотомии путем антеградного рассечения большого сосочка двенадцатиперстной кишки высокоэнергетическим излучением гольмиевого (YAG:Ho) лазера. Представлены результаты выполнения антеградной лазерной папиллотомии у 35 пациентов. Все оперативные вмешательства выполнены лапароскопически, показаний для конверсии не было. Применение высокоэнергетического гольмиевого лазерного излучения позволило выполнить адекватную папиллотомию при минимальном риске повреждения окружающих тканей. Исследования показали, что антеградная лазерная папиллотомия выполнима при наличии парапиллярных дивертикулов, выраженной деформации двенадцатиперстной кишки, а также когда ретроградные вмешательства крайне затруднительны или невыполнимы. Показана высокая эффективность применяемой методики (во всех случаях успешно устранен стеноз большого дуоденального сосочка) и отсутствие осложнений и летальных исходов. На основе анализа результатов исследования предложен лечебный алгоритм ведения пациентов со стенозом большого сосочка двенадцатиперстной кишки.

В работе анализируются возможности специальных методов и оборудования когерентной фотоники при работе с многопараметрической информацией. Обратное парафазное кодирование и оперативный анализ многопараметрической информации позволяют реализовать ряд вероятностных алгоритмов. Обосновывается возможность и целесообразность реализации методами фотоники не только корреляционного алгоритма, лежащего в основе голографического распознавания образов, но и универсальных статистических алгоритмов. Проводится сравнительный анализ фотонных систем медицинской диагностики, работающих по широкому классу алгоритмов: поиск прецедента, диагностика соответствия, детерминистская диагностика, алгоритм Байеса. Приводятся экспериментальные результаты по постановке медицинского диагноза и прогнозированию сложных состояний с помощью методов и средств цифровой фотоники. Существенно, что при расширении диапазона вероятностных алгоритмов удается сохранить известные достоинства голографического метода: многомерность, оперативность, рекордно высокую информационную емкость и быстродействие, наглядность и гибкость представления результата. Описанные методы приобретают особую актуальность в связи с появлением первых образцов фотонных процессоров.

Бесконтактная оптическая диагностика структурных нарушений глаза обладает рядом преимуществ: высокая скорость, точность и большой спектр параметров, доступных для анализа. В работе представлены результаты исследований фотолюминесценции фиброзной оболочки глаза, возбуждаемой поляризованным светом, в зависимости от внутриглазного давления. В эксперименте применяли деэпителизированные глаза кролика с искусственно повышенным офтальмотонусом до 50 мм рт.ст. При этом склеру и роговицу освещали линейно поляризованным светом на длинах волн 250, 350 и 450 нм, возбуждая фотолюминесценцию в диапазоне длин волн до 700 нм. Были получены кои кросс-поляризованные спектры фотолюминесценции, возбуждаемые линейно поляризованным светом. При возбуждении поляризованным светом фотолюминесценция роговицы оказалась частично поляризованной. В зависимости от длины волны фотолюминесценции степень поляризации изменяется от 0,2 до 0,35. Показано, что степень поляризации фотолюминесценции роговицы глазапривозбуждении линейно поляризованным светом можно рассматривать в качестве измеряемого параметра для оценки состояния внутриглазного давления. Показано, что спектр фотолюминесценции состоит из двух полос с максимумами вблизи 460-470 и 430-440 нм. Эти полосы отнесены, соответственно, к пиридиннуклеотидамигликозилированному коллагену. Существенный вклад оказывает эпителий глаза, в котором содержится рибофлавин с полосами поглощения вблизи длин волн 450 и 365 нм. При возбуждении на длине волны 450 нм максимум фотолюминесценции расположен вблизи 540 нм, что соответствует спектру флуорофоров в эндотелии и эпителии. Спектр фотолюминесценции при возбуждении на длине волны 250 нм можно приписать триптофану, находящемуся в хрусталике глаза.

В публикации авторы представили клинический случай успешного применения фотодинамической терапии с фотолоном – фотосенсибилизатором хлоринового ряда, у пациента с лейкоплакией головки полового члена. Фотолон вводили в дозе 2 мг/кг за 2,5 ч до проведения облучения (световая доза 50 Дж/см²). Проведенное лечение включало 3 курса фотодинамической терапии с интервалом в 1 мес. В результате проведенного лечения получена полная регрессия патологических очагов и длительная клиническая ремиссия (более 6 мес).