Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст

Искусственные флуорофоры для лечения дистрофических заболеваний сетчатки


1Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза»

    Актуальность. В настоящее время на основе современных нанотехнологий исследуется возможность генерации и передачи зрительного импульса при дистрофических поражениях сетчатки. Представляется перспективным для этого использовать квантовые точки (КТ) — полупроводниковые кристаллы размером несколько нанометров с уникальными оптическими свойствами.
    Имеется возможность создания биоконъюгатов на основе КТ, помещенных на мембраны фоторецепторов. Кванты света возбуждают КТ, которые стимулируют в фоторецепторах каскад фотохимических реакций, вызывая определенные зрительные ассоциации.

    Цель — выбрать тип КТ и разработать технологию их применения для активации и передачи зрительного импульса при дистрофических поражениях сетчатки.

    Материал и методы. Квантовые точки — полупроводниковые кристаллы размером несколько нанометров, которые из-за малого размера обладают свойствами, отличными от объемных полупроводников. Пространственное ограничение движения носителей заряда приводит к квантово-размерному эффекту, выражающемуся в дискретной структуре электронных уровней, из-за чего КТ иногда называют «искусственными атомами» [Brus L.E., 2008]. Под воздействием светового излучения КТ могут поглощать световые волны, перемещая электроны на более высокий энергетический уровень, и испускать свет при переходе электронов обратно на низкий энергетический уровень. Высокочувствительные биомаркеры, разработанные на их основе, представляют альтернативу широко известным органическим красителям для диагностики заболеваний глаз [Казайкин В.Н, 2008; Smith A.M., 2008]. К преимуществам флуоресцирующих нанокристаллов можно отнести многообразие и чистоту возможных цветов, а также высокую яркость их свечения, которая позволяет проводить сверхчувствительное детектирование, в некоторых случаях на уровне единичных молекул. Квантовые точки характеризуются высоким квантовым выходом флуоресценции (до 90%) уникальной для флуорофоров чистотой цвета (полуширина пика флуоресценции 15-30 нм), устойчивостью к фотообесцвечиванию (на 2-3 порядка выше, чем у органических флуорофоров) и уникальным спектром поглощения. Свечение поглощения возбуждающего света квантовыми точками на несколько порядков выше, чем у органических красителей. Поэтому при витреоретинальных вмешательствах введение в витреальную полость коллоидного раствора, содержащего КТ [Yamamoto S., 2007], позволяет отчетливо визуализировать стекловидное тело, внутреннюю пограничную мембрану, эпиретинальные мембраны и др.
    Физической основой послужил открытый более полувека назад фёрстеровский резонансный перенос энергии — FRET-эффект (Fluorescence Resonant Energy Transfer), объясняющий механизм взаимодействия между флуорофорами. Для осуществления экспериментов на моделях родопсина и на изолированных глазах животных нами предварительно была предпринята попытка теоретически обосновать выбор типа и характеристик КТ и способа их размещения в полости глаза для стимуляции фоторецепторов сетчатки. Электрофизиологические методы исследования служат экспериментальным подтверждением возникновения ответа на световой стимул.

    Результаты. С использованием подходов теории Г. Ми нами исследована зависимость сечения экстинкции КТ, состоящих из ядра и однослойной (двухслойной) оболочки, от размерного ряда КТ и типа окружающей матрицы в видимом диапазоне спектра. Установлены зависимости ширины пиков флуоресценции в механизме FRET, положения пиков резонансного поглощения от геометрических размеров ядра, оболочек КТ и диэлектрической проницаемости окружающей среды. Исследование было проведено с новым типом КТ на основе фосфида индия (InP/ZnS), которые химически не токсичны по сравнению с традиционно известными КТ на основе тяжелых металлов. Уникальные для офтальмологии КТ синтезированы в научно-технологическом и испытательном центре «Нанотех-Дубна» (г. Дубна). Эти КТ покрыты гидрофильной кремнийорганической оболочкой, которая выполняет защитную функцию и обеспечивает диспергируемость наночастиц в водной среде. Кроме того, функциональность поверхности КТ дает возможность их конъюгации с биомолекулами фоторецепторов. Максимум флуоресценции КТ лежит в изумрудно-зеленой области спектра на 520-530 нм, что практически соответствует спектру поглощения молекул родопсина дисков наружных сегментов фоторецепторов сетчатки. Исследовалась возможность стерилизации и проверка на токсичность коллоидного раствора КТ. Также на специальном стенде проведено экспериментальное исследование возможности управления вектором перемещения КТ в неоднородном магнитном и электрическом поле.
    Расчеты, проведенные с помощью пакета Maple, показали, что для возникновения фёрстеровского резонансного переноса энергии квантовая точка как донор должна помещаться на расстоянии (так называемый фёрстеровский радиус переноса энергии) не более 22 нм от фоторецептора, который является акцептором. Как варианты мы рассматриваем присоединение КТ к наружному сегменту фоторецептора или к микроворсинкам пигментного эпителия.

    Выводы. Проведенные исследования и полученные КТ послужат прообразом элементной базы для квантовой нанохирургии сетчатки при ее дистрофических поражениях. Стимулирование электрической активности глаза за счет введения КТ может стать реальной альтернативой бионическому глазу, подразумевающему субретинальное расположение объемного кремниевого чипа.


Страница источника: 173

XVII Всероссийская школа офтальмологаXVII Всероссийская школа офтальмолога

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2018»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2018 ХVI Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

Роговица II. Топография роговицы. Аберрации глаза 2018 Научно-практическая конференция с международным участиемРоговица II. Топография роговицы. Аберрации глаза 2018 Научн...

 ХV Юбилейный конгресс Российского глаукомного общества ХV Юбилейный конгресс Российского глаукомного общества

Сателлитные симпозиумы в рамках ХV Юбилейного конгресса Российского глаукомного обществаСателлитные симпозиумы в рамках ХV Юбилейного конгресса Росс...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные техн...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017»«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологи...

Эндокринная офтальмопатия Научно-практическая конференцияЭндокринная офтальмопатия Научно-практическая конференция

Сателлитные симпозиумы в рамках X Российского общенационального офтальмологического форумаСателлитные симпозиумы в рамках X Российского общенациональн...

Фемтосекундные технологии в офтальмологии Юбилейная всероссийская научно-практическая конференцияФемтосекундные технологии в офтальмологии Юбилейная всеросси...

Федоровские чтения - 2017 XIV Всероссийская научно-практическая конференция с международным участиемФедоровские чтения - 2017 XIV Всероссийская научно-практичес...

Федоровские чтения - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках XIV Всероссийской научно-практической конференцииФедоровские чтения - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках XI...

Актуальные проблемы офтальмологии XII Всероссийская научная конференция молодых ученыхАктуальные проблемы офтальмологии XII Всероссийская научная ...

Восток – Запад 2017 Международная научно-практическая конференция по офтальмологииВосток – Запад 2017 Международная научно-практическая конфер...

Белые ночи - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2017 Сателлитные симпозиумы в рамках Международ...

Новые технологии в контактной коррекции.  В рамках  Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в офтальмологии - 2017»Новые технологии в контактной коррекции. В рамках Всеросси...

Новые технологии в офтальмологии -  2017 Всероссийская научно-практическая конференция Новые технологии в офтальмологии - 2017 Всероссийская научн...

XVI Всероссийская школа офтальмологаXVI Всероссийская школа офтальмолога

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017»«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологи...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2017 ХV Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

Роговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении кератоэктазий Научно-практическая конференция с международным участиемРоговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении...

Сателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Российского глаукомного обществаСателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Рос...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные техн...

«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии...

Рейтинг@Mail.ru