Кинетические параметры изменения оптических свойств ткани слизистой десны при иммерсии в глицерине: исследования ex vivo

  • Авторы: Селифонов А.А.1,2, Тучин В.В.1,3,4,5
  • Учреждения:
    1. ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
    2. ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского»
    3. Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН(ИНБИРАН) ФГУ «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии Российской академии наук»
    4. ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
    5. ФГБУН «Институт проблем точной механики и управления Российской академии наук»
  • Выпуск: Том 19, № 3 (2021)
  • Страницы: 44-50
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/113419
  • DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2021-03-07
  • ID: 113419

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Введение. Ротовая полость является началом пищеварительной системы человека и наличие в ней патологических изменений (сдвиг динамического равновесия, состава и видов микроорганизмов, населяющих ротовую полость; изменение цвета; появление болезненных ощущений, дискомфорта и др.) может свидетельствовать о патологических изменениях в других системах организма. Точность и безопасность неинвазивной диагностики на клеточном и субклеточных уровнях обеспечивается современными оптическими системами. Однако у оптического излучения имеется сложность в транспорте зондирующего излучения вглубь биологических тканей из-за значительного рассеяния излучения в видимом и ближнем инфракрасном (ИК) спектральных диапазонах. Увеличить проникновение излучения, возможно применяя метод иммерсионного просветления. Цель исследования. Оценить эффективность оптического просветления тканей прикрепленной десны свиньи, после полной иммерсии в 87,5% глицерине, а также определить его коэффициент диффузии и степень извилистости (пористости) ткани десны свиньи. Методы. Регистрация спектров диффузного отражения и полного пропускания проводили на спектрофотометре Shimadzu UV-2550 с интегрирующей сферой. Завершение процесса иммерсии оценивали по прекращению изменения спектров диффузного отражения. Для оценки кинетики процесса оптического просветления рассчитывали коэффициент диффузии глицерина в ткань десны, используя модель свободной диффузии. Эффективность «оптического просветления» оценивали, используя экспериментальные данные по спектрам полного пропускания. Результаты. В среднем значение эффективного коэффициента диффузии глицерина в ткани десны свиньи ex vivo составило (3,2±0,7)'10~6 см2/с. Извилистость (пористость) для слоя собственной пластины десны оценена как S&3,4. Наибольшая эффективность просветления достигается на длине волны 200 нм и составляет 1860% при достаточно малых абсолютных значениях пропускания. Заключение. При иммерсии десны в 87,5% глицерине выявлено три динамических окна прозрачности в УФ-диапазоне спектра, что может быть использовано при разработке неинвазивных оптических методов диагностики и терапии и нуждается в дальнейшем изучении.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Андреевич Селифонов

ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»; ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского»

Email: selif-ei@yandex.ru
аспирант кафедры оптики и биофотоники

Валерий Викторович Тучин

ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»; Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН(ИНБИРАН) ФГУ «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии Российской академии наук»; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»; ФГБУН «Институт проблем точной механики и управления Российской академии наук»

Email: tuchinvv@mail.ru
зав. Кафедрой оптики и биофотоники

Список литературы

  1. Боровский Ф.В., Машкиллейсон А.Л. Хронический рецидивирующий афтозный стоматит. Заболевания слизистой оболочки полости рта и губ, М.: Медпресс, 2011; 235.
  2. Тучин В.В. Оптика биологических тканей. Методы рассеяния света в медицинской диагностике, 2-е издание. Физматлит; 2012; 811.
  3. Shi L., Alfano R. R. Deep Imaging in Tissue and Biomedical Materials: Using Linear and Nonlinear Optical Methods, Taylor & Francis Group, Pan Stanford Publishing Pte. Ltd. Singapore. 2017; 230.
  4. Bolton F.J., Bernat A.S., Bar-Am K., Levitz D. Jacques S. Portable, low-cost multispectral imaging system: design, development, validation, and utilization. J. Biomed. Opt. 2018; 23 (12): 121612. https://doi.org/10.1117/1.JB0.23.12.121612.
  5. Valdes P., Jacobs V., Wilson B., Leblond F. System and methods for wide-field quantitative fluorescence imaging during neuro surgery. Opt. Lett. 2013; 38 (15): 2786-8. https://doi.org/10.1364/0L.38.002786.
  6. Skandarajah A., Sunny S.P., Gurpur P., Reber C.D., D'Ambrosio M.V., Raghavan N., James B. L., Ramanjinappa R.D., Suresh A., Kandasarma U., Birur P., Kumar V.V., Galmeanu H.C., Itu A.M., Modiga-Arsu M., Rausch S., Sramek M., Kollegal M., Paladini G., Kuriakose M., Ladic L., Koch F., Fletcher D. Mobile microscopy as a screening tool for oral cancer in India: A pilot study. PLoS One. 2017; 12 (11): e0188440.
  7. Patil A., Unnikrishnan V.K., Ongole R., Pai K.M., Kartha V.B., Chidangil S. Non-invasive in vivo screening of oral malignancy using laser-induced fluorescence based system. Sovremennye tehnologii v medicine. 2018; 10 (1): 15-26. https://doi.org/10.17691/stm2018.10.1.02.
  8. Shkarednaya O.V., Goryacheva T.P., Chunikhin A.A., Bazikyan E.A., Gazhva S.I. Optimizing the Early Diagnosis of Oral Mucosal Pathologies CTM. 2017; 9 (3): 119-24. https://doi.org/10.17691/stm2017.9.3.16.
  9. Булгакова Н.Н., Волков Е.А., Позднякова Т.И. Аутофлюоресцентная стоматоскопия как метод онкоскрининга заболеваний слизистой оболочки рта. Российский стоматологический журнал. 2015 19 (1): 27-30.
  10. Baumann B. Polarization sensitive optical coherence tomography: a review of technology and applications. Appl. Sci. 2017; 7: 47-54. https://doi.org/10.3390/app7050474.
  11. Le N. M., Song Sh., Zhou H., Xu J., Li Y., Sung Ch., Sadr A., Chung K.-H., Subhash H.M., Kilpatrick L., Wang R.K. A noninvasive imaging and measurement using optical coherence tomography angiography for the assessment of gingiva: An in vivo study J. Biophotonics. 2018; 11: e201800242. https://doi.org/10.1002/jbio.201800242.
  12. Wang J., Zheng W., Lin K., Huang Zh. Development of a hybrid Raman spectroscopy and optical coherence tomography technique for real-time in vivo tissue measurements. Opt. Lett. 2016; 41 (13): 3045-8. https://doi.org/10.1364/OL.41.003045.
  13. Kang H., Darling C. L., Fried D. Use of an optical clearing agent to enhance the visibility of subsurface structures and lesions from tooth occlusal surfaces. J. Biomed. Opt. 2016; 21 (8): 081206. https://doi.org/10.1117/1.JBO.21.8.081206.
  14. Oliveira L.M.C., Tuchin V.V. The Optical Clearing Method - A New Tool for Clinical Practice and biomedical Engineering, Cham, Switzerland: Springer, 2019; 456.
  15. Дьяконов И.А. Глицерин. Химическая энциклопедия: в 5 т. М.: Советская энциклопедия, 1988; (1): 585-623.
  16. Selifonov A.A., Tuchin V.V. Determination of the kinetic parameters of glycerol diffusion in the gingival and dentinal tissue of a human tooth using optical method: in vitro studies. Optical and Quant. Electr, 2020; 52: 123-1-10. https://doi.org/10.1134/S0006350918060222.
  17. Li K., Yang Z., Liang W., Shang J., Liang Y., Wan S. Low-cost, ultracompact handheld optical coherence tomography probe for in vivo oral maxillofacial tissue imaging. J. Biomed. Opt. 2020; 25 (4): 046003-1-13. https://doi.org/10.1117/1.JBO.25.4.046003.
  18. Genina E.A., Bashkatov A.N., Tuchin V.V. Optical clearing of human dura mater by glucose solutions. JBPE. 2017; 3 (1): 010309. https://doi.org/10.18287/JBPE17.03.010309.
  19. Schwindt D.A., Wilhelm K.P., Maibach H. I. Water diffusion characteristics of human stratum corneum at different anatomical sites in vivo. J. Invest. Dermatol. 1998; 111 (3): 385-9. https://doi.org/10.1046/j.1523-1747.1998.00321.x.
  20. Meriaux S., Conti A., Larrat B. Assessing Diffusion in the Extra-Cellular Space of Brain Tissue by Dynamic MRI Mapping of Contrast Agent Concentrations. Front. Phys. 2018; 6: 38-1-8. https://doi.org/10.3389/fphy.2018.00038.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ИД "Русский врач", 2021