устройство для исследования фотодинамической активности фотосенсибилизаторов in vitro

Формула изобретения

1. Устройство для исследования фотодинамической активности in vitro на клеточных культурах, включающее прозрачный многолуночный культуральный планшет и ламповый источник света с блоком вырезающих оптических фильтров, излучение которого облучает лунки упомянутого планшета, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит фокусирующую оптическую систему источника света, формирующую сходящийся световой пучок, имеющий в фокусе оптической системы неравномерное распределение плотности мощности излучения светового пучка по его сечению, и жгут световодов, входной торец которого имеет плотную упаковку световодов и установлен в фокусе оптической системы источника света, а на выходном конце световоды установлены под культуральным планшетом и непосредственной близости от дна лунок и каждый из световодов установлен напротив центра соответствующей лунки планшета.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распределение плотности мощности излучения светового пучка по его сечению в фокусе оптической системы имеет куполообразную форму.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к фотобиологии и медицине, а более конкретно - к устройствам для исследования in vitro фотодинамической активности фотосенсибилизаторов - препаратов, используемых для фотодинамической терапии.

Известно устройство для скрининговых исследований in vitro фотодинамической активности фотосенсибилизаторов на клеточных культурах [Р.И. Якубовская, Н.И. Казачкина, Т.А. Кармакова, Л.А. Шитова, Е.В. Печерских, Г.И. Фомина, Е.Р. Немцова, В.М. Деркачева, А.В. Феофанов, В.И. Чиссов. Скрининг и медико-биологическое изучение отечественных фотосенсибилизаторов. Российский химический журнал, том XLII, 1998, стр. 17-23] /1/, включающее многолуночный культуральный планшет, и ламповый источник света с блоком вырезающих оптических фильтров, излучение которого облучает этот планшет. Это устройство является ближайшим аналогом к предлагаемому.

При скрининге определяют параметр, характеризующий фотодинамическую эффективность фотосенсибилизаторов in vitro, а именно, долю клеток, выживших (либо - погибших) после светового облучения. Для этого клеточную культуру, подвергавшуюся облучению, изучают с помощью микроскопа, либо проводят пролиферативный тест [Sellers J.R., Cook S., Goidmacher V.S. A cytotoxicity assay utilizing a fluorescent dye that determines accurate surviving fractions of cells. Journal of Immunological Methods, v. 172, N 2, 1994, p. 255-264] /2/. Для проведения пролиферативного теста инкубируют культуру с маркерами различного механизма действия: флуоресцентными (например, производные флуоросцеиндиацетата), окрашивающими (например, [3-(4,5-диметилтиазолил-2)-2,5- дифенилтетразолий бромид] либо радиоактивно мечеными (например, производные тимидина). Эти маркеры взаимодействуют с живыми (пролиферирующими) клетками по-другому, чем с клетками, пораженными при фотодинамическом воздействии. Вследствие этого обусловленный маркером сигнал от лунки, где фотодинамическая эффективность фотосенсибилизатора была высокой, существенно отличается от сигнала контрольных лунок, где фотодинамического воздействия не было. Это позволяет, измерив после инкубации соответствующий применяемому маркеру сигнал от разных лунок, сравнить его с сигналом от контрольных лунок и определить таким способом Долю выживших (либо - погибших) клеток.

Для достоверного скрининга необходимо исследовать этот параметр (долю выживших либо погибших клеток) в зависимости от дозы этого облучения, причем всю зависимость в одинаковых условиях, в том числе, по возможности, в одно и то же время, поскольку при проведении последовательных (точка за точкой) исследований могут измениться условия исследования (длительность инкубации, температурный режим), возможно нарушение условий стерильности клеточной культуры.

Недостаток известного устройства /1/ заключается в том, что оно позволяет в данный момент времени определить только одно значение параметра "количество клеток, выживших (либо - погибших) после светового облучения" при одной конкретной дозе облучения, а другие точки упомянутой зависимости (то есть, значения этого параметра при других дозах облучения) приходится снимать последовательно во времени. Все это снижает достоверность результатов исследований, усложняет и удорожает их.

В настоящем изобретении решается задача повышения достоверности результатов исследований, уменьшение временных затрат и упрощение процедуры исследования фотодинамической активности in vitro.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемое устройство для исследования фотодинамической активности in vitro на клеточных культурах, включающее прозрачный многолуночный культуральный планшет и ламповый источник света с блоком вырезающих оптических фильтров, излучение которого облучает лунки упомянутого планшета, дополнительно содержит фокусирующую оптическую систему, формирующую сходящийся световой пучок, имеющий в фокусе оптической системы неравномерное распределение плотности мощности излучения светового пучка по его сечению, и жгут световодов, входной торец которого имеет плотную упаковку световодов и установлен в фокусе оптической системы источника света, а на выходном конце световоды установлены под культуральным планшетом в непосредственной близости от дна лунок и каждый из световодов установлен напротив центра соответствующей лунки планшета.

Поставленная задача решается также тем, что распределение плотности мощности излучения светового пучка по его сечению в фокусе оптической системы имеет куполообразную форму.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически представлено предлагаемое устройство для исследования фотодинамической активности in vitro, где:

1 - прозрачный многолуночный культуральный планшет,

2 - ламповый источник света,

3 - оптическая система,

4 - блок вырезающих оптических фильтров,

5 - сходящийся световой пучок,

6 - входной торец жгута,

7 - жгут,

8 - световоды,

9 - лунки.

Предлагаемое устройство включает в себя прозрачный многолуночный культуральный планшет 1, ламповый источник света 2 с оптической системой 3 и блоком вырезающих оптических фильтров 4, формирующий сходящийся световой пучок 5, облучающий входной торец 6 жгута 7 световодов 8. Выходные концы световодов 8, расположенные в виде регулярной структуры, соответствующей структуре расположения лунок планшета, установлены в непосредственной близости от дна лунок 9 таким образом, что каждый из световодов установлен напротив центра соответствующей лунки планшета.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В прозрачном многолуночном (обычно используются 96-луночные) культуральном планшете 1 инкубируют клетки опухолевой культуры с культуральной средой, содержащей фотосенсибилизатор в определенной концентрации. Выходные концы световодов, расположенные в виде регулярной структуры, устанавливают в непосредственной близости от дна лунок 9 таким образом, что каждый из световодов оказывается установленным напротив центра соответствующей лунки планшета. Включают ламповый источник света 2 с оптической системой 3 и блоком вырезающих оптических фильтров 4, формирующий сходящийся световой пучок 5. Световой пучок 5 облучает входной торец 6 жгута 7 световодов 8, находящийся в его фокусе. Поскольку распределение плотности мощности излучения светового пучка по его сечению имеет в фокусе системы неравномерную (куполообразную) форму, то мощность излучения на выходе каждого из волокон отличается друг от друга. Эти значения мощности в волокнах лежат в широком диапазоне и образуют достаточно плотный и равномерно распределенный ряд. Поэтому, если в культуральном планшете имеются лунки, содержащие культуральную среду с одинаковыми клетками опухолевой культуры, находящиеся в одинаковых условиях, то за один сеанс облучения одновременно происходит облучение клеток опухолевой культуры в разных лунках излучением с разными световыми дозами. После этого определяют долю выживших (либо - погибших) после светового облучения клеток одним из известных методов /2/.

Таким образом, предложенное устройство дает возможность одновременно исследовать зависимость параметра "количество выживших (либо - погибших) после светового облучения клеток" при разных дозах светового воздействия. Это позволяет повысить достоверность исследований фотодинамической активности in vitro, упростить процедуру исследований и уменьшить затраты времени на них.