Фотофизические аспекты лазерной терапии гипербилирубинемии новорожденных детей

С. 274-275.

21. Лазерная фототерапия - новый высокоэффективный метод лечения гипербилирубинемии новорожденных детей / В.К. Зубович, С.Э. Качан, В.А. Мостовников, Г.Р. Мостовникова, А.Л. Новаковский, В.Ю. Плавский, О.К. Скобелкин, С.А. Третьяков, А.К. Устинович // Применение низкоинтенсивного лазерного излучения в педиатрии: матер. конф., Кобулети, 17 - 20 октября 1991 г. / Тбилисский гос. мед. ин-т, Педиатрический лазеротерапевтический центр; под ред. К. Пагава. - Тбилиси, 1991. - С. 85-86.

22. Замена ламповых источников света на лазерные - перспективный путь повышения эффективности фототерапии гипербилирубинемии (желтухи) новорожденных / В.А. Мостовников, Г.Р. Мостовникова, В.Ю. Плавский, А.Б. Рябцев, С.А. Третьяков, В.К. Зубович, С.Э. Качан, А.Л. Новаковский, А.К. Устинович // Оптика лазеров: тез. докл. Межд. конф., 1993 г.: в 2 ч. - СПб., 1993. - Ч. II. - С. 604.

23. Mostovnikov, V.A. Spectral and photochemical parameters, which define laser phototherapy hyperbilirubinemia of newborn higher efficacy / V.A. Mostovnikov, G.R. Mostovnikova, V.Yu. Plavski // 5th International Conference Laser Applications in Life Sciences, Minsk, June 28 - July 2 1994 / Institute of Physics, Academy of Sciences of Belarus: Ed. P.A. Apanasevich. - Minsk, 1994. - P. PII.40.

24. Мостовников, В.А. Спектроскопические и фотохимические характеристики, определяющие повышенную эффективность лазерной терапии гипербилирубинемии новорожденных / В.А. Мостовников, Г.Р. Мостовникова, В.Ю. Плавский // Тезисы докладов первого съезда Белорусского общества фотобиологов и биофизиков, Минск, 22-23 ноября 1994 г. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: И.Д. Волотовский, С.В. Конев, В.М. Мажуль. - Минск, 1994. - С. 129.

25. Mostovnikov, V.A. Laser therapy of hyperbilirubinemia at newborn children / V.A. Mostovnikov, G.R. Mostovnikova, V.Yu. Plavski // Light and biological systems: Abstracts International Conference, Wroclaw, 3-6 Yuly 1995. - Wroclaw, 1995. - P. 80.

26. Селективная лазерная фотоконверсия билирубина. Факторы, определяющие зависимость от длины волны воздействующего излучения. / В.Ю. Плавский, В.А. Мостовников, Г.Р. Мостовникова, А.И. Третьякова, А.Л. Новаковский // Лазеры для медицины, биологии и экологии: тезисы докл. конф., С.-Петербург, 27-28 ноября 2002 г. / Санкт-Петербургский государственный политехнический университет; под ред. В.Е. Привалова. - СПб., 2002. - С. 19-20.

27. Селективная фотоизомеризация билирубина / В.Ю. Плавский, В.А. Мостовников, Г.Р. Мостовникова, А.И. Третьякова // Лазерная физика и применение лазеров: тезисы Междунар. конф., Минск, 14-16 мая 2003 г. / Институт физики им Б.И. Степанова НАН Беларуси; редкол.: Н.С. Казак, В.А. Савва, А.П. Низовцев. - Минск, 2003. - С. III-61c.

28. Фототерапия с использованием излучения с длиной волны  = 476,5 - 514,5 нм - высокоэффективный метод лечения гипербилирубинемии новорожденных / В.А. Мостовников, Г.Р. Мостовникова, В.Ю. Плавский, А.И. Третьякова, А.Л. Новаковский, С.Э. Качан, А.Б. Рябцев // Лазерная физика и применение лазеров: тезисы Междунар. конф., Минск, 14-16 мая 2003 г. / Институт физики им Б.И. Степанова НАН Беларуси; редкол.: Н.С. Казак, В.А. Савва, А.П. Низовцев, Г.Р. Мостовникова. - Минск, 2003. - С. III-59c.

Патенты

29. Способ лечения гипербилирубинемии новорожденных: а.с. 1806604. СССР, МКИ5 А 61 N 5/06 / В.А. Мостовников, О.К. Скобелкин, Г.Р. Мостовникова, В.Ю. Плавский, А.К. Устинович, В.К. Зубович, А.Л. Новаковский, С.А. Третьяков; Институт физики АН БССР. - № 4816802; заявл. 23.04.90; опубл. 07.04.93 // Открытия. Изобрет. - 1993. - № 13. - С. 46.

30. Аппарат лазерный терапевтический: пат. 2347 Респ. Беларусь, МПК7 A 61N 5/06, A 61B 6/08 / В.Ю. Плавский, В.А. Мостовников, А.Б. Рябцев, Г.Р. Мостовникова, А.И. Третьякова, А.В. Мостовников, И.А. Леусенко, В.В. Гиневич; заявитель Ин-т физики НАНБ. - № u 20050313; заявл. 31.05.05; опубл. 30.12.05 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2005. - № 4. - С. 21.

31. Аппарат лазерный терапевтический: пат. 2393 Респ. Беларусь, МПК7 A 61N 5/06, A 61B 6/08 / В.А. Мостовников, В.Ю. Плавский, А.Б. Рябцев, Г.Р. Мостовникова, А.И. Третьякова, А.В. Мостовников, И.А. Леусенко, В.В. Гиневич; заявитель Ин-т физики НАНБ. - № u 20050312; заявл. 31.05.05; опубл. 30.12.05 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2005. - № 4. - С. 20.

32. Способы определения концентрации люмирубина в смеси фотопродуктов Z,Z-билирубина IX, связанного с сывороточным альбумином человека: пат. 11370 Респ. Беларусь, МПК (2006) G 01N 21/64 / В.Ю. Плавский, В.А. Мостовников, А.И. Третьякова, Г.Р. Мостовникова; заявитель Ин-т физики НАНБ. - № а 20061240; заявл. 08.12.06; опубл. 30.08.08 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2008. - № 4. - С. 21.

Инструкции

33. Лазерная фототерапия конъюгационных гипербилирубинемий новорожденных детей. Методические рекомендации / В.К. Зубович, А.К. Устинович, А.Л. Новаковский, С.Э. Качан, В.А. Мостовников, Г.Р. Мостовникова, В.Ю. Плавский, С.А. Третьяков, А.Б. Рябцев; Министерство здравоохранения Республики Беларусь. - Минск, 1993. - 5 с.

РЕЗЮМЕ

Плавский Виталий Юльянович

Фотофизические аспекты лазерной терапии гипербилирубинемии новорожденных детей

Ключевые слова: лазерная терапия, гипербилирубинемия новорожденных детей, желтуха, билирубин, фотоизомеризация Z,Z-билирубина IX, селективность фотоизомеризации, поляризация флуоресценции, сывороточный альбумин человека.

С использованием спектрофотометрических, спектрально-люминесцентных и поляризационных методов, а также методов кругового дихроизма исследован механизм и динамика фотофизических и фотохимических процессов в молекулах Z,Z-билирубина IXб, лежащих в основе терапевтического действия излучения при лечении желтухи новорожденных детей. Впервые получены экспериментальные подтверждения, что молекула Z,Z-билирубина IX, избыточное накопление которого в организме новорожденного ребенка приводит к развитию синдрома желтухи, представляет собой соединение, состоящее из двух взаимодействующих хромофоров (бихромофор), вклад каждого из которых в общее поглощение и испускание света пигментом, а также в его геометрическую (цис-транс) и структурную фотоизомеризацию определяется длиной волны возбуждения и микроокружением. Установлены причины изменения количественного соотношения между фотопродуктами (Z,E-билирубин IX, E,Z-билирубин IX, люмирубин) Z,Z-билирубина IX, связанного с альбумином крови, при изменении длины волны лазерного излучения в пределах длинноволновой полосы поглощения тетрапиррола: (а) спектральная неидентичность образующих молекулу пигмента хромофоров, вызванная несимметричностью их строения и гетерогенностью окружения в белковой матрице; (б) наличие межхромофорного внутримолекулярного переноса энергии, вероятность которого сильно зависит от длины волны излучения. Показано, что зависимость квантового выхода образования люмирубина от длины волны воздействующего лазерного излучения определяется: (а) изменяющимся вкладом в общее поглощение света билирубином хромофора I, ответственного за образование люмирубина; (б) изменением эффективности внутримолекулярного «оттока» энергии электронного возбуждения с указанного хромофора на хромофор II, неспособный в силу структурных особенностей к фотоциклизации. Изучены факторы и механизмы, определяющие побочное неблагоприятное действие света при проведении фототерапии желтухи новорожденных детей. Определен спектральный диапазон лазерного излучения (475-515 нм), использование которого для фототерапии сопровождается минимальными побочными эффектами на организм младенца. Разработана и сертифицирована лазерная установка и фототерапевтические технологии повышенной эффективности лечения неонатальных желтух. Сформулированы требования к нелазерным источникам излучения, перспективным для фототерапии указанного синдрома.

Полученные результаты использованы при разработке и серийном производстве фототерапевтических аппаратов на основе светодиодных источников.

РЭЗЮМЭ

Плаўскі Віталь Юльянавіч

Фотафізічныя аспекты лазернай тэрапіі гіпербілірубіняміі нованароджаных дзяцей

Ключавыя словы: лазерная тэрапія, гіпербілірубінямія нованароджаных дзяцей, жаўтуха, білірубін, фотаізамерызацыя Z,Z-білірубіну IX, селектыўнасць фотаізамерызацыі, палярызацыя флуарэсцэнцыі, сыроватачны альбумін чалавека.

З выкарыстаннем спектрафотаметрычных, спектральна-люмінесцэнтных і палярызацыйных метадаў, а таксама метадаў кругавога дыхраізму даследаваны механізм і дынаміка фотафізічных і фотахімічных працэсаў у малекулах Z,Z-білірубіну IXб, якія ляжаць у аснове тэрапеўтычнага дзеяння выпраменьвання пры лячэнні жаўтухі нованароджаных дзяцей. Упершыню атрыманы эксперыментальныя пацверджанні, што малекула Z,Z-білірубіну IX, празмернае назапашванне якога ў арганізме нованароджанага дзіцяці прыводзіць да развіцця сіндрому жаўтухі, уяўляе сабой злучэнне, якое складаецца з двух узаемадзейных храмафораў (біхрамафор), уклад кожнага з якіх у агульнае паглынанне і выпраменьванне святла пігментам, а таксама ў яго геаметрычную (цыс-транс) і структурную фотаізамерызацыю вызначаецца даўжынёй хвалі ўзбуджэння і мікраакружэннем. Устаноўлены прычыны змены колькасных суадносін паміж фотапрадуктамі (Z,E-білірубін IX, E,Z-білірубін IX, люмірубін) Z,Z-білірубіну IX, звязанага з альбумінам крыві, пры змяненні даўжыні хвалі лазернага выпраменьвання ў межах доўгахвалевай паласы паглынання тэтрапіролу: (а) спектральная неідэнтычнасць ўтвараючых малекулу пігменту храмафораў, выкліканая несіметрычнасцю іх будовы і гетэрагеннасцю асяроддзя ў бялковай матрыцы; (б) наяўнасць міжхрамафорнага ўнутрымалекулярнага пераносу энергіі, верагоднасць якога моцна залежыць ад даўжыні хвалі выпраменьвання. Паказана, што залежнасць квантавага выхаду ўтварэння люмірубіну ад даўжыні хвалі лазернага выпраменьвання вызначаецца: (а) змяняючымся укладам у агульнае паглынанне святла білірубінам храмафора I, адказнага за ўтварэнне люмірубіну; (б) змяненнем эфектыўнасці унутрымалекулярнага «адтоку» энергіі электроннага ўзбуджэння з названага храмафору на храмафор II, няздольны ў сілу структурных асаблівасцяў да фотацыклізацыі. Вывучаны фактары і механізмы, якія вызначаюць пабочнае неспрыяльнае дзеянне святла пры правядзенні фотатэрапіі жаўтухі нованароджаных дзяцей. Вызначаны спектральны дыяпазон лазернага выпраменьвання (475-515 нм), выкарыстанне якога для фотатэрапіі суправаджаецца мінімальнымі пабочнымі эфектамі на арганізм немаўлят. Распрацавана і сертыфікавана лазерная ўстаноўка і фотатэрапеўтычныя тэхналогіі павышанай эфектыўнасці лячэння неанатальных жаўтух. Сфармуляваны патрабаванні да нялазерных крыніц выпраменьвання, перспектыўных для фотатэрапіі названага сіндрому.

Атрыманыя вынікі выкарыстаны пры распрацоўцы і серыйнай вытворчасці фотатэрапеўтычных апаратаў на аснове святлодыёдных крыніц.

RESUME

Plavsky Vitaly Yulyanovich

Photophysical aspects of laser therapy for hyperbilirubinemia of newborns

Key words: laser therapy, hyperbilirubinemia of newborns, jaundice, bilirubin, photoisomerization of Z,Z-bilirubin IX, selectivity of photoisomerization, polarization of fluorescence, human serum albumin.

The mechanism and dynamics of photophysical and photochemical processes in molecules of Z,Z-bilirubin IXб, underlying the therapeutic effects of radiation in the treatment of newborn jaundice, were investigated with the help of spectrophotometric, spectral-fluorescent and polarization methods, and methods of circular dichroism. For the first time the experimental evidence was obtained, that the molecule of Z,Z-bilirubin IX, which excessive accumulation in the body of a newborn baby leads to the development of jaundice syndrome, is a compound of two interacting chromophores (bichromophore), the contribution of each into the total absorption and emission of light pigment, as well as its geometric (cis-trans) and structural photoisomerization is determined by the excitation wavelength and the microenvironment. The reasons of the ratio alteration between photoproducts (Z,E-bilirubin IX, E,Z-bilirubin IX, lumirubin) of Z,Z-bilirubin IX, related with blood albumin, by change of the wavelength of laser radiation within the long-wavelength absorption of tetrapyrrole are found: (a) spectral non-identity of chromophores, forming a molecule of pigment, caused by the asymmetry of their structure and heterogeneity of the environment in a protein matrix, (b) the presence of interchromophore intramolecular energy transfer, probability of which depends strongly on the wavelength. It's shown that the dependence of the quantum yield of lumirubin on the wavelength of influencing laser radiation is determined by: (a) changing contribution into the entire absorption of light by bilirubin chromophore I, responsible for forming of lumirubin, (b) change of the efficiency of intramolecular "outflow" of the energy of electronic excitation from this chromophore to chromophore II, unable to photocyclization due to structural features. The factors and mechanisms, defining the negative side-effect of light during phototherapy of jaundice of newborns, were examined. The spectral range of laser radiation (475-515 nm), use of which in phototherapy is accompanied by minimal side effects on the organism of the infant, was found. Laser device and phototherapeutic technology of the highest efficiency of treatment of neonatal jaundice was developed and certified. The requirements to non-laser sources of radiation, prospective for phototherapy of the given syndrome, were worked out.

The obtained results were used in the development and serial production of phototherapeutic devices based on LED sources.

Размещено на Allbest.ru