RU2325200C2 - Method of laser inhibition of tumour growth and elimination - Google Patents
Method of laser inhibition of tumour growth and elimination Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325200C2 RU2325200C2 RU2006105184/14A RU2006105184A RU2325200C2 RU 2325200 C2 RU2325200 C2 RU 2325200C2 RU 2006105184/14 A RU2006105184/14 A RU 2006105184/14A RU 2006105184 A RU2006105184 A RU 2006105184A RU 2325200 C2 RU2325200 C2 RU 2325200C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- laser
- tissue
- irradiation
- oxygen
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008030 elimination Effects 0.000 title claims description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 title claims description 4
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 title description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 title description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 29
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 claims description 14
- 101710094856 Apoptin Proteins 0.000 claims description 10
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 6
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 3
- 230000002977 hyperthermial effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 abstract description 25
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 18
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 15
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 14
- 238000002428 photodynamic therapy Methods 0.000 description 12
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 4
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 4
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 3
- 210000002565 arteriole Anatomy 0.000 description 3
- 230000001146 hypoxic effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 230000005778 DNA damage Effects 0.000 description 2
- 231100000277 DNA damage Toxicity 0.000 description 2
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 2
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 2
- 230000000771 oncological effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 208000001382 Experimental Melanoma Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 1
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 210000003617 erythrocyte membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004089 microcirculation Effects 0.000 description 1
- 210000003470 mitochondria Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000886 photobiology Effects 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 210000000264 venule Anatomy 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии, и может быть использовано для терапии злокачественных опухолей.The invention relates to medicine, in particular to oncology, and can be used for the treatment of malignant tumors.
По данным ВОЗ, смертность от рака растет во всем мире и уступает по числу на душу населения лишь сердечно-сосудистым заболеваниям. В последние два десятилетия интенсивно развивается и в настоящее время применяется метод фотодинамической терапии (ФДТ) рака. Известны способы лазерного подавления роста и элиминации злокачественных образований методом ФДТ. (Ю.М.Лужков и др. «Способ фотодинамической терапии злокачественных опухолей" (патент №2169015), "Способ фотодинамической терапии злокачественных новообразований" (патент №2157268)).According to the WHO, cancer mortality is increasing all over the world and is second only to cardiovascular diseases in terms of per capita population. Over the past two decades, the method of photodynamic therapy (PDT) of cancer has been intensively developed and is currently being applied. Known methods for laser suppression of the growth and elimination of malignant tumors by PDT. (Yu.M. Luzhkov et al. “The method of photodynamic therapy of malignant tumors” (patent No. 2169015), “The method of photodynamic therapy of malignant tumors” (patent No. 2157268)).
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа лазерного подавления роста и элиминации злокачественных образований является Способ фотодинамической терапии опухоли (В.Г.Зенгер, Д.А.Рогаткин, Е.Ф.Странадко и др. Патент РФ №2184578 от 28.12.2000 г.). Этот способ включает воздействие лазерного излучения и генерацию химически активного электронно-возбужденного кислорода и измерение величины перфузии ткани кровью.The closest analogue (prototype) of the proposed method for laser suppression of growth and elimination of malignant tumors is the method of photodynamic therapy of a tumor (V.G. Zenger, D.A. Rogatkin, E.F. .). This method includes exposure to laser radiation and the generation of chemically active electronically excited oxygen and measuring the amount of tissue perfusion with blood.
Суть метода ФДТ заключается в следующем: больному заранее инжектируется специальный краситель, фотосенсибилизатор, в основном, порфиринового ряда, который преимущественно накапливается в опухолевых тканях. После определенного специфического для каждого красителя времени опухоль подвергают лазерному облучению. Лазерное излучение, наряду с тканями, поглощается также и инжектированным красителем. Краситель, поглотив квант излучения, переходит в возбужденное состояние, из которого в результате внутримолекулярных переходов оказывается в так называемом триплетном состоянии. При взаимодействии красителя в этом триплетном состоянии с молекулярным кислородом, растворенным в тканях, кислород за счет передачи ему энергии от красителя оказывается в электронно-возбужденном синглетном состоянии. Молекулярный кислород в этом состоянии (обычно называемый синглетным кислородом) представляет собой радикал - частицу с некомпенсированным спином и вследствие этого обладает сильной реакционной способностью, как и радикалы других типов. Образованный таким образом синглетный кислород вступает в неконтролируемые химические реакции с окружающими тканями, приводя к их разрушению, т.е. аналогично обычной радиотерапии, когда ткани разрушаются другим радикалом, в основном, ОН-.The essence of the PDT method is as follows: the patient is pre-injected with a special dye, a photosensitizer, mainly of the porphyrin series, which mainly accumulates in tumor tissues. After a specific time specific to each dye, the tumor is subjected to laser irradiation. Laser radiation, along with tissues, is also absorbed by the injected dye. The dye, having absorbed a quantum of radiation, goes into an excited state, from which, as a result of intramolecular transitions, it is in the so-called triplet state. During the interaction of the dye in this triplet state with molecular oxygen dissolved in tissues, oxygen, due to the transfer of energy from the dye to it, appears in the electronically excited singlet state. Molecular oxygen in this state (usually called singlet oxygen) is a radical - a particle with an uncompensated spin and, as a result, has a strong reactivity, like other types of radicals. Singlet oxygen formed in this way enters into uncontrolled chemical reactions with surrounding tissues, leading to their destruction, i.e. similar to conventional radiotherapy, when tissues are destroyed by another radical, mainly OH - .
Недостатком вышеприведенного решения является инжекция в организм больного красителя. Несмотря на разнообразие красителей, методики, длин волн облучения и т.п., во всех рассмотренных патентах центральным обязательным моментом является инжекция в организм больного красителя, что приводит к ряду недостатков метода, часть которых является существенной. А именноThe disadvantage of the above solution is the injection into the body of a sick dye. Despite the variety of dyes, methods, irradiation wavelengths, etc., in all patents considered, the central mandatory point is the injection of a sick dye into the body, which leads to several disadvantages of the method, some of which are significant. Namely
i. Практически все без исключений красители, инжектируемые с целью фотодинамической терапии, являются токсичными. После их введения, например, понижается эластичность мембран эритроцитов, что отрицательно сказывается на снабжении органов кислородом, что оказывает на больного отрицательное воздействие.i. Almost without exception, dyes injected for the purpose of photodynamic therapy are toxic. After their introduction, for example, the elasticity of erythrocyte membranes decreases, which negatively affects the supply of organs with oxygen, which has a negative effect on the patient.
ii. Совершенно не изученными являются отдаленные последствия такого введения красителей в организм. После введения красителя в организм больного до окончательного его выведения пациент подвергается облучению естественным светом достаточно долго и на гораздо большей поверхности по сравнению с размерами опухоли. Синглетный кислород вызывает мутации при взаимодействии с ДНК, вызывая повреждения ДНК всех известных типов. Учитывая, что иммунная система онкологического больного недостаточно активно реагирует на возникающие мутации в клетках, это может приводить к последующему развитию онкологических или иных заболеваний у пациента, прошедшего курс фотодинамической терапии.ii. The long-term consequences of this introduction of dyes into the body are completely unstudied. After the dye is introduced into the patient’s body, before its final removal, the patient is exposed to natural light for a long time and on a much larger surface compared to the size of the tumor. Singlet oxygen causes mutations when interacting with DNA, causing DNA damage of all known types. Given that the immune system of an oncological patient does not actively respond to emerging mutations in cells, this can lead to the subsequent development of oncological or other diseases in a patient who has undergone a course of photodynamic therapy.
iii. Недостатком метода является также неопределенность в вопросе, насколько часто можно повторять процедуру в случае неудачи при первом сеансе фотодинамической терапии, учитывая вышеперечисленные противопоказания.iii. The disadvantage of the method is the uncertainty in the question of how often you can repeat the procedure in case of failure during the first session of photodynamic therapy, given the above contraindications.
iv. Так как большинство красителей поглощает излучение в видимой области спектра, где самостоятельное поглощение тканей даже без введенных красителей велико, возникают проблемы с облучением глубоко лежащих слоев опухоли куда проникновение излучения затруднено, при этом не уничтоженные клетки продолжают делиться и расти, нередко более интенсивно вследствие лазерной стимуляции.iv. Since most dyes absorb radiation in the visible region of the spectrum, where self-absorption of tissues even without dyes is large, there are problems with irradiation of deeply lying layers of the tumor, where the penetration of radiation is difficult, while undeveloped cells continue to divide and grow, often more intensively due to laser stimulation .
v. Лазерное излучение при ФДТ воздействует на мембраны клеток, а не на ядра. Это объясняется тем, что сенсибилизаторы локализируется на клеточной мембране, что приводит к локализации нарабатываемого синглетного кислорода, который из-за малого времени жизни не успевает воздействовать на ядра клеток, исключая тем самым возможность подавления клеточного роста за счет активации апоптина [1]. Апоптин это особый белок, вызывающий фрагментацию ДНК и уничтожение клетки.v. Laser radiation in PDT affects cell membranes, not nuclei. This is explained by the fact that sensitizers are localized on the cell membrane, which leads to the localization of the generated singlet oxygen, which, due to its short lifetime, does not have time to affect the nuclei of cells, thereby eliminating the possibility of suppressing cell growth due to the activation of apoptin [1]. Apoptin is a special protein that causes DNA fragmentation and cell destruction.
Техническим результатом применения предлагаемого способа является повышение эффективности и улучшение качества терапии злокачественных опухолей.The technical result of the application of the proposed method is to increase the efficiency and improve the quality of treatment of malignant tumors.
Указанный технический результат достигается тем, что лазерное облучение производят в ИК-области в полосах поглощения молекулярного кислорода при средней плотности мощности, не приводящей к термической коагуляции ткани. Облучение производят в импульсном режиме с мощностью в импульсе более 1 кВт/см2 и длительностью импульсов Δτ, где 10-8 с≤Δτ≤10-5 с.The specified technical result is achieved by the fact that laser irradiation is carried out in the infrared region in the absorption bands of molecular oxygen at an average power density that does not lead to thermal coagulation of the tissue. Irradiation is performed in a pulsed mode with a pulse power of more than 1 kW / cm 2 and a pulse duration of Δτ, where 10 -8 s≤Δτ≤10 -5 s.
Предлагаемый способ основан на чисто фотохимическом воздействии лазерного излучения без введения каких-либо токсических препаратов, что делает его, несомненно, привлекательным. Апоптин в здоровых клетках содержится в цитоплазме. В раковых клетках апоптин концентрируется в ядре. Доказано экспериментально [2], что апоптин активируется именно синглетным кислородом, а не другими радикалами. В отличие от ФДТ, в предлагаемом способе используется более высокая импульсная мощность (при сохранении средней мощности), что приводит к эффективному возбуждению апоптина. Дозу облучения выбирают достаточной для возбуждения апоптина. Таким образом, основное воздействие изучения производится на ядра клеток злокачественного образования.The proposed method is based on the purely photochemical effect of laser radiation without the introduction of any toxic drugs, which makes it undoubtedly attractive. Apoptin in healthy cells is found in the cytoplasm. In cancer cells, apoptin is concentrated in the nucleus. It has been experimentally proved [2] that apoptin is activated precisely by singlet oxygen, and not by other radicals. Unlike PDT, the proposed method uses a higher pulse power (while maintaining average power), which leads to efficient excitation of apoptin. The dose of radiation is chosen sufficient to excite apoptin. Thus, the main impact of the study is on the nuclei of malignant cells.
В ткани нарабатывается достаточное количество кислорода в синглетном, высоко реакционноспособном состоянии за счет возбуждения необходимого электронного состояния резонансным лазерным излучением. У молекулы кислорода в инфракрасной области спектра имеются два синглетных состояния, переходы на которые имеют резонанс на длинах волн 762 нм и 1268 нм, причем на 1268 нм поглощение в 8-10 раз выше, чем на длине волны 762 нм, и, следовательно, на этой длине волны предпочтительнее производить облучение. Кроме того, лазерное излучение на длине волны 1268 нм гораздо глубже проникает в ткани по сравнению с излучением 762 нм, не говоря о видимой области. Поглощение излучения молекулярным кислородом в этих полосах невелико. Поэтому было экспериментально проверено, насколько реально принципиально наработать за счет прямого поглощения достаточное количество синглетного кислорода, чтобы замедлить или остановить рост опухоли.A sufficient amount of oxygen is generated in the tissue in a singlet, highly reactive state due to the excitation of the necessary electronic state by resonant laser radiation. The oxygen molecule in the infrared region of the spectrum has two singlet states, transitions to which have a resonance at the wavelengths of 762 nm and 1268 nm, and at 1268 nm the absorption is 8-10 times higher than at the wavelength of 762 nm, and therefore this wavelength is preferable to irradiation. In addition, laser radiation at a wavelength of 1268 nm penetrates much deeper into tissue compared with radiation of 762 nm, not to mention the visible region. The absorption of radiation by molecular oxygen in these bands is small. Therefore, it was experimentally verified how feasible it is in principle to produce, through direct absorption, a sufficient amount of singlet oxygen to slow down or stop the growth of the tumor.
В эксперименте участвовало 88 экспериментальных животных (мыши C56/black), которым была привита опухоль меланомы В-16. На 10-й день было выбрано 46 животных со средним объемом опухолей 31.2 мм3. Они были разбиты на 4 группы: 1 контрольная и 3 экспериментальных. В контрольной группе содержалось 16 животных, а в каждой из экспериментальных по 10 мышей. Экспериментальные группы были подвергнуты локальному одноразовому лазерному облучению на длине волны 1268 нм со средней плотностью мощности 190 мВт/см2 в течение 3, 9 и 27 минут. В процессе облучения осуществляется контроль температуры и величины перфузии ткани кровью.The experiment involved 88 experimental animals (C56 / black mice) that were inoculated with a B-16 melanoma tumor. On day 10, 46 animals with an average tumor volume of 31.2 mm 3 were selected. They were divided into 4 groups: 1 control and 3 experimental. The control group contained 16 animals, and in each of the experimental 10 mice. The experimental groups were subjected to local disposable laser irradiation at a wavelength of 1268 nm with an average power density of 190 mW / cm 2 for 3, 9 and 27 minutes. In the process of irradiation, the temperature and the amount of perfusion of tissue with blood are controlled.
Последующие 17 суток опухоли в контрольных и экспериментальных группах развивались с различной скоростью. Результаты экспериментов представлены на чертеже, где. Динамика развития объема опухоли в каждой группе представляет собой гладкую кривую среднеквадратичные уклонения кривых не превышают 18%. На 27-ые сутки эксперимента средний объем опухоли в контрольной группе достиг 6947 мм3, а в экспериментальных группах средний объем опухолей составил 3915 мм3, 3730 мм3, 3826 мм3. Таким образом, средний объем опухоли в экспериментальных группах в 1.82 раза меньше, чем в контрольной группе. Выживаемость животных на 28 сутки эксперимента в контрольной группе составила 31%, а в экспериментальных - 43%. Облучение животных на других длинах волн при той же энергетике ни к какому воздействию на скорость роста опухолей не приводило.The next 17 days, the tumors in the control and experimental groups developed at different rates. The results of the experiments are presented in the drawing, where. The dynamics of the development of tumor volume in each group is a smooth curve, the mean square deviations of the curves do not exceed 18%. On the 27th day of the experiment, the average tumor volume in the control group reached 6947 mm 3 , and in the experimental groups the average tumor volume was 3915 mm 3 , 3730 mm 3 , 3826 mm 3 . Thus, the average tumor volume in the experimental groups is 1.82 times less than in the control group. The survival rate of animals on the 28th day of the experiment in the control group was 31%, and in the experimental group 43%. Irradiation of animals at other wavelengths with the same energy did not lead to any effect on the growth rate of tumors.
Полученные результаты свидетельствуют об эффективности метода. Одноразовая процедура облучения приводила к почти 60% торможению роста опухоли у животных. В этих экспериментах не удалось достигнуть полной деструкции опухоли из-за низкой импульсной мощности лазера. Теоретическим путем и основываясь на литературных данных были определены параметры лазерного излучения, необходимого для генерации достаточного количества синглетного кислорода и преодоления репарационной и антиоксидантной защиты клеток. Импульсная мощность более 1 кВт/см2, длительность импульсов Δτ, где 10-8 с≤Δτ≤10-5 с.The results obtained indicate the effectiveness of the method. A single irradiation procedure resulted in almost 60% inhibition of tumor growth in animals. In these experiments, complete destruction of the tumor was not achieved due to the low pulsed laser power. Theoretically and based on literature data, the parameters of the laser radiation necessary for generating a sufficient amount of singlet oxygen and overcoming the repair and antioxidant protection of cells were determined. The pulse power is more than 1 kW / cm 2 , the pulse duration is Δτ, where 10 -8 s≤Δτ≤10 -5 s.
Общим недостатком всех физиотерапевтических методов подавления опухолевого роста - радиационного, фотодинамического и в том числе предлагаемого выше является слабое подавление роста гипоксических клеток, которые в дальнейшем дают рост новой популяции. В предлагаемом способе эта задача решается просто увеличением падающей средней мощности лазерного излучения, которое производит одновременно фотохимическое воздействие и гипертермальное. Гипертермия как метод лечения онкологических заболеваний широко используется в медицинской практике. Она основана на том, что гипоксические клетки наиболее чувствительны к повышению температуры и погибают при нагревании до ~42°С, что для здоровых клеток не представляет серьезной опасности.A common drawback of all physiotherapeutic methods of suppressing tumor growth - radiation, photodynamic, including those proposed above is the weak suppression of the growth of hypoxic cells, which subsequently give rise to a new population. In the proposed method, this problem is solved simply by increasing the incident average power of the laser radiation, which produces both photochemical and hyperthermal effects. Hyperthermia as a method of treating cancer is widely used in medical practice. It is based on the fact that hypoxic cells are most sensitive to temperature increase and die when heated to ~ 42 ° C, which is not a serious danger to healthy cells.
Использование в качестве рабочей длины волны 1268 нм оправдано как для фотохимической деструкции, так и для гипертермии. Излучение на этой длине волны сравнительно слабо рассеивается биотканью и в то же время интенсивно поглощается в крыльях полосы поглощения воды. Это создает лучшие условия по сравнению с видимым излучением для концентрации тепловой энергии в биоткани и проникновения излучения на большую глубину. Происходит эффективное преобразование электромагнитной волны в джоулево тепло, что способствует реализации гипертермического режима. Облучение производят с уровнем средней мощности, достаточным для осуществления гипертермического режима.The use of 1268 nm as a working wavelength is justified for both photochemical destruction and hyperthermia. Radiation at this wavelength is relatively weakly scattered by biological tissue and, at the same time, is intensively absorbed in the wings of the water absorption band. This creates better conditions compared with visible radiation for the concentration of thermal energy in biological tissue and the penetration of radiation to a greater depth. An effective conversion of the electromagnetic wave to Joule heat occurs, which contributes to the implementation of the hyperthermic regime. Irradiation is carried out with an average power level sufficient for the implementation of the hyperthermic regime.
Фотохимия и гипертермия действуют в какой-то мере синергетично. Фотохимический механизм в большей степени воздействует на артериолы и прекапиллярные артериолы, т.е. на те отделы системы микроциркуляции, которые доставляют кислород быстро растущим раковым клеткам. В то же время сами патологические клетки и венулярные отделы системы кровообращения сравнительно бедны кислородом, но объем венул существенно больше объема артериол. В нем скапливается больше жидкости, что приводит к большему поглощению излучения и эффективной работе механизма гипертермии. Также достоверно установлено, что гипоксические клетки наиболее чувствительны к нагреву. Таким образом, оба механизма нарушают транскапиллярный обмен в опухолевой ткани, что приводит к ее разрушению.Photochemistry and hyperthermia act to some extent synergistically. The photochemical mechanism to a greater extent affects arterioles and precapillary arterioles, i.e. to those parts of the microcirculation system that deliver oxygen to rapidly growing cancer cells. At the same time, the abnormal cells themselves and the venular sections of the circulatory system are comparatively poor in oxygen, but the volume of venules is significantly larger than the volume of arterioles. More fluid accumulates in it, which leads to greater absorption of radiation and the effective operation of the mechanism of hyperthermia. It has also been reliably established that hypoxic cells are most sensitive to heat. Thus, both mechanisms violate the transcapillary exchange in the tumor tissue, which leads to its destruction.
Для увеличения эффективности предлагаемого способа и снижения общей дозы облучения перед воздействием лазерным излучением пациенту вводят внутривенно коллоидный раствор металла, обладающего эффектом плазменного усиления локального поля, например, серебра, обладающего свойствами увеличения локального поля за счет плазменного резонанса, вследствие чего вблизи коллоидных частиц повысится интенсивность лазерного излучения, т.е. вместо долей В/см2 она будет достигать уровня сотен киловатт/см2, а то и мегаватт/см2, тем самым повышая эффективность наработки синглетного кислорода.To increase the effectiveness of the proposed method and reduce the total radiation dose before exposure to laser radiation, the patient is given an intravenous colloidal solution of a metal having the effect of plasma amplification of a local field, for example, silver, which has the properties of increasing the local field due to plasma resonance, as a result of which the laser intensity will increase near colloidal particles radiation, i.e. instead of fractions of V / cm 2, it will reach the level of hundreds of kilowatts / cm 2 , or even megawatts / cm 2 , thereby increasing the efficiency of generation of singlet oxygen.
Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение имеет преимущества по сравнению с известным:From the above it follows that the proposed technical solution has advantages over the known:
- отсутствие токсичных фотосенсибилизаторов, инжектируемых пациенту;- the absence of toxic photosensitizers injected to the patient;
- возможность применения процедуры в любое необходимое время;- the possibility of applying the procedure at any necessary time;
- отсутствие необходимости в стационарном лечении для предотвращения ожогов от рассеянного излучения.- the absence of the need for inpatient treatment to prevent burns from scattered radiation.
Важным техническим результатом предлагаемого способа является то, что индуцируемые поражения клеток локализованы не только в мембране, где обычно накапливается сенсибилизатор при ФДТ, а везде, где присутствует растворенный в тканях молекулярный кислород, в том числе в митохондриях и ядре, вызывая при этом активацию апоптина и повреждения ДНК раковых клеток.An important technical result of the proposed method is that induced cell damage is localized not only in the membrane, where the sensitizer usually accumulates during PDT, but everywhere where molecular oxygen is dissolved in the tissues, including mitochondria and the nucleus, causing apoptin and DNA damage to cancer cells.
Следовательно, предложенный способ при использовании дает положительный технический результат: повышение эффективности и улучшение качества терапии злокачественных опухолей.Therefore, the proposed method when used gives a positive technical result: increasing efficiency and improving the quality of treatment of malignant tumors.
ЛитератураLiterature
1. Apoptin induces apoptosis in human transformed and malignant cells but not in normal cells; (May 1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. vol.94, pp.5943-5847; A.A.A.M.Dannen-Van Oorschot, D.F.Fisher, J.M.Grimbergen, B.Klein, S.-M.Zhuang, J.H.F.Falkenburg, C.Backendorf, P.H.Quax, A.J.Van der Eb, and M.H.M.Noteborne.1. Apoptin induces apoptosis in human transformed and malignant cells but not in normal cells; (May 1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA vol. 94, pp. 5943-5847; A.A.A.M.Dannen-Van Oorschot, D.F. Fisher, J.M. Grimbergen, B. Klein, S.-M.Zhuang, J.H.F. Falkenburg, C. Bakendorf, P.H.Quax, A.J. Van der Eb, and M.H.M.Noteborne.
2. Singlet Oxygen, but not Oxidizing radicals. Induces Apoptosis in HL-60 Cells; (2000) Photochemistry and Photobiology, vol.72(4), pp.548=553; Irene E.Kochevar, Mary C.Lynch, Shougang Zhuang and Christopher R.Lambert.2. Singlet Oxygen, but not Oxidizing radicals. Induces Apoptosis in HL-60 Cells; (2000) Photochemistry and Photobiology, vol. 72 (4), pp. 548 = 553; Irene E. Kochevar, Mary C. Lynch, Shougang Zhuang and Christopher R. Lambert.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105184/14A RU2325200C2 (en) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Method of laser inhibition of tumour growth and elimination |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105184/14A RU2325200C2 (en) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Method of laser inhibition of tumour growth and elimination |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006105184A RU2006105184A (en) | 2007-09-10 |
| RU2325200C2 true RU2325200C2 (en) | 2008-05-27 |
Family
ID=38597843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006105184/14A RU2325200C2 (en) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Method of laser inhibition of tumour growth and elimination |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2325200C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446842C2 (en) * | 2010-07-15 | 2012-04-10 | Учреждение Российской академии наук Центральная клиническая больница РАН | Method of treating locally advanced oncological diseases in experiment |
| WO2012169936A2 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Межотраслевое Объединение "Лазер И Здоровье" | Method for the intravenous laser-induced light and oxygen treatment of background, precancerous, malignant and metastatic diseases |
| RU2688013C1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Non-invasive method for improving permeability of hematoencephalic barrier |
-
2006
- 2006-02-20 RU RU2006105184/14A patent/RU2325200C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЕРОХОВ С.В. и др. «Влияние YAG-Nd лазера на динамику опухолевого роста (экспериментальное исследование)», сб. «Актуальные аспекты лазерной медицины». Материалы научно-практической конференции. - М.-Калуга, 2002, 413-415. MARCON N.E. «Photodynamic therapy and cancer of the esophagus» Semin Oncol. 1994 Dec; 21 (6 Suppl 15): 20-3. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446842C2 (en) * | 2010-07-15 | 2012-04-10 | Учреждение Российской академии наук Центральная клиническая больница РАН | Method of treating locally advanced oncological diseases in experiment |
| WO2012169936A2 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Межотраслевое Объединение "Лазер И Здоровье" | Method for the intravenous laser-induced light and oxygen treatment of background, precancerous, malignant and metastatic diseases |
| WO2012169936A3 (en) * | 2011-06-08 | 2013-02-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Межотраслевое Объединение "Лазер И Здоровье" | Method for the intravenous laser-induced light and oxygen treatment of background, precancerous, malignant and metastatic diseases |
| RU2688013C1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Non-invasive method for improving permeability of hematoencephalic barrier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006105184A (en) | 2007-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rengeng et al. | Sonodynamic therapy, a treatment developing from photodynamic therapy | |
| RU2420330C2 (en) | Photosensitiser activation method | |
| Mathews et al. | The effects of ultra low fluence rate single and repetitive photodynamic therapy on glioma spheroids | |
| Tsutsui et al. | Optimisation of illumination for photodynamic therapy with mTHPC on normal colon and a transplantable tumour in rats | |
| ATE234114T1 (en) | THERAPEUTIC COMPOSITIONS FOR BONE METABOLIC DISORDERS OR BONE METASTASIS CONTAINING A PHOTOSENSITIZER AND A BISPHOSPHONATE | |
| RU2325200C2 (en) | Method of laser inhibition of tumour growth and elimination | |
| Cox | Introduction to laser-tissue interactions | |
| de Mello et al. | Sonodynamic and photodynamics used as a combined therapy in the treatment of malignant neoplasms: facts and open questions | |
| Zelickson | Mechanism of action of topical aminolevulinic acid | |
| RU2446842C2 (en) | Method of treating locally advanced oncological diseases in experiment | |
| RU2339414C1 (en) | Method for suppression of tumours growth | |
| RU2329074C1 (en) | Method of dogs' mouth tunica mucosa melanoma laser destruction | |
| Habit et al. | In vitro toxicity of low-level green laser irradiation effects on human breast cancer cell lines | |
| Hirschberg et al. | Repetitive 5-aminolevulinic acid mediated photodynamic therapy of rat glioma | |
| RU2617090C1 (en) | Method for photodynamic therapy of malignant tumours | |
| RU2726608C2 (en) | Method for initiation of tumor cell death by sodium salt of hematoporbore and hf and shf wave energy radiation | |
| RU2726610C2 (en) | Method for initiation of tumour cell death by sodium salt of hematoporphyrin, ascorbic acid and hf and microwave energy wave radiation | |
| WO2014097208A2 (en) | Method of combined treatment of maligant tumors | |
| Kawamoto et al. | Photochemistry | |
| Dias et al. | Sonodynamic and Photodynamics Used as | |
| RU2739193C1 (en) | Method of photodynamic therapy of inoculated tumour of b-16 melanoma of mice with chlorine photosensitizer with psma-ligand | |
| RU2724867C2 (en) | Method of photodynamic therapy of transplanted ectodermal tumor of melanoma b16 of mice | |
| Algorri et al. | Light Technology for Efficient and Effective Photodynamic Therapy: A Critical Review. Cancers 2021, 13, 3484 | |
| RU2383370C1 (en) | Method of tumour growth suppression | |
| RU2726609C2 (en) | Method for initiating death of tumour cells with hydroxyaluminum trisulfophthalocyanine, succinic acid and hf- and microwave energy of wave radiation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090221 |