Optimization of the phantom parameters for diffuse optical fluorescence tomography of biotissues in vivo / M. P. Samtsov, D. S. Tarasov, A. S. Goryashchenko, N. I. Kazachkina, V. V. Zherdeva, A. P. Savitsky, I. G. Meerovich

Приведены результаты исследований по установлению условий, обеспечивающих корректную регистрацию с помощью диффузионного флуоресцентного томографа концентрации фотосенсибилизатора на основе нового индотрикарбоцианинового красителя в тканях in vivo. При концентрации красителя 4 мкмоль/л в 50 % сыворотке крови время жизни флуоресценции τf = 1,44 нс, в 5 % бычьем сывороточном альбумине τf = 1,41 нс, а кинетики затухания флуоресценции являются одноэкспоненциальными. Показано, что при концентрации красителя 40 мкмоль/л наряду с мономерами в растворе присутствуют нелюминесцирующие H-агрегаты, полоса поглощения которых перекрывается со спектром флуоресценции мономеров. Вследствие этого становится возможным процесс безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения от мономеров на нелюминесцирующие ассоциаты, что приводит к уменьшению времени жизни флуоресценции молекул до 1,18 нс. Установлено, что в качестве среды, обеспечивающей создание раствора для фантома, оптимальным является использование сыворотки крови при концентрации красителя, не превышающей 4 мкмоль/л.The paper presents the results obtained in studies of the conditions ensuring correct recording of the concentration of the photosensitizer based on a new indotricarbocyanine dye in biotissues in vivo with the use of a diffuse fluorescence tomograph. When the dye concentration in 50 % blood serum is 4 mmol/l, the fluorescence lifetime is τf = 1.44 ns and in 5 % bovine serum albumin it comes to τf = 1.41 ns, and the kinetics of fluorescence decay are single-exponential. It is demonstrated that, when a concentration of the dye is 40 mmol/l, in the solution one can observe not only monomers but also nonluminescent H-aggregates, with the absorption band overlapping the fluorescence spectrum of monomers. As a result, there is a possibility for nonradiative transfer of the electronic excitation energy from monomers to the nonluminescent associates leading to a decrease of the molecular fluorescence lifetime down to 1.18 ns. It has been found that an ideal medium to prepare a solution for the phantom is blood serum with the dye concentration below 4 mmol/l