Влияние жидкости для электронных сигарет на оптические свойства яичников в норме и при саркоме

Селифонов А.А., Селифонова Е.И., Варламова Г.Н., Тучин В.В.

Ссылка для цитирования:

Селифонов А.А., Селифонова Е.И., Варламова Г.Н., Тучин В.В. Влияние жидкости для электронных сигарет на оптические свойства яичников в норме и при саркоме // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 10. С. 80–93. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-10-80-93

Selifonov A.A., Selifonova E.I., Varlamova G.N., Tuchin V.V. The effect of vaping on the optical properties of ovaries in normal conditions and in sarcoma [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 10. P. 80–93. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-10-80-93

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. В данном исследовании методом отражательной спектроскопии изучалось влияние жидкости для электронных сигарет (e-жидкости) на оптические свойства яичников кошек в норме и при саркоме. Цель работы. Определение количественных характеристик молекулярной диффузии жидкости для электронных сигарет (70% глицерина и 30% пропиленгликоля) в тканях нормальных яичников кошек и в яичниках с саркомой. Метод. Оптические свойства исследованных образцов были изучены методом диффузной оптической спектроскопии отражения и пропускания в спектральном диапазоне от 200 до 800 нм. Основные результаты. Рассчитаны эффективные коэффициенты диффузии исследуемой жидкости для электронных сигарет: в тканях нормальных яичников кошек D = (2,7 ± 0,4)х10–6 см2/с, а в тканях яичников кошек с саркомой D = (2,9 ± 0,5)х10–5 см2/с. Показано, что в процессе взаимодействия образцов ткани с жидкостью для электронных сигарет (e-жидкостью) наблюдается временное и обратимое снижение диффузного отражения и повышение полного пропускания по отношению к контрольным образцам в широком спектральном диапазоне длин волн от глубокого ультрафиолета до ближнего инфракрасного диапазона, что свидетельствует об обратимом снижении рассеяния оптического излучения в ткани и соответствующем изменении её структуры. В результате действия исследуемой e-жидкости коэффициент полного пропускания увеличивается в 22 раза для нормальной ткани яичников за время 100 минут при толщине образца порядка 1 мм. При стромальной саркоме увеличение пропускания составляет 2 раза при той же толщине образцов и времени действия порядка 40 минут. Практическая значимость. Полученные данные могут быть полезны при создании новых, более эффективных протоколов для проведения оптической эндоскопической диагностики репродуктивной системы, фотодинамической или фототермической терапии, хирургических вмешательств с применением лазерного скальпеля при лечении онкологических заболеваний яичников. Данные результаты также могут быть востребованы при криоконсервации органов, включая органы репродуктивной системы человека, поскольку глицерин и пропиленгликоль применяют в криобиологии.

Ключевые слова:

ткань яичника, жидкости для электронных сигарет, оптические свойства, спектры полного пропускания, спектры диффузного отражения, коэффициент диффузии, эффективность оптического просветления

Благодарность:

работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 23-14-00287

Коды OCIS: 300.0300

Список источников:

1. Tuchin V.V. Tissue optics: Light scattering methods and instruments for medical diagnostics. 3rd ed. Bellingham,WA, USA: SPIE Press, 2015. 864 р.
2. Tuchin V.V. Optical clearing of tissues and blood. USA, WA, Bellingham: SPIE Press, 2006. 659 р.
3. Oliveira L.M.C., Tuchin V.V. The optical clearing method — a new tool for clinical practice and biomedical engineering. Cham, Switzerland: Springer, 2019. 852 р.
4. Tuchin V.V., Zhu D., Genina E.A. Handbook of tissue optical clearing: New prospects in optical imaging. USA, FL, Boca Raton: CRC Press, 2022. 855 р.
5. Genina E.A., Bashkatov A.N., Tuchin V.V. Tissue optical immersion clearing // Expert Rev. Med. Devices. 2010. V. 6. P. 825–842. https://doi.org/10.1586/ erd.10.50
6. Селифонов А.А., Тучин В.В. Оптические свойства дентина зуба человека при иммерсии in vitro в глюкозе и кинетика этого процесса // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 3. С. 46–55. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-03-46-55
Selifonov A. A., Tuchin V. V. Optical properties of human dentin when it is immersed in glucose in vitro and the kinetics of this process // Journal of Optical Tech nology. 2020. V. 87(3). P. 168–174. https://doi.org/10.1364/ JOT.87.000168
7. Oliveira L.R., Ferreira R.M., Pinheiro M.R., Silva H.F., Tuchin V.V., Oliveira L.M. Broadband spectral verification of optical clearing reversibility in lung tissue // J. Biophotonics. 2022. V. 16. Article number. e202200185. https://doi.org/10.1002/jbio.202200185.
8. Musina G.R., Gavdush A.A., Chernomyrdin N.V., Dolganova I.N., Ulitko V.E, Cherkasova O.P., Kurlov V.N., Komandin G.A., Zhivotovskii I.V., Tuchin V.V., Zaytsev K.I. et al. Optical properties of hyperosmotic agents for immersion clearing of tissues in terahertz spectroscopy // Opt. Spectrosc. 2020. V. 128. P. 1026–1035. https://doi.org/10.1134/S0030400X20070279.
9. Lee S., Ozkavukcu S., Ku S.Y. Current and future perspectives for improving ovarian tissue cryopreservation and transplantation outcomes for cancer patients // Reprod. Sci. 2021. V. 28. P. 1746–1758. https://doi.org/10.1007/s43032-021-00517-2
10. VonWolff M., Donnez J., Hovatta O., Keros V., Maltaris T., Montag M., Salle B., Sonmezer M., Andersen C.Y. Cryopreservation and autotransplantation of human ovarian tissue prior to cytotoxic therapy — a technique in its infancy but already successful in fertility preservation // Eur. J. Cancer. 2009. V. 45. P. 1547–1553. https://doi.org/10.1016/j.ejca.2009. 01.029

11. Del-Pozo-Lerida S., Salvador C., Martínez-Soler F., Tortosa A., Perucho M., Gimenez-Bonaf P. Preservation of fertility in patients with cancer (Review) // Oncol. Rep. 2019. V. 41. P. 2607–2614. https://doi.org/10.3892/or.2019.7063
12. Siegel R.L., Miller K.D., Fuchs H.E., Jemal A. Cancer statistics // CA Cancer J. Clin. 2022. V. 72. P. 7–33. https://doi.org/10.3322/caac.21708
13. Del Valle L., Corchon S., Palop J., Rubio J.M., Celda L. The experience of female oncological patients and fertility preservation: A phenomenology study // Eur. J. Cancer Care. 2022. V. 31. Article number. e13757. https://doi.org/10.1111/ecc.13757
14. Tuchina D.K., Meerovich I.G., Sindeeva O.A., Zherdeva V.V., Savitsky A.P., Bogdanov A.A., Tuchin V.V. Magnetic resonance contrast agents in optical clearing: Prospects for multimodal tissue imaging // J. Biophotonics. 2020. V. 13. Article number: e201960249. https://doi.org/10.1002/jbio.201960249
15. Vignarajan C.P., Malhotra N., Singh N. Ovarian reserve and assisted reproductive technique outcomes after laparoscopic proximal tubal occlusion or salpingectomy in women with hydrosalpinx undergoing in vitro fertilization: A randomized controlled trial //J. Minim. Invasive Gynecol. 2019. V. 26. P. 1070–1075. https://doi.org/10.1016/j.jmig. 2018.10.013
16. Целкович Л.С., Балтер Р.Б., Богданова М.А., Борисова О.В., Шатунова Е.П., Верховникова Т.С., Прибыткова Е.И., Никулина И.Е., Иванова Т.В., Ильченко О.А., Саловаров Д.А. Гистероскопия и гистеросальпингография как методы выявления внутриматочной патологии при подготовке пациенток к процедуре ЭКО // Вестник медицинского института «РЕАВИЗ». 2018. № 3. С. 112–120.
Tselkovich L.S., Balter R.B., Bogdanova M.A., Borisova O.V., Shatunova E.P., Verkhovnikova T.S., Pribytkova E.I., Nikulina I.E., Ivanova T.V., Ilchenko O.A., Salovarov D.A. Hysteroscopy and hysterosalpingography as methods for identifying intrauterine pathology when preparing patients for the IVF procedure [in Russian] // Bulletin of the REAVIZ Medical Institute. 2018. № 3. P. 112–120.
17. Kang Uk, Папаян Г.В., Березин В.Б., Петрищев Н.Н., Галагудза М.М. Спектрометр для флуоресцентно-отражательных биомедицинских исследований // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 1. С. 56–67.
Kang Uk, Papayan G.V., Berezin V.B., Petrishchev N.N., Galagudza M.M. Spectrometer for fluorescence-reflection biomedical research // Journal of Optical Technology. 2013. V. 80(1). P. 40–48. https://doi.org/10.1364/JOT.80.000040
18. Папаян Г.В., Журба В.М., Кишалов А.А., Петрищев Н.Н., Галагудза М.М. Волоконный флуоресцентно-отражательный спектрометр с многоволновым возбуждением // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 1. С. 38–43.
Papayan G. V., Petrishchev N. N., Zhurba V. M., Kishalov A. A., Galagudza M. M. Fiber fluorescence–reflection spectrometer with multiwave excitation. // Journal of Optical Technology. 2014. V. 81. № 1. Р. 29–32. https://doi.org/10.1364/JOT.81.000029 19. Будаговская О.Н., Козлова И.И. Простой оптический критерий степени зрелости плодов земляники // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 1. С. 17–23. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-01-17-23
Budagovskaya O.N., Kozlova I.I. Simple optical criterion of the ripeness level of strawberries // Journal of Optical Technology. 2022. V. 89. № 1. Р 12–16. https:// doi.org/10.1364/JOT.89.000012
20. Немкович Н.А., Шанько Ю.Г., Собчук А.Н., Рубинов А.Н., Крученок Ю.В., Чухонский А.И. Система оптической диагностики опухолей и идентификация с ее помощью аденомы гипофиза // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 10. С. 30–41.
Nemkovich N.A., Sobchuk A.N., Rubinov A.N., Kruchenok Yu.V., Shan’ko Yu.G., Chukhonski A.I. System for the optical diagnosis of tumors, and using it to identify pituitary adenoma // Journal of Optical Technology. 2014. V. 81. № 10. Р. 578–585. https://doi.org/10.1364/JOT.81.000578
21. Башкатов А.Н., Генина Э.А., Кочубей В.И., Рубцов В.С., Колесникова Е.А., Тучин В.В. Оптические свойства тканей толстой кишки человека в спектральном диапазоне 350–2500 нм // Квантовая электроника. 2014. Т. 44. № 8. С. 779–784.
Bashkatov A.N., Genina E.A., Kochubey V.I., Kolesnikova E.A., Tuchin V.V., Rubtsov V.S. Optical properties of human colon tissues in the 350-2500 nm spectral range // Quantum Electronics. 2014. V. 44. № 8. Р. 779–784.
22. Беликов А.В., Загорулько А.М., Смирнов С.Н., Сергеев А.Н., Михайлова А.А., Шимко А.А. Оптические свойства in vitro катарактальных хрусталиков глаза человека в видимом и ближнем ИК диапазонах // Оптика и спектроскопия. 2019. Т. 126. № 5. С. 656–664. https://doi.org/10.21883/OS.2019.05.47667.16-19
Belikov A.V., Smirnov S.N., Sergeev A.N., Zagorul'ko A.M., Mikhailova A.A., Shimko A.A. Optical proper ties of human eye cataractous lens in vitro in the visible and near-ir ranges of the spectrum // Opt. Spectr. 2019. V. 126. № 5. Р. 574–579. https://doi.org/ 10.1134/S0030400X19050035
23. Kotyk A., Janacek K. Cell membrane transport: An interdisciplinary approach. New York: Plenum Press, 1977. 348 p.
24. Tuchin V.V. (ed.). Handbook of optical biomedical diagnostics. Second Edition. V. 1. Light-tissue interaction. WA, Bellingham: SPIE Press, 2016. 864 р.
25. Carvalho S., Gueiral N., Nogueira E., Henrique R., Oliveira L., Tuchin V.V. Glucose diffusion in colorectal mucosa — a comparative study between normal and cancer tissues // Journal of Biomedical Optics. 2017. V. 22. № 9. P. 091506. https://doi.org/10.1117/1. JBO.22.9.091506
26. Selifonov A.A., Rykhlov A.S., Tuchin V.V. The glycerol-induced perfusion-kinetics of the cat ovaries in the follicular and luteal phases of the cycle // Diagnostics. 2023. V. 13. № 3. P. 490–506. https://doi.org/10.3390/ diagnostics13030490
27. Selifonov A. A., Rykhlov A. S., Tuchin V. V. Ex vivo study of the kinetics of ovarian tissue optical properties under the influence of 40%-glucose // Izvestiya of Saratov University. Physics. 2023. V. 23. № 2. P. 120–127. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2023-23-2-120-127.
28. Carneiro I., Carvalho S., Henrique R., Selifonov A., Oliveira L., Tuchin V.V. Enhanced ultraviolet spectroscopy by optical clearing for biomedical applications // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2021. V. 27. № 4. Р. 1–8. https://doi.org/10.1109/ JSTQE.2020.3012350