Aufbau und Erprobung eines Messplatzes zur Bestimmung der Fluoreszenzlebensdauer von NIR- Farbstoffen (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Cyaninfarbstoffe, wie Indocyaningrün, Omocyanin und SIDAG, finden eine große Anwendung als optische Marker in Bereichen der medizinischen Diagnostik. So zum Beispiel in der Ophthalmologie als Kontrastmittel zur Darstellung des Augenhintergrundes. In der Forschung werden ICG wie auch Omocyanin zur Diagnose und Früherkennung von Brusttumoren eingesetzt. Der Farbstoff SIDAG wird ausschließlich in Tierversuchen verwendet. Die Arbeitsgruppe 8.31 ¿Gewebeoptik und molekulare Bildgebung¿ der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit der fluoreszenzgestützen Laserimpuls-Mammografie. Bei diesem Verfahren wird der fluoreszierende Farbstoff intravenös in die Blutbahn gegeben. Durch Bestrahlung der Brust mit einem gepulsten Laser werden diese Farbstoffe angeregt und die anschließende Fluoreszenzemission gemessen. Wenn der Farbstoff sich vorranging im Karzinom anreichert, so können Bereiche mit erhöhter Fluoreszenz auf bösartige Läsionen hinweisen. Der Vorteil dieser Farbstoffe ist, dass diese bei Wellenlängen um die 750 nm.- 810 nm ihre Absorptionsmaxima aufweisen. Genau in diesem Wellenlängenbereich weist wiederum menschliches Gewebe eine geringe Absorption auf, wodurch hohe Eindringtiefen erreicht werden können. Die Emissionsmaxima der Farbstoffe liegen je nach Farbstoff im Bereich zwischen 780 nm - 830 nm.
Neben den Fluoreszenzintensitäten, welche von der Farbstoffkonzentration wie auch von der Temperatur abhängig sind, kann auch die Fluoreszenzlebensdauer, welche eine wichtige Eigenschaft von Farbstoffen ist, gemessen werden. Diese gibt Informationen über das umliegende Gewebe und ist dabei konzentrationsunabhängig. Sie ist somit nur von den Stoffeigenschaften des Gewebes, in welchem der Farbstoff gelöst ist, abhängig. Dadurch können Fluoreszenzlebensdauermessungen Aussagen über die chemischen Eigenschaften des umliegenden Gewebes geben (pH-Wert, Sauerstoffsättigung, Polarität etc.). Dabei weist die Fluoreszenzlebensdauer eine hohe Empfindlichkeit auf und reduziert so das Signal-Rausch Verhältnis. Ein Vorteil ist auch, dass die Messungen der Fluoreszenzlebensdauer nicht so stark von den Streueffekten beeinflusst werden, wie es bei Messungen von Fluoreszenzintensitäten der Fall ist.
Eine Möglichkeit zur Bestimmung der Fluoreszenzlebensdauer bietet die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messplatz zur Bestimmung der Fluoreszenzlebensdauern von NIR- [...]