Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2025, выпуск 5 » Статья стр. 560
<<<>>>
Оптическое просветление кожи человека in vivo с помощью водных растворов сорбитола, ксилитола, ксилозы и ДМСО
Российский научный фонд, 23-14-00287
Березин К.В. 1, Степанович Е.Ю.2, Лихтер А.М. 2, Дворецкий К.Н. 3, Грабарчук Е.В. 2, Генина Э.А. 1,4, Янина И.Ю. 1,4, Правдин А.Б. 1, Сурков Ю.И. 1, Тучин В.В. 1,4,5
1Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
2Астраханский государственный университет, Астрахань, Россия
3Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского, Саратов, Россия
4Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
5Институт проблем точной механики и управления, ФИЦ Саратовский научный центр РАН", Саратов, Россия
Email: berezinkv@yandex.ru, likhter@bk.ru, dcn@yandex.ru, kof_712@mail.ru, eagenina@yandex.ru, irina-yanina@yandex.ru, pravdinab@mail.ru, surkov9898@gmail.com, tuchinvv@mail.ru
Поступила в редакцию: 6 февраля 2025 г.
В окончательной редакции: 4 марта 2025 г.
Принята к печати: 7 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 1 июля 2025 г.
PDF версия
С помощью метода оптической когерентной томографии получены результаты иммерсионного оптического просветления кожи человека in vivo с использованием в качестве иммерсионного агента водных растворов сорбитола, ксилитола, D-ксилозы и диметилсульфоксида. Для оценки эффективности оптического просветления определялись значения скорости изменения коэффициента рассеяния света, полученные с помощью усреднённого A-скана оптической когерентной томографии сигнала на участке дермы на глубине от 350 до 700 μm. В результате молекулярного моделирования методами классической молекулярной динамики (GROMACS) взаимодействия молекул иммерсионных агентов с пептидом коллагена ((GPH)_3)9 определено количество водородных связей, образующихся в единицу времени для каждого агента и влияние этих агентов на пространственный объём пептида коллагена. Методами квантовой химии HF/STO3G/DFT/B3LYP/6-311G(d) рассчитана энергия межмолекулярного взаимодействия в комплексах иммерсионных агентов с фрагментом пептида коллагена ((GPH)_3)2, установлена корреляция эффективности оптического просветления с энергией межмолекулярного взаимодействия. Подробно обсуждаются неклассические водородные связи, возникающие при взаимодействии диметилсульфоксида с ((GPH)_3)9 и молекулами воды. Ключевые слова: молекулярное моделирование, оптическое просветление кожи человека, водородные связи, молекулярная динамика, квантовая химия, иммерсионные агенты, коэффициент диффузии.
  1. V.V. Tuchin. Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnostics, 3rd ed. (PM 254, SPIE Press, Bellingham, WA, 2015). DOI: 10.1117/3.1003040
  2. H. Jonasson, I. Fredriksson, S. Bergstrand, C.J. Ostgren, M. Larsson, T. Stromberg. J. Biomed. Opt., 23 (12), 121608 (2018). DOI: 10.1117/1.JBO.23.12.121608
  3. Handbook of tissue optical clearing: new prospects in optical imaging, ed. by V.V. Tuchin, D. Zhu, E.A. Genina (Taylor \& Francis Group LLC, CRC Press, Boca Raton, FL, 2022). DOI: 10.1201/9781003025252
  4. J.M. Hirshburg. Chemical agent induced reduction of skin light scattering: doctoral dissertation. (Texas A \& M University, 2009)
  5. D. Zhu, K.V. Larin, Q. Luo, V.V. Tuchin. Laser Photonics Rev., 7 (5), 732 (2013). DOI: 10.1002/lpor.201200056
  6. A.N. Bashkatov, K.V. Berezin, K.N. Dvoretskiy, M.L. Chernavina, E.A. Genina, V.D. Genin, V.I. Kochubey, E.N. Lazareva, A.B. Pravdin, M.E. Shvachkina, P.A. Timoshina, D.K. Tuchina, D.D. Yakovlev, D.A. Yakovlev, I.Yu. Yanina, O.S. Zhernovaya, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 23 (9), 091416 (2018). DOI: 10.1117/1.JBO.23.9.091416
  7. L. Oliveira, V.V. Tuchin. The optical clearing method: a new tool for clinical practice and biomedical engineering (Springer Nature Switzerland AG, Basel, 2019). DOI: 10.1007/978-3-030-33055-2
  8. I. Costantini, R. Cicchi, L. Silvestri, F. Vanzi, F.S. Pavone. Biomedical Optics Express, 10 (10), 5251 (2019). DOI: 10.1364/boe.10.005251
  9. P. Matryba, L. Kaczmarek, J. Goab. Laser Photonics Rev., 13 (8), 1800292 (2019). DOI: 10.1002/lpor.201800292
  10. T. Yu, J. Zhu, D. Li, D. Zhu. iScience, 24 (3), 102178 (2021). DOI: 10.1016/j.isci.2021.102178
  11. I.S. Martins, H.F. Silva, E.N. Lazareva, N.V. Chernomyrdin, K.I. Zaytsev, L.M. Oliveira, V.V. Tuchin. Biomedical Optics Express, 14 (1), 249 (2023). DOI: 10.1364/BOE.479320
  12. E.C. Cheshire, R.D.G. Malcomson, S. Joseph, A. Adnan, D. Adlam, G.N. Rutty. Int. J. Legal Med., 131, 1377 (2017). DOI: 10.1007/s00414-017-1570-1
  13. T. Yu, J. Zhu, Y. Li, Y. Ma, J. Wang, X. Cheng, S. Jin, Q. Sun, X. Li, H. Gong, Q. Luo, F. Xu, S. Zhao, D. Zhu. Sci. Rep., 8 (1), 1964 (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-20306-3
  14. J. Musakhanian, D.W. Osborne, J-D. Rodier. AAPS PharmSciTech, 25 (7), 201 (2024). DOI: 10.1208/s12249-024-02886-8
  15. E.A. Genina, A.N. Bashkatov, E.A. Kolesnikova, M.V. Basko, G.S. Terentyuk, V.V. Tuchin. J. Biomed. Optics, 19 (2), 021109 (2013). DOI: 10.1117/1.JBO.19.2.021109
  16. B. Kumar, S.K. Jain, S.K. Prajapati. Intern. J. Drug Delivery, 3 (1), 93 (2011). DOI: 10.5138/ijdd.2010.0975.0215.03057
  17. S.M. Zaytsev, Yu.I. Svenskaya, E.V. Lengert, G.S. Terentyuk, A.N. Bashkatov, V.V. Tuchin, E.A. Genina. J. Biophotonics, 13 (4), e201960020 (2020). DOI: 10.1002/jbio.201960020
  18. S. Karma, J. Homan, C. Stoianovici, B. Choi. J. Innovative Optical Health Sciences, ( 3) 3, 153 (2010). DOI: 10.1142/S1793545810001015
  19. A.K. Bui, R.A. McClure, J. Chang, C. Stoianovici, J. Hirshburg, A.T. Yeh, B. Choi. Lasers in Surgery and Medicine, 41 (2), 142 (2009). DOI: 10.1002/lsm.20742
  20. X. Wen, S.L. Jacques, V.V. Tuchin, D. Zhu. J. Biomed. Opt., 17 (6), 066022 (2012). DOI: 10.1117/1.JBO.17.6.066022
  21. A.N. Bashkatov, E.A. Genina, V.V. Tuchin. Handbook of optical sensing of glucose in biological fluids and tissues, ed. by V.V. Tuchin (Taylor \& Francis Group LLC, CRC Press, 2009), ch. 21. DOI: 10.1201/9781584889755
  22. К.В. Ларин, В.В. Тучин. Квант. электрон., 38 (6), 551 (2008). [K.V. Larin, V.V. Tuchin. Quantum Electronics, 38 (6), 551 (2008). DOI: 10.1070/QE2008v038n06ABEH013850]
  23. D.K. Tuchina, R. Shi, A.N. Bashkatov, E.A. Genina, D. Zhu, Q. Luo, V.V. Tuchin. J. Biophotonics, 8 (4), 332 (2015). DOI: 10.1002/jbio.201400138
  24. V. Hovhannisyan, P.-S. Hu, S.-J. Chen, C.-S. Kim, C.-Y. Dong. J. Biomed. Opt., 18 (4), 046004 (2013). DOI: 10.1117/1.JBO.18.4.046004
  25. A.Yu. Sdobnov, M.E. Darvin, E.A. Genina, A.N. Bashkatov, J. Lademann, V.V. Tuchin. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 197, 216 (2018). DOI: 10.1016/j.saa.2018.01.085
  26. A.T. Yeh, B. Choi, J.S. Nelson, B.J. Tromberg. J. Investigative Dermatology, 121 (6), 1332 (2003). DOI: 10.1046/j.1523-1747.2003.12634.x
  27. Z. Ou, Yi-Sh. Duh, N.J. Rommelfanger, C.H.C. Keck, Sh. Jiang, K. Brinson Jr., S. Zhao, E.L. Schmidt, X. Wu, F. Yang, B. Cai, H. Cui, W. Qi, Sh. Wu, A. Tantry, R. Roth, J. Ding, X. Chen, J.A Kaltschmidt, M.L. Brongersma, G. Hong. Science, 385 (6713), eadm6869 (2024). DOI: 10.1126/science.adm686
  28. V.V. Tuchin, D.M. Zhestkov, A.N. Bashkatov, E.A. Genina. Optics Express, 12 (13), 2966 (2004). DOI: 10.1364/OPEX.12.002966
  29. V.V. Tuchin. Optical clearing of tissues and blood (PM 154, SPIE Press, Bellingham, WA, 2005). DOI: 10.1117/3.637760
  30. O. Sydoruk, O. Zhernovaya, V. Tuchin, A. Douplik. J. Biomed. Opt., 17 (11), 115002-1-6 (2012). DOI: 10.1117/1.JBO.17.11.115002
  31. O. Zhernovaya, V.V. Tuchin, M.J. Leahy. J. Biomed. Opt., 18 (2), 026014-1-8 (2013). DOI: 10.1117/1.JBO.18.2.026014
  32. O.S. Zhernovaya, E.A. Genina, V.V. Tuchin, A.N. Bashkatov. Handbook of tissue optical clearing: new prospects in optical imaging, ed. by V.V. Tuchin, D. Zhu, E.A. Genina (Taylor \& Francis Group LLC, CRC Press, Boca Raton, FL, 2022), p. 383-392. DOI: 10.1201/9781003025252
  33. T. Yu, X. Wen, V.V. Tuchin, Q. Luo, D. Zhu. J. Biomed. Opt., 16 (9), 095002 (2011). DOI: 10.1117/1.3621515
  34. X. Wen, Z. Mao, Z. Han, V.V. Tuchin, D. Zhu. J. Biophotonics, 3 (1-2), 44 (2010). DOI: 10.1002/jbio.200910080
  35. A.Yu. Sdobnov, M.E. Darvin, J. Schleusener, J. Lademann, V.V. Tuchin. J. Biophotonics, 12 (5), e201800283 (2019). DOI: 10.1002/jbio.201800283
  36. K.V. Berezin, E.V. Grabarchuk, A.M. Lichter, K.N. Dvoretski, V.V. Tuchin. J. Biophotonics, 17 (2), e202300354 (2024). DOI: 10.1002/jbio.202300354
  37. К.В. Березин, Е.В. Грабарчук, А.М. Лихтер, К.Н. Дворецкий, Ю.И. Сурков, В.В. Тучин. ЖТФ, 94 (3), 515 (2024). DOI: 10.61011/JTF.2024.03.57392.318-23 [K.V. Berezin, E.V. Grabarchuk, A.M. Lichter, K.N. Dvoretski, Yu.I. Surkov, V.V. Tuchin. Technical Physics, 69 (3), 485 (2024). DOI: 10.21883/0000000000]
  38. C.C.J. Roothaan. Rev. Modern Phys., 23 (2), 69 (1951). DOI: 10.1103/RevModPhys.23.69
  39. R. Goldberg, B. Lang, B. Coxon, S. Decker. J. Chem. Thermodynamics, 15 (2), 2 (2012). DOI: 10.1016/j.jct.2011.07.004
  40. D.J. Faber, F.J. van der Meer, M.C.G. Aalders, T.G. van Leeuwen. Opt. Express, 12 (19), 4353 (2004). DOI: 10.1364/OPEX.12.004353
  41. P. Lee, W. Gao, X. Zhang. Appl. Opt., 49 (18), 3538 (2010). DOI: 10.1364/AO.49.003538
  42. E.A. Genina, A.N. Bashkatov, E.A. Kolesnikova, M.V. Basko, G.S. Terentyuk, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 19 (2), 021109 (2014). DOI: 10.1117/1.JBO.19.2.021109
  43. R.K. Wang, V.V. Tuchin. Handbook of coherent-domain optical methods, biomedical diagnostics, environmental monitoring, and material science, vol. 2, 2nd ed., ed. by V.V. Tuchin (Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, N.Y., 2013), vol. 2, p. 665. DOI: 10.1007/978-1-4614-5176-1
  44. Э.А. Генина, Н.С. Ксенофонтова, А.Н. Башкатов, Г.С. Терентюк, В.В. Тучин. Квант.электрон., 47 (6), 561 (2017). [E.A. Genina, N.S. Ksenofontova, A.N. Bashkatov, G.S. Terentyuk, V.V. Tuchin. Quantum Electronics, 47 (6), 561 (2017). DOI: 10.1070/QEL16378]
  45. K. Okuyama, K. Miyama, K. Mizuno, H.P. Bachinger. Biopolymers, 97 (8), 607 (2012). DOI: 10.1002/bip.22048
  46. W.D. Cornell, P. Cieplak, C.I. Bayly, I.R. Gould, K.M.Jr. Merz, D.M. Ferguson, D.C. Spellmeyer, T. Fox, J.W. Caldwell, P.A. Kollman. J. Am. Chem. Soc., 117 (19), 5179 (1995). DOI: 10.1021/ja00124a002
  47. A.D. Becke. J. Chem. Phys., 98 (7), 5648 (1993). DOI: 10.1063/1.464913
  48. C. Lee, W. Yang, R.G. Parr. Phys. Rev. B, 37 (2), 785 (1988). DOI: 10.1103/PhysRevB.37.785
  49. M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel et al. Gaussian09, revision A.02 (Gaussian Inc, Pittsburgh PA, 2009)
  50. D. Van der Spoel, E. Lindahl, B. Hess, G. Groenhof, E.A. Mark, H.J.C. Berendsen. J. Comput. Chem., 26 (16), 1701 (2005). DOI: 10.1002/jcc.20291
  51. Y. Duan, C. Wu, S. Chowdhury, M.C. Lee, G. Xiong, W. Zhang, R. Yang, P. Cieplak, R. Luo, T. Lee, J. Caldwell, J. Wang, P. Kollman. J. Comp. Chem., 24 (16), 1999 (2003). DOI: 10.1002/jcc.10349
  52. H.J.C. Berendsen, J.P.M. Postma, W.F. van Gunsteren, A. DiNola, J.R. Haak. J. Chem. Phys., 81 (8), 3884 (1984). DOI: 10.1063/1.448118
  53. W. Humphrey, A. Dalke, K. Schulten. J. Mol. Graph., 14 (1), 33 (1996). DOI: 10.1016/0263-7855(96)00018-5
  54. H.D. Loof, L. Nilsson, R. Rigler. J. Am. Chem. Soc., 114 (11), 4028 (1992). DOI: 0.1021/ja00037a002
  55. K.V. Berezin, K.N. Dvoretski, M.L. Chernavina, A.M. Likhter, V.V. Smirnov, I.T. Shagautdinova, E.M. Antonova, E.Yu. Stepanovich, E.A. Dzhalmuhambetova, V.V. Tuchin. J. Mol. Modeling., 24 (2), 45 (2018). DOI: 10.1007/s00894-018-3584-0
  56. Y. Duan, C. Wu, S. Chowdhury, M.C. Lee, G. Xiong, W. Zhang, R. Yang, P. Cieplak, R. Luo, T. Lee, J. Caldwell, J. Wang, P. Kollman. J. Comp. Chem., 24 (16), 1999 (2003). DOI: 10.1002/jcc.10349
  57. A. Jumabaev, H. Hushvaktov, B. Khudaykulov, A. Absanov, M. Onuk, I. Doroshenko, L. Bulavin. Ukr. J. Phys., 68 (6), 375 (2023). DOI: 10.15407/ujpe68.6.375
  58. J.-D. Chai, M. Head-Gordon. J. Chem. Phys., 128 (8), 084106 (2008). DOI: 10.1063/1.2834918
  59. S. Simon, M. Duran, J.J. Dannenberg. J. Chem. Phys., 105 (24), 11024-11031 (1996). DOI: 10.1063/1.472902
  60. V.D. Genin, D.K. Tuchina, A.J. Sadeq, E.A. Genina, V.V. Tuchin, A.N. Bashkatov. J. Biomed. Photonics \& Engineering, ( 2) 1, 010303 (2016). DOI: 10.18287/JBPE16.02.010303

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme