Diagnostyka zmian nowotworowych ludzkiego gruczołu

Skład Zespołu:
Prof. dr hab. Halina Abramczyk
Dr hab. inż. Beata Brożek-Płuska
Dr inż. Jakub Surmacki
Mgr inż. Monika Kopeć
Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej
Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej
składa się z trzech pracowni:
• pracowni obrazowania ramanowskiego,
• pracowni spektroskopii femtosekundowej,
• pracowni spektroskopii Ramana.
Laboratorium prowadzi badania w zakresie biomedycyny, obrazowania
medycznego metodą spektroskopii Ramana oraz femtosekundowej spektroskopii
laserowej. Jednym z nurtów badań jest zastosowanie spektroskopii Ramana
w diagnostyce zmian nowotworowych ludzkiego gruczołu piersiowego oraz
nowotworów głowy i szyi. Realizowana tematyka obejmuje także ultraszybkie
zjawiska fizyczne i chemiczne, zachodzące w skali pikosekundowej
i femtosekundowej dla wybranych fotouczulaczy mających zastosowanie
w fotodynamicznej terapii przeciwnowotworowej, podstawowych składników
budulcowych błon biologicznych oraz białek. LLSM specjalizuje się także
w niskotemperaturowej spektroskopii Ramana i spektroskopii IR w układach
biologicznych: tkanek ludzkich, DNA, nukleotydów, lipidów, ftalocyjanin.
Pracownia spektroskopii femtosekundowej
femtosekundowy
laser tytanowoszafirowy
wzmacniacz
regeneratywny
dużej mocy
OPA
Femtosekundowy układ laserowy, pozwala badać przebieg ultraszybkich reakcji zachodzących
w skali femtosekund (Na zdjęciu: laser na ciele stałym (Nd:YVO4) (Millennia-Pro, Spectra Physics);
femtosekundowy laser tytanowo-szafirowy (Ti+3Al2O3) (Tsunami 3960-H3S, Spectra Physics);
wzmacniacz regeneratywny dużej mocy (Spitfire ACE, Spectra Physics); laser pompujący
wzmacniacz regeneratywny dużej mocy (Empower 30, Spectra Physics); układ do automatycznego
przestrajania zakresu spektralnego wiązki w układzie femtosekundowym – OPA w zakresie 29011000 nm (TOPAS_UV1_IR1), OPA w zakresie 533-2600 nm (TOPAS_VIS1))
Pracownia obrazowania ramanowskiego
Konfokalny mikroskop Ramana/AFM/TERS/SNOM (WITec alpha 300RSA+) umożliwiający
wykonywanie map ramanowskich, pomiary SNOM oraz AFM bez konieczności przenoszenia
próbki.
Pracownia spektroskopii Ramana
Spektrometr Ramana (laser jonowo-argonowy Spectra Physics model 2017, monochromator
Ramanor U 1000 firmy Jobin Yvon, fotopowielacz Product For Research/NC model C31034,
wzmacniacz/dyskryminator EG&G Princeton Applied Research model 1182).
Obrazowanie Ramana
Diagnostyka zmian nowotworowych
Karotenoidy (1520 cm-1)
Lipidy (2854
cm-1)
Czułość
Swoistość
60%
95%
87%
89%
Femtosekundowa spektroskopia absorpcyjna
Śledzenie ultraszybkich zjawisk fizycznych i chemicznych
Analiza fotouczulaczy mających zastosowanie
w fotodynamicznej terapii przeciwnowotworowej (PDT)
Spektroskopia IR
Diagnostyka zmian nowotworowych
Femtosekundowa spektroskpia absorpcyjna
Analiza własności wibracyjnych wody
Obrazowanie Ramana
Diagnostyka zmian nowotworowych
Schemat spektrometru ramanowskiego
ze
sprzężonym
mikroskopem
konfokalnym (WITec, model alpha 300R)
Karotenoidy (1520
Lipidy (2854
cm-1)
cm-1)
Czułość
Swoistość
60%
95%
87%
89%
Femtosekundowa spektroskopia absorpcyjna
Śledzenie ultraszybkich zjawisk fizycznych i chemicznych
Analiza fotouczulaczy mających zastosowanie
w fotodynamicznej terapii przeciwnowotworowej (PDT)
Ostatnie publikacje naukowe z LLSM:
Lp.
1
Autorzy publikacji
H. Abramczyk, B.
Brozek-Pluska, J.
Surmacki, J. Musiał,
R. Kordek
2
H. Abramczyk, B.
Brożek-Płuska, M.
Krześniak, M. Kopeć,
A. MorawiecSztandera
H. Abramczyk, B.
Brozek – Pluska
3
4
J. Surmacki, J.
Musiał, R. Kordek,
H. Abramczyk
5
J. Surmacki, P.
Wroński, M.
Szadkowska-Nicze,
H. Abramczyk
H. Abramczyk, B.
Brozek-Pluska, M.
Tondusson, E.
Freysz,
6
Tytuł publikacji
Oncologic photodynamic diagnosis
and therapy: confocal
Raman/fluorescence imaging of
metal phtalocyanines in human
breast cancer tissue in vitro
The cellular environment of
cancerous human tissue. Interfacial
and dangling water as a “hydration
fingerprint”
Raman Imaging in Biochemical and
Biomedical Applications. Diagnosis
and Treatment of Breast Cancer.
Raman imaging at biological
interfaces: applications in breast
cancer diagnosis.
Raman spectroscopy of visible-light
photocatalyst – Nitrogen-doped
titanium dioxide generated by
irradiation with electron beam.
Ultrafast Dynamics of Metal
Complexes of Tetrasulfonated
Phthalocyanines at Biological
Interfaces: Comparison between
Photochemistry in Solutions, Films,
and Noncancerous and Cancerous
Human Breast Tissues.
Czasopismo
Analyst, 2014,
DOI:
10.1039/c4an00966e
IF
4,230
Spectrochimica Acta Part
A: Molecular and
Biomolecular
Spectroscopy,
129, 2014, 609-623
Chemical Reviews, 113,
2013, 5766-5781
2,129
Mol. Cancer, 12, 2013,
48, doi:10.1186/14764598-12-48.
5,13
Chem. Phys. Letters,
566, 2013, 54-59
2,150
J. Phys. Chem C, 117
(10), 2013, 4999–5013
4,814
41,298
Ostatnie publikacje naukowe z LLSM:
7
8
9
10
11
B. Brozek-Pluska, J.
Musial, R. Kordek, E.
Bailo, T. Dieing, H.
Abramczyk
H. Abramczyk, B.
Brozek-Pluska, J.
Surmacki, J.
Jablonska-Gajewicz,
R. Kordek
B. Brozek-Pluska, A.
Jarota, J. JablonskaGajewicz, R. Kordek,
W.Czajkowski, H.
Abramczyk
B. Brozek-Pluska, J.
Jablonska-Gajewicz,
R. Kordek, H.
Abramczyk
A. Jarota, B. BrozekPluska, W.
Czajkowski, H.
Abramczyk
Raman spectroscopy and imaging:
Applications in human breast
cancer diagnosis.
Analyst, 137 (16), 2012,
3773-3780
4,230
Raman ‘optical biopsy’ of human
breast cancer.
Progress in Biophysics
and Molecular Biology,
108 (1-2), 2012, 74
4,539
Distribution of Phthalocyanines
and Raman Reporters in Human
Cancerous and Noncancerous
Breast Tissue as Studied by Raman
Imaging.
Phase transitions in oleic acid and
in human breast tissue as studied by
Raman spectroscopy and Raman
imaging.
Water Confined in Films of
Sulphonated Phthalocyanines.
Technology in Cancer
Research and Treatment,
4, 2012, 317-331
2,02
J. Med. Chem. 54, 2012,
3386-3392
5,614
J. Phys. Chem C 115
(50), 2011, 24920–24930
4,814
H. Abramczyk, B. Brozek-Pluska, J. Surmacki, J. Jablonska-Gajewicz, R. Kordek, PBMB 108 (2012) 74-81
H. Abramczyk, B. Brozek-Pluska, Chem. Rev. 113 (2013) 5766-7581
H. Abramczyk, B. Brozek-Pluska, J. Surmacki, J. Musial, R. Kordek, Analyst (2014) DOI: 10.1039/c4an00966e
H. Abramczyk, B. Brożek-Płuska, M. Krześniak, M. Kopeć, A. Morawiec-Sztandera,
Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 129 (2014) 609-623
J. Surmacki, P. Wroński, M. Szadkowska-Nicze, H. Abramczyk, Chem. Phys. Lett. 566 (2013) 54-59
J. Surmacki, P. Wroński, M. Szadkowska-Nicze, H. Abramczyk, Chem. Phys. Lett. 566 (2013) 54-59
We have demonstrated the spectacular Raman intensity enhancement while maintaining almost identical vibrational peak
positions for the pristine TiO2 and N-doped, EB-irradiated samples which suggests that the red-shift of the absorption edge
in the N doped TiO2 originates both from the band gap narrowing and the generation of new species (oxygen vacancies in
the metal-oxide lattice acting as electron traps to yield Ti+3 and/or F-type color centers).
Najważniejsza aparatura pracowni:
spektrometr ramanowski WITec alpha 300RSA wyposażony w: mikroskop konfokalny o konfiguracji prostej i odwróconej, mikroskop
skaningowy bliskiego pola (SNOM), mikroskop sił atomowych (AFM), opcję pomiarów TERS, detektor EMCCD do ultraszybkiego
obrazowania ramanowskiego
W pełni zintegrowany system do pomiarów z zastosowaniem spektroskopii i obrazowania Ramana wyposażony w 3 linie wzbudzenia: 355nm,
532nm, 785nm. Dzięki unikalnej konstrukcji układ umożliwia niezależną jak i jednoczesną rejestrację widm, map ramanowskich oraz
uzyskiwanie informacji o topografii badanej próbki techniką AFM. Dzięki opcji SNOM możliwym jest osiągnięcie rozdzielczości rzędu 60nm.
Układ przystosowany jest do wykonywania pomiarów ROA oraz pomiarów w zakresie temperatur 77-873 K. Zastosowanie obrotowego
rewolweru mikroskopu umożliwia pomiary z zastosowaniem spektroskopii Ramana, technik SNOM lub AFM bez konieczności zmiany położenia
próbki.
femtosekundowy laser tytanowo-szafirowy (Ti+3Al2O3) Tsunami 3960-H3S (Spectra Physics),
laser na ciele stałym (Nd:YVO4) (Millennia-Pro) (Spectra Physics),
wzmacniacz regeneratywny (Spitfire F-P-1, Spectra Physics),
laser impulsowy na ciele stałym Nd:YLF (Merlin,Spectra Physics),
urządzenie kontrolujące synchronizację, Spectra Physics, Tsunami Model 3955 Electronics Module
generator II I III harmonicznej, Spectra Physics, HGS-T
autokorelator (Model 409-08, Spectra Physics),
autokorelator (SSA-F - Single Shot Autocorrelator),
monochromator Triax 550 (Jobin Yvon),
kamera CCD (1024x256, back illuminated, UV enhanced),
laser pompujący wzmacniacz regeneratywny dużej mocy, (Empower 30) (Spectra Physics),
wzmacniacz regeneratywny dużej mocy, (Spitfire ACE) (Spectra Physics),
układ do automatycznego przestrajania zakresu spektralnego wiązki w układzie femtosekundowym – OPA w zakresie 290-11000 nm
(TOPAS_UV1_IR1),
układ do automatycznego przestrajania zakresu spektralnego wiązki w układzie femtosekundowym – OPA w zakresie 533-2600 nm
(TOPAS_VIS1),
spektrometr IR (Specord M80),
spektrometr Ramana (Ramanor U 1000, Jobin Yvon),
laser jonowy-argonowy (Stabilite 2017-Spectra Physics),
kamera CCD, Horiba, Jobin-Yvon, CCD - 1024x256 - open -3LD,
kriostat Oxford Research Limited,
mikroskop Olympus BX 51.
oscylopskop, Tektronix, TDS 210, 60 MHz, 1 GS/s