Verbesserte Online-Stoffwechselanalytik eines ex-vivo perfundierten Organmodells durch mehrkanalige, zeitaufgelöste Fluoreszenzdetektion

Abstract

Die Autofluoreszenz von Geweben und Organen ist ein Gradmesser für den physiologischen Zustand der Zellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit durch eine zweikanalige selektive Detektion von Pyridin- und Flavinfluoreszenz ein Online-Stoffwechselmonitoring eines Vier-Kammer-Working- Heart-Modells ermöglicht werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass durch Ausnutzung der signifikant unterschiedlichen Fluoreszenzlebensdauern von NADH und Flavoproteinen eine verbesserte Selektivität der Autofluoreszenzdetektion erreicht werden kann. Anhand des aus dem Quotienten beider Signale berechneten Redoxindikator-Wertes konnten vier charakteristische Stoffwechselzustände des Herzmodells indentifiziert werden: der in-vivo-Zustand, der Kardioplegie- Zustand, der anfängliche Steady-State-Zustand und der Steady-State-Endzustand. Der statistische Zusammenhang zwischen dem Redoxindikator und dem physiologischen Zustand des Organs konnte gezeigt werden. Die Methode ermöglicht das Online-Monitoring des Stoffwechselzustands des perfundierten Herzmodells während der gesamten Perfusionsdauer.

Autofluorescence of organs and tissues is an indicator of the cellular physiological state. Within the scope of this work it was investigated whether by means of a two-channel selective detection of pyridine and flavine fluorescence an online determination of tissue metabolism for a four chamber working heart model can be achieved. It was shown that by exploitation of the significantly different fluorescence lifetimes of NADH and flavoproteins an improved selectivity of autofluorescence measurement was obtained. By deriving redox indicator values from the ratio of both measurands four different characteristic metabolic states of the heart model were identified: the in- vivo state, the cardioplegic state, the initial steady state and the final steady state. A statistical correlation between the spectroscopically obtained redox indicator values and the physiological condition of the organ was verified. The method enables an online monitoring of the metabolic state of the perfused heart model over the entire duration of the perfusion.