Evaluación de un sistema de detección de oxígeno singlete resuelto en el tiempo para terapia fotodinámica in vivo

El oxígeno singlete ( 1 O 2 ) es el principal agente citotóxico en la terapia fotodinámica de Tipo II (PDT). Los sistemas de detección de luminiscencia de oxígeno singlete resuelto en el tiempo (TSOLD) basados en diodos de avalancha de fotón único (SPAD) permiten la detección directa de la fosforescencia de 1 O 2 en el infrarrojo cercano (∼1270 nm) durante la PDT, ofreciendo una herramienta poderosa para el monitoreo del tratamiento. Sin embargo, la eficiencia de detección depende en gran medida de los parámetros de adquisición. Aquí, presentamos una evaluación integral de un sistema TSOLD con láseres de diodo pulsados en nanosegundos de 630 nm y 690 nm desarrollados para el monitoreo de PDT in vivo. La influencia del tiempo de adquisición (1–300 s), el tiempo muerto del SPAD (5-40 μs) y el ancho de la ventana temporal (1–100 ns) en la fidelidad de las mediciones del tiempo de vida de 1 O 2 y la relación señal-ruido (SNR) fue investigada cuantitativamente. Las mediciones se realizaron utilizando fantasmas líquidos que contenían los fotosensibilizadores Photofrin o derivados de benzoporfrina, validando además el tiempo de adquisición in vivo en modelos tumorales murinos. Los resultados demuestran que tanto el tiempo de adquisición como el tiempo muerto del detector afectan significativamente la forma del histograma de señal frente al tiempo y la precisión de las mediciones del tiempo de vida del estado triplete de 1 O 2 y del fotosensibilizador, mientras que un ancho de ventana óptimo minimiza el ruido de conteo de fotones sin comprometer la resolución temporal. Los parámetros optimizados permiten la extracción confiable del tiempo de vida de 1 O 2 en un plazo de 100 s a partir del modelo murino in vivo. Esta evaluación sistemática establece pautas de diseño cuantitativas para sistemas TSOLD compactos adaptados a aplicaciones in vivo.