zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1813Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕSPECTROSCOPY IN BIOLOGY AND MEDICINEПрограммное окрашивание гистологических срезов тканей по спектрам люминесценции квантовых точек CdSe/ZnSSoftware Staining of Histological Tissue Sections Using the Luminescence Spectra of CdSe/ZnS Quantum DotsМотевичИ. Г.MotevichI. G.

Гродно

Grodno

i.motevich@grsu.byКопыцкийА. В.KapytskiA. V.

Гродно

Grodno

ХильмановичВ. Н.KhilmanovichV. N.

Гродно

Grodno

СтрекальН. Д.StrekalN. D.

Гродно

Grodno

ШиманО. В.ShimanO. V.

Гродно

Grodno

МаскевичС. А.MaskevichS. A.

Минск

Minsk

Гродненский государственный университет имени Янки КупалыYanka Kupala State University of GrodnoГродненский государственный медицинский университетGrodno Grodno State Medical UniversityБелорусский государственный университет, Международный государственный экологический институт им. А. Д. СахароваInternational Sakharov Environmental Institute of Belarusian State University202527032025922222226Copyright © Мотевич И.Г., Копыцкий А.В., Хильманович В.Н., Стрекаль Н.Д., Шиман О.В., Маскевич С.А., 20252025Мотевич И.Г., Копыцкий А.В., Хильманович В.Н., Стрекаль Н.Д., Шиман О.В., Маскевич С.А.Motevich I.G., Kapytski A.V., Khilmanovich V.N., Strekal N.D., Shiman O.V., Maskevich S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1813

Представлена программная обработка флуоресцентных изображений гистологических срезов шейки матки разного уровня патологии (при заболевании плоскоклеточным раком и здорового эпителия), окрашенных квантовыми точками (КТ) CdSe/ZnS, с использованием штарковской спектроскопии. Смещение максимума полосы люминесценции КТ CdSe/ZnS обусловлено воздействием электрического поля клетки. Патологические изменения в злокачественных тканях плоскоклеточного рака шейки матки сопровождаются коротковолновым спектральным смещением полосы люминесценции КТ CdSe/ZnS на 16 нм. Программная обработка флуоресцентных изображений позволяет отнести данное смещение к проявлению линейного эффекта Штарка, а сравнение с результатами, полученными для водных растворов КТ CdSe/ZnS, показывает, что в этом случае среда в тканях с плоскоклеточным раком шейки матки является кислой. Ткани клеток здорового эпителия при окраске КТ CdSe/ZnS дают оптический отклик, соответствующий нейтральному рН. Практическая значимость полученных результатов заключается в дифференцировке тканей при злокачественных изменениях и визуализации границы между тканями здорового эпителия и плоскоклеточного рака шейки матки.

The software processing of fluorescent images of histological sections of the cervix with different levels of pathology (with squamous cell carcinoma and healthy epithelium) stained with CdSe/ZnS quantum dots (QD) using Stark spectroscopy is presented. The shift of the maximum of the luminescence band of CdSe/ZnS quantum dots is determined by the influence of the electric field of the cell. Pathological changes in malignant tissues of squamous cell carcinoma of the cervix are accompanied by a short-wave spectral shift of the luminescence band of CdSe/ZnS QD by a value equal to 16 nm. Software processing of fluorescent images allows us to attribute this shift to the manifestation of the linear Stark effect, and comparison with the results obtained for aqueous solutions of CdSe/ZnS QDs show that in this case the medium in tissues with squamous cell carcinoma of the cervix is acidic. Healthy epithelial tissues when stained with CdSe/ZnS CT give an optical response corresponding to neutral pH. The practical significance of the obtained results lies both in the differentiation of tissues with malignant changes and the visualization of the border between healthy epithelial tissue and squamous cell carcinoma of the cervix.

квантовые точки CdSe/ZnSнаночастицалюминесценциягистологияплоскоклеточный рак шейки маткиCdSe/ZnS quantum dotsnanoparticleluminescencehistologysquamous cell carcinoma of the cervixРабота выполнена в рамках государственной программы научных исследований “Конвергенция-2025” и финансовой поддержке Министерства образования Республики Беларусь (грант 3.3.7).ReferencesA. M. Smith, S. Dave, S. Nie, L. True, X. Gao. Exp. Rev. Mol. Diagn., 6, N 2 (2006) 231—244A. M. Smith, S. Dave, S. Nie, L. True, X. Gao. Exp. Rev. Mol. Diagn., 6, N 2 (2006) 231—244E. Petryayeva, W. R. Algar, I. L. Medintz. Appl. Spectr., 67, N 3 (2013) 215—252E. Petryayeva, W. R. Algar, I. L. Medintz. Appl. Spectr., 67, N 3 (2013) 215—252W. Liu, M. Howarth, A. B. Greytak, Y. Zheng, D. G. Nocera, A. Y. Ting, M. G. Bawendi. J. Am. Chem. Soc., 130, N 4 (2008) 1274—1284W. Liu, M. Howarth, A. B. Greytak, Y. Zheng, D. G. Nocera, A. Y. Ting, M. G. Bawendi. J. Am. Chem. Soc., 130, N 4 (2008) 1274—1284M. Tomasulo, I. Yildiz, F. M. Raymo. J. Phys. Chem. B, 110, N 9 (2006) 3853—3855M. Tomasulo, I. Yildiz, F. M. Raymo. J. Phys. Chem. B, 110, N 9 (2006) 3853—3855И. Г. Мотевич, Н. Д. Стрекаль, А. В. Шульга, С. А. Маскевич. Опт. и спектр., 124, № 5 (2018) 605—611И. Г. Мотевич, Н. Д. Стрекаль, А. В. Шульга, С. А. Маскевич. Опт. и спектр., 124, № 5 (2018) 605—611Н. Д. Стрекаль, С. А. Маскевич. Способ модификации поверхности наночастиц CdSe/ZnS, патент РБ 17735 (2013)Н. Д. Стрекаль, С. А. Маскевич. Способ модификации поверхности наночастиц CdSe/ZnS, патент РБ 17735 (2013)G. Bublitz, S. G. Boxer. Ann. Rev. Phys. Chem., 48 (1997) 213—242G. Bublitz, S. G. Boxer. Ann. Rev. Phys. Chem., 48 (1997) 213—242H. Deborah, N. Richard, J. Y. Hardeberg. IEEE J. Selected Top. Appl. Earth Observations and Remote Sensing, 8, N 6 (2015) 3224—3234H. Deborah, N. Richard, J. Y. Hardeberg. IEEE J. Selected Top. Appl. Earth Observations and Remote Sensing, 8, N 6 (2015) 3224—3234

The authors declare that there are no conflicts of interest present.