Indocyaningrün (icg) CAS 3599-32-4

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Indocyaningrün (ICG)ist ein wasserlöslicher, ungiftiger und fluoreszierender Tricarbocyaninfarbstoff, der in der medizinischen Diagnostik und Forschung weit verbreitete Anwendungen gefunden hat. ICG wird hauptsächlich im medizinischen Bereich eingesetzt und ist für seine einzigartigen optischen Eigenschaften bekannt, insbesondere für seine Fähigkeit, Licht im Nahinfrarotspektrum (NIR) zu absorbieren und zu emittieren, was eine tiefe Gewebepenetration und minimale Autofluoreszenzstörungen durch biologische Gewebe ermöglicht.

Im klinischen Umfeld wird ICG häufig als Kontrastmittel für verschiedene Bildgebungsmodalitäten eingesetzt, einschließlich der Fluoreszenzangiographie, die bei der Beurteilung der Blutflussdynamik und Perfusion in Echtzeit während chirurgischer Eingriffe von unschätzbarem Wert ist. Chirurgen nutzen die ICG-gesteuerte Fluoreszenzbildgebung, um lebenswichtige anatomische Strukturen wie Blutgefäße und Gallengänge mit außergewöhnlicher Klarheit sichtbar zu machen und zu identifizieren, wodurch die chirurgische Präzision erhöht und das Risiko von Komplikationen minimiert wird.

Darüber hinaus ist ICG aufgrund der schnellen Clearance aus dem Blutkreislauf und der minimalen systemischen Toxizität eine ideale Wahl sowohl für Erwachsene als auch für pädiatrische Patienten. Es wird auch zur Beurteilung der Leberfunktion verwendet, wobei die Geschwindigkeit der ICG-Clearance durch die Leber als Indikator für ihre Stoffwechselkapazität dient.

Über chirurgische und diagnostische Anwendungen hinaus haben Forscher das Potenzial von ICG aufgrund seiner photochemischen Eigenschaften und seiner Fähigkeit, als Marker für die Zellaufnahme und -verfolgung zu dienen, in der Tumorbildgebung, in Medikamentenverabreichungssystemen und in der photodynamischen Therapie untersucht. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ICG aufgrund seiner Vielseitigkeit und seines Sicherheitsprofils zu einem Eckpfeiler der modernen medizinischen Bildgebung und Diagnostik geworden ist.

Indocyaningrün (ICG)Als Nahinfrarot-Fluoreszenzfarbstoff hat er aufgrund seiner einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften und seiner Biokompatibilität einen breiten Anwendungswert in der medizinischen Diagnose, Behandlung und in der wissenschaftlichen Forschung gezeigt.

Beurteilung der Leberfunktion und Krankheitsdiagnose

 

Eine der Kernanwendungen der ICG ist die quantitative Beurteilung der Leberfunktion. Sein Stoffwechselprozess steht in engem Zusammenhang mit der Hämodynamik der Leber und der Zellfunktion: Nach intravenöser Injektion bindet ICG an Plasmaalbumin, gelangt mit dem Leberblutfluss in die Lebersinusoide, wird effizient von Leberzellen aufgenommen und ohne enterohepatischen Kreislauf in die Galle ausgeschieden. Durch kontinuierliche Messung der ICG-Konzentration im Blut kann eine Konzentrations-Zeit-Kurve erstellt werden, um die 15-Minuten-Retentionsrate (ICG-R15) zu berechnen, die zum „Goldstandard“ für die Bewertung der Leberreservefunktion geworden ist.

 

Diagnosis of Cirrhosis and Liver Fibrosis: Patients with cirrhosis experience significant reduction in ICG clearance due to abnormal liver lobular structure leading to intrahepatic shunting and sinusoidal capillary formation. ICG-R15>10 % weisen auf eine unzureichende Leberfunktionsreserve hin und korrelieren positiv mit chirurgischen Komplikationen und Mortalität.
Planung einer Leberresektionsoperation: Die von Yamin Makuuchi vorgeschlagenen „Makuuchi-Kriterien“ verwenden ICG-R15 als Kernindikator in Kombination mit Aszites- und Bilirubinspiegeln, um den Toleranzbereich der Leberresektion zu quantifizieren und die perioperative Mortalität von 10 % auf 1,2 % zu senken.
Beurteilung toxischer Lebererkrankungen aufgrund von Arzneimitteln und am Arbeitsplatz: Die ICG-Clearance-Rate kann die Stoffwechselstörung der Leberzellen empfindlich widerspiegeln und eine Grundlage für die Frühdiagnose toxischer Lebererkrankungen bieten.

Tumordiagnose und -behandlung: von der Lokalisierung bis zur präzisen Behandlung

 

Die Anwendung von ICG im Bereich Krebs hat sich von der einfachen Bildgebung auf die Behandlungsanleitung ausgeweitet und einen geschlossenen Regelkreis zur „Überwachung der Diagnose und Behandlung“ gebildet.

Intraoperative Fluoreszenznavigation: ICG kann durch 750-810 nm Nahinfrarotlicht angeregt werden und 850 nm Fluoreszenz emittieren. Normales Lebergewebe metabolisiert ICG schnell, während bösartige Tumore aufgrund der schlechten Stoffwechselkapazität ICG ansammeln. Durch den Einsatz eines Fluoreszenz-Bildgebungssystems können Tumorgrenzen in Echtzeit identifiziert werden, wodurch die Genauigkeit der Resektion bei Leberkrebs und Lebermetastasen bei Darmkrebs verbessert wird.

 

Sentinel-Lymphknoten-Biopsie: Die ICG-Angiographie (ICGA) verwendet das SPY Elite-System bei Brustkrebs mit einer Biopsiegenauigkeit von 94 %, was dem herkömmlichen Technetium-99-Nachweis überlegen ist (Falsch-Negativ-Rate von 40 %). In der Darmkrebsforschung hat ICGA eine Genauigkeit von 96 % und ist damit neben Technetium-99 und Methylenblau die dritte Wahl.

Photodynamische und photothermische synergistische Therapie:
Photodynamische Therapie (PDT): ICG erzeugt unter Nahinfrarotlicht reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und tötet Tumorzellen direkt ab. Klinische Untersuchungen zeigen, dass es die Überlebensrate bei der Behandlung von Darmkrebs, Brustkrebs und Lungenkrebs deutlich verbessern kann.

 

Photothermische Therapie (PTT): ICG absorbiert Lichtenergie und wandelt sie in Wärmeenergie um, wodurch ein lokaler thermischer Therapieeffekt entsteht. Bei der Behandlung von Leberkrebs und Bauchspeicheldrüsenkrebs kann durch ICG-PTT in Kombination mit Chemotherapeutika (z. B. mit Sesquiterpenlactonen beladenen magnetischen Liposomen) eine gezielte thermische Ablation erreicht werden.
Verbesserte therapeutische Wirkung durch Nanoträger: Als Reaktion auf die schlechte Stabilität der wässrigen ICG-Lösung haben Forscher anorganische Nanopartikel, Liposomen und Hybrid-Zellmembran-Verkapselungstechnologien entwickelt. Beispielsweise werden in Polymeren verkapselte ICG-Nanopartikel zur Behandlung von Gebärmutterhalskrebs eingesetzt, wodurch die Tumorzielgerichtetheit und die therapeutische Wirksamkeit deutlich verbessert werden.

Überwachung der Gefäß- und Gewebeperfusion

 

Die Fluoreszenzeigenschaften von ICG machen es zu einer „Echtzeitsonde“ zur Beurteilung der Gewebedurchblutung.

Überwachung der Myokardperfusion: Nach intravenöser ICG-Injektion wird die myokardiale Blutversorgung mittels Fluoreszenzbildgebung beobachtet, um die Diagnose einer koronaren Herzkrankheit und einer Myokardischämie zu unterstützen.
Beurteilung des anastomosen Blutflusses: In der Rektalchirurgie kann ICGA die Perfusion des anastomosen Blutflusses quantitativ bewerten, das postoperative Fistelrisiko vorhersagen und präventive Fistelentscheidungen-leiten.
Erkennung von Mikrozirkulationsstörungen: Die ICG-Clearance-Rate spiegelt den systemischen Mikrozirkulationsstatus wider und wird zur hämodynamischen Überwachung kritischer Erkrankungen wie Schock und septischer Schock verwendet.

Bildgebung des Gallensystems und chirurgische Navigation

 

Die Anatomie des Gallensystems ist komplex und es besteht ein hohes Risiko einer intraoperativen Verletzung. Die ICG-Fluoreszenzbildgebungstechnologie nutzt eine präoperative intravenöse Injektion, um die Gallenstruktur in Echtzeit darzustellen und Komplikationen durch Gallenleckage zu verhindern.

Unterstützung bei hepatobiliären chirurgischen Eingriffen: Bei laparoskopischen oder robotergestützten Eingriffen kann ICG den Gallengang des Leberportals und die Leberresektionsebene klar darstellen und so die chirurgische Sicherheit verbessern.
Identifizierung abweichender Anatomie: Bei 80 % der Patienten, die mit der herkömmlichen Cholangiographie nicht dargestellt werden können, kann der Verlauf der Gallenwege durch ICG-Fluoreszenzbildgebung eindeutig bestimmt werden.

Photodynamische und photothermische Therapie: von einfach bis klinisch

 

Zu den Kernmechanismen von ICG in der Tumorbehandlung gehören:

ROS-Generierung: In PDT,Indocyaningrün (ICG)absorbiert Lichtenergie und überträgt sie auf Sauerstoffmoleküle, wodurch Singulett-Sauerstoff und andere ROS entstehen, die die Apoptose von Tumorzellen auslösen.
Thermischer Effekt: Bei der PTT wandelt ICG Lichtenergie in Wärmeenergie um, wodurch die lokale Temperatur auf 42–48 Grad erhöht wird und Tumorzellen direkt abgetötet werden.
Kombinationstherapiestrategie: ICG bindet an Antikörper gegen den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR), die die EGFR-Überexpression in Tumorzellen hemmen können. In-vitro-Experimente haben gezeigt, dass die Apoptoserate von Tumorzellen 90-100 % erreichen kann.

Forschung und Innovation: Von der Materialentwicklung zur Mechanismusforschung

 

ICG fördert als Fluoreszenzsonde die interdisziplinäre Forschung:

Nanomaterialdesign: Forscher entwickeln ICG-Nanopartikel aus anorganischem/polymerem Verbund, um deren Photostabilität und Tumor-Targeting-Eigenschaften zu verbessern. Beispielsweise kann der Gold-Nanostab-ICG-Verbundstoff sowohl PDT als auch PTT gleichzeitig erreichen.
In-vivo-Bildgebungstechnologie: Die Nahinfrarot-Penetration von ICG (bis zu 1 cm Gewebe) macht es zu einem idealen Werkzeug zur Erkennung von Läsionen in lebenden Tieren und wird in der Tumormetastasenmodellforschung eingesetzt.
Photoakustische Bildgebung: ICG kombiniert Fluoreszenz- und photoakustische Eigenschaften, was den Aufbau eines Fluoreszenz/photoakustischen Dual-{0}-Modus-Bildgebungssystems ermöglicht und die Empfindlichkeit der Tumorerkennung verbessert.

Indocyaningrün (ICG)ist ein vielseitiger Farbstoff, der häufig in medizinischen Anwendungen eingesetzt wird, insbesondere in den Bereichen Augenheilkunde, Kardiologie und Hepatologie. Aufgrund seiner Nahinfrarot-Fluoreszenzeigenschaften ist es ideal für die nicht{{2}invasive Visualisierung des Blutflusses und die Beurteilung der Organfunktion. Bei der Verwendung von ICG sollten jedoch mehrere Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, um die Patientensicherheit und genaue Diagnoseergebnisse zu gewährleisten.

• Erstens müssen allergische Reaktionen berücksichtigt werden, wie bei jedem Fremdstoff, der in den Körper gelangt. Vor der Verabreichung sollte ein gründliches Allergiescreening durchgeführt werden und es sollten Notfallprotokolle zur Bewältigung möglicher anaphylaktischer Reaktionen vorhanden sein.
• Zweitens muss die Dosierung sorgfältig auf der Grundlage patientenspezifischer Faktoren wie Gewicht, Alter und Grunderkrankungen berechnet werden. Überhöhte Dosen können zu Nebenwirkungen wie Hautverfärbungen und potenzieller Toxizität für die Netzhaut führen.
• Der Zeitpunkt der Verabreichung ist entscheidend, insbesondere bei chirurgischen Eingriffen, bei denen ICG zur Verbesserung der Visualisierung eingesetzt wird. Es sollte zum richtigen Zeitpunkt verabreicht werden, um seine Wirksamkeit zu maximieren, ohne andere chirurgische Schritte zu beeinträchtigen.
• Die Überwachung der Vitalfunktionen während und nach der ICG-Verabreichung ist wichtig, um unmittelbare oder verzögerte Nebenwirkungen zu erkennen. Besonderes Augenmerk sollte auf Veränderungen des Blutdrucks, der Herzfrequenz und des Atemstatus gelegt werden.
• Darüber hinaus sollte vor der Verabreichung von ICG der Schwangerschaftsstatus bestätigt werden, da die Sicherheit bei schwangeren Frauen nicht vollständig nachgewiesen ist. Auch bei Patienten mit eingeschränkter Nieren- oder Leberfunktion ist Vorsicht geboten, da diese Erkrankungen die ICG-Clearance beeinträchtigen und das Toxizitätsrisiko erhöhen können.
• Schließlich ist die ordnungsgemäße Entsorgung von ICG und verwandten Materialien zwingend erforderlich, um eine Umweltverschmutzung zu verhindern. Angehörige der Gesundheitsberufe sollten die institutionellen Richtlinien für den Umgang und die Entsorgung gefährlicher Abfälle befolgen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ICG zwar erhebliche Vorteile in der medizinischen Diagnose und Chirurgie bietet, seine Verwendung jedoch die strikte Einhaltung von Sicherheitsprotokollen und die sorgfältige Berücksichtigung patientenspezifischer Faktoren erfordert, um optimale Ergebnisse zu gewährleisten.

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