Исследование спектрально-люминесцентных свойств водорастворимых мезо-пиридил замещенных свободных оснований порфиринов и их цинковых комплексов
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ
.1Общие сведения о механизме действия ФДТ
1.2Фотосенсибилизаторы
.3Механизм участия и методы регистрации триплетного кислорода в ФДТ
2.СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА НОВЫХ КАТИОННЫХ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОРФИРИНОВ
.1Материалы и методы
2.2Экспериментальные результаты и их обсуждение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Начиная с 80-х годов прошлого века отмечается повышенный интерес к использованию порфиринов и хлоринов в качестве фотосенсибилизаторов (ФС) для селективной и эффективной деструкции злокачественных новообразований [1-13]. Было показано, что при избирательной локализации в опухолевых тканях тетрапиррольные соединения за счет эффекта фотосенсибилизации способны обеспечивать эффективную гибель раковых и бактериальных клеток. К настоящему времени считается общепринятым [8,14,15], что синглетный кислород (СК), генерируемый в процессе переноса энергии от триплетного состояния (ТС) сенсибилизатора к молекулярному кислороду (МК), - главный активный цитотоксический агент в явлении фототерапии раковых тканей in vivo.
Использование фотодинамической терапии (ФДТ) в клинической практике стимулировало, в свою очередь, поиск ФС, оптические свойства, локализующая способность и эффективность действия которых оказываются лучшими, чем у применяемых до сих пор производных гематопорфирина [3-6]. В этом отношении новые ФС должны удовлетворять целому ряду химических, оптических и фотофизических критериев для обеспечения их эффективного действия. Так, эти молекулы должны иметь интенсивную полосу поглощения (ПП) в красной области спектра, избирательное возбуждение светом в которую исключает возможный вклад воздействия других хромофоров, присутствующих в клетке, и, кроме того, в этой области спектра ткани относительно прозрачны. Потенциальные ФС должны иметь высокий квантовый выход интеркомбинационной конверсии S1~~>T1 при относительно большом времени жизни ТС, что в итоге обеспечивает эффективное заселение возбужденных ТС, реагирующих с МК. Наконец, с точки зрения биологических требований такие соединения должны быть гидрофобными объектами, имеющими полярные заместители с одной из сторон молекулы. Указанная амфифильность должна способствовать хорошей локализации этих соединений в тканях, однако при этом сами ФС не должны обладать цитотоксическими свойствами.
Целью настоящей работы было исследование спектрально-люминесцентных свойств водорастворимых мезо-пиридил замещенных свободных оснований порфиринов и их цинковых комплексов в водных (при 293 К) и этанольных (293 и 77 К) растворах.
1.МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ
.1Общие сведения о механизме действия ФДТ
В 1905 г. врачи Tappeiner и Jodblauer впервые применили ФДТ для лечения рака кожи. В последующие годы активация светом различных веществ изучалась для лечения множества онкологических и кожных заболеваний, и хотя многие вещества показали себя эффективными, длительная фотосенсибилизация и недостаточная специфичность действия ограничивали применение ФДТ в широкой практике.
Обнаружение и применение фотодинамических процессов в медицине связано с работой [16]. Предполагалось, что механизм разрушения состоит в переносе электрона от сенсибилизатора к субстрату или, наоборот, с последующим взаимодействием радикалов с кислородом (радикальный механизм). В начале 30-х годов был предложен [17, 18] иной механизм, ключевым этапом которого предполагался перенос энергии электронного возбуждения от молекулы сенсибилизатора к кислороду с переводом последней в возбужденное электронное состояние. При ФДТ происходит избирательное уничтожение тканей с помощью химической реакции, активируемой световой энергией, которая приводит к образованию синглетного кислорода (1O2) или свободных радикалов, обладающих цитотоксическими свойствами.
Поскольку фотосенсибилизатор накапливается преимущественно в патологически измененных тканях и цитотоксический эффект его продуктов реакции, таким образом, ограничивается этими тканями, для применения ФДТ в медицинской практике существует большое количество показаний. Наиболее часто наблюдаемым побочным эффектом ФДТ является временное повышение фоточувствительности кожных покровов. Для наиболее эффективного использования ФДТ в клинической практике важно хорошее понимание происходящей при этом уникальной химической реакции.
Хотя уже 50-60-е годы химики получили дополнительные аргументы в пользу этой гипотезы, установив тождественность продуктов фотодинамического окисления субстратов и продуктов их окисления кислородом [19]. Следует отметить также люминесцентные подтверждения образования синглетного кислорода в растворах [20, 21] и даже биосистемах [22, 23]. Однако перенесение этого механизма на клетки и организм невозможно из-за наличия в клетках соединений, которые могут поглощать либо отдавать электроны фотосенсибилизатору, что существенно ослабляет развитие процесса.
1.2Фотосенсибилизаторы
В качестве фотосенсибилизаторов используются сложные органические соединения, обладающие высоким квантовым выходом интеркомбинационной конверсии (S1~~>T1) и большое время жизни триплетного состояния. В ФДТ используются различные типы фотосенсибилизаторов, включая порфирины, их предшественники, фталоцианины, ?/p>