CC BY
21
Шк Новый тип фотосенсибилизаторов на основе фуллеренов и красителей и механизмы их фотодинамического действия
Ключевые слова:
диады «фуллерен-
краситель»,
наноструктуры,
фотодинамическая
активность
Keywords: «fullerene-dye» dyads, nanostructures, photodynamic activity
Котельников А.И.1, Рыбкин А.Ю.1, Горячев Н.С.1, Белик А.Ю.1, Тазиев К.Р.1, Тараканов П.А.1, Козлов А.В.1, Садков А.П.1, Терентьев А.А.1, Романова В.С.2
1 Институт проблем химической физики РАН
142432, Российская Федерация, Московская обл., г. Черноголовка, проспект академика Семенова, д. 1
2 Институт элементоорганических соединений РАН
119334, Российская Федерация, ГСП-1, г. Москва, ул. Вавилова, д. 28 E-mail:[email protected]
New type of photosensitizes based on fullerenes and dyes and mechanisms of their photodynamic action
Kotelnikov A.I.1, Rybkin A.Yu.1, Goryachev N.S.1, Belik A.YU.1, Taziev K.R.1, Tarakanov P.A.1, Kozlov A.V.1, Sadkov A.P.1, Terentiev A.A.1, Romanova V.S.2
1 Institute of Problems of Chemical Physics RAS
1 prospekt akademika Semenova, Chernogolovka, 142432, Russian Federation
2 Institute of Elementoorganic Compounds RAS
28 Vavilova str., Moscow, 119334, Russian Federation E-mail:[email protected]
Цель. Развитие оригинальных методик создания новых фотосенсибилизаторов на основе гибридных структур «фуллерен-краситель» и анализ эффективности их фотодинамического действия на модельных системах и клеточных культурах.
Материалы и методы. Синтезированы различные типы молекулярных структур «фуллерен-краситель» с использованием в качестве красителя хлорина е6, пи-рофеофорбида, фотосенса, эозина и флуоресцеина, отличающихся квантовым выходом в триплетное состояние, наличием электростатических зарядов, растворимостью в воде и способностью образовывать наноассоциаты. Исследованы их фотофизические свойства, эффективность генерации синглетного кислорода и супероксид анион-радикалов в водных растворах и в липосомах, фотодинамическая активность на культурах опухолевых клеток HeLa и MCF7.
Результаты. Известно, что фуллерены обладают способностью фотогенерации активных форм кислорода (АФК), близкой к 100%. В зависимости от полярности среды происходит генерация синглетного кислорода или супероксид-анион радикалов. Однако фуллерены обладают слабым поглощением в красной области спектра. Объединение фуллерена и красителя, эффективно поглощающего в требуемой области спектра, в диады или наноструктуры позволяет осуществить перенос возбуждения или электрона с возбужденного красителя на фуллерен, в результате чего эффективность генерации АФК резко возрастает. Для исследованных структур было
показано падение эффективности генерации синглетного кислорода с одновременным значительным увеличением эффективности генерации супероксид-анион радикалов (в 50-80 раз) по сравнению с исходным красителем. Все исследуемые типы диад или наноструктур проявили выраженную фотодинамическую активность в условиях облучения красным светом (>630 нм) на клетках HeLa и MCF7 при отсутствии регистрируемой токсичности в темноте. Два типа наночастиц на основе диад показали высокую эффективность действия (1С50 9.7 и 11.3 мкМ), сравнимую с таковой для препарата сравнения — хлорина е6 в тех же условиях (1С50 10.6 мкМ).
Выводы. Выполненный цикл исследований продемонстрировал, что исследуемые гибридные структуры «фуллерен-краситель» преимущественно реализуют I тип фотодинамического действия (генерация супероксид анион-радикалов), в отличие традиционных фотодинамических препаратов на основе хлорина (II тип — генерация синглетного кислорода). Известно, что реакции 1-го типа могут быть более выгодны в ряде случаев — например, при терапии гипоксических опухолей в условиях недостатка кислорода. Полученный результат показывает перспективность дальнейшего исследования диад «фул-лерен-краситель» или наноструктур на их основе в качестве потенциальных фотосенсибилизаторов.
Исследования выполнены в рамках Государственного задания (№ гос. регистрации 0089-2019-0015) и при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 18-74-00128).
160 Proceedings of the First International Forum of Oncology and Radiology, Moscow, September 23-27 2019
