Водорастворимые конъюгаты фуллерена с эозином, флуоресцеином и хлорином: синтез и фотодинамическое исследование Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 547.97

О. А. Краевая*, Е. А. Хакина, А. Ю. Рыбкин, В. М. Мартыненко, А. В. Черняк, А. И. Котельников, П. А. Трошин

Институт проблем химической физики РАН, г. Черноголовка

Российский химико-технологический Университет им. Д.И. Менделеева, г. Москва, 125047, Москва, Миусская пл., д.9

* e-mail: [email protected]

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ КОНЪЮГАТЫ ФУЛЛЕРЕНА С ЭОЗИНОМ, ФЛУОРЕСЦЕИНОМ И ХЛОРИНОМ: СИНТЕЗ И ФОТОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Аннотация

Синтезированы 3 новых водорастворимых конъюгата фуллерена с эозином, флуоресцеином и хлорином, исследованы их фотодинамические свойства. Полученные соединения могут быть использованы в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии рака.

Ключевые слова: флуоресцеин, эозин, хлорин, фуллерен, конъюгат, синтез, фотосенсибилизатор.

Проблема рака всегда чрезвычайно остро стояла перед человечеством, и в настоящее время она становится все более актуальной. Несмотря на то, что было создано множество методов лечения и различных противоопухолевых препаратов, существует потребность в новых, более эффективных способах лечения этого заболевания. В связи с этим, широкое распространение получил метод фотодинамической терапии, основанный на применении фоточувствительных веществ -фотосенсибилизаторов, и видимого света определенной длины волны, соответствующей максимуму поглощения этих соединений [1].

Фуллерен С60 и его производные способны при облучении генерировать различные активные формы кислорода (синглетный кислород, радикал-анион O2'-и др.) с высоким квантовым выходом (около 100% для С60) [2], что делает их перспективными фотосенсибилизаторами для фотодинамической терапии рака [3].

Однако использование производных фуллерена в клинической практике фотодинамической терапии крайне затруднено, т. к. они интенсивно поглощают лишь коротковолновое излучение (200-350 нм), не проникающее глубоко в живые ткани. Кроме того, для применения соединения в качестве

фотосенсибилизатора необходимо наличие гидрофильных групп, определяющих его растворимость в воде [4].

В связи с этим целью нашей работы стало получение водорастворимых конъюгатов фуллеренов с молекулами красителей, поглощающих свет в видимой и инфракрасной области спектра.

Подробная четырёхстадийная схема синтеза конъюгатов фуллерена с эозином и флуоресцеином

представлена на рис.1. Конъюгат хлорина с фуллереном был получен аналогично, по схеме, указанной на рис.2.

Все полученные соединения были охарактеризованы доступными физико-химическими методами (ЯМР-спектроскопия, масс-спектрометрия, ИК-спектроскопия, ВЭЖХ). Для всех конъюгатов были измерены спектры поглощения и флуоресценции. В отличие от производного фуллерена 3 у конъюгатов появляются полосы поглощения в длинноволновой области (более 500 нм), что делает возможным проникновение света в живые ткани при использовании конъюгатов в качестве фотосенсибилизаторов.

Фотодинамическая активность оценивалась по генерации O2'- при облучении светом реакционной смеси, в которой, помимо фуллерена и/или красителя, находились НАД^ НСТ и ЭДТА. Количество образовавшегося O2'- определяли

спектрофотометрическим методом по реакции восстановления НСТ до формазана, регистрируя изменение оптической плотности на длине волны 560 нм каждые 5 минут освещения. Обнаружено, что конъюгат с эозином обладает наибольшей способностью к генерации синглетного кислорода при облучении по сравнению с конъюгатами с флуоресцеином и хлорином. На рис. 3 приведена зависимость оптической плотности раствора конъюгата с эозином в воде от времени облучения.

Таким образом, были синтезированы новые водорастворимые конъюгаты фуллерена с красителями, способные генерировать синглетный кислород, что делает возможным их использование в качестве фотосенсибилизаторов.

1а: Х=Вг 1Ь: Х=Н

2а: Х=Вг 2Ь: Х=Н

Toluene ОМе СН3СООН HCI

3 + 2

1) HONSu DMAP DCC THF

DMAP: N

DCC:

Рис. 1. Схема синтез конъюгатов эозина/флуоресцеина с фуллереном

Н3СООС

Н3СООС

Рис. 2. Схема синтеза конъюгата хлорина с фуллереном

Время облучения, мин

Рис. 3. Изменение оптической плотности водного раствора конъюгата с эозином от времени облучения (560 нм)

Краевая Ольга Александровна - студент РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва Хакина Екатерина Александровна - аспирант ИПХФ РАН, Россия, Черноголовка Рыбкин Александр Юрьевич - аспирант ИПХФ РАН, Россия, Черноголовка Мартыненко Вячеслав Михайлович - к.х.н., с.н.с. ИПХФ РАН, Россия, Черноголовка Черняк Александр Владимирович - к.х.н., с.н.с. ИПХФ РАН, Россия, Черноголовка Котельников Александр Иванович - д.ф.-м.н., зав. отделом ИПХФ РАН, Россия, Черноголовка Трошин Павел Анатольевич - к.х.н., с.н.с. ИПХФ РАН, Россия, Черноголовка

Литература

1. Agostinis P., Berg K., Cengel K. et al., Photodynamic therapy of cancer: an update//CA Cancer J.

Clin. 2011. Vol. 61(4). P. 250-281

2. Arbogast J., Darmanyan A., Foote C. et al., Photophysical properties of C60//J. Phys. Chem.

1991. Vol. 95. P. 11-12

3. Mroz P., Tegos G., Gali H., Wharton T., Sarna T., Hamblin M., Photodynamic therapy with

fullerenes//Photochem. Photobiol. Sci. 2007. Vol. 6(11). P. 1139-1149

4. Ros T., Prato M., Medicinal chemistry with fullerenes and fullerene derivatives// Chem.

Commun. 1999. P. 663-669

NOVEL WATER-SOLUBLE FULLERENE CONJUGATES WITH EOSIN, FLUORESCEIN AND CHLORINE: SYNTHESIS AND PHOTODYNAMIC ACTIVITY

Abstract

We have synthesized and investigated 3 novel water-soluble conjugates of fluorescein/eosin/chlorme and [60]fullerene derivative. Prepared conjugates can be used as photosensitizers for PTC.

Key words: fluorescein, eosin, chlorine, fullerene, conjugate, synthesis, photosensitizer.