Минск, 2012 студентка 5 курса каф. лазерной физики и спектрускопии Ермилова Татьяна Игоревна научный руководитель канд. физ.-мат. наук В.Н. Чалов (РНПЦ ОМР им. Н.Н. Александрова)

Фотодинамическая терапия (ФДТ) опухолей это метод лечения, который заключается в воздействии светом на опухоль в присутствии фотосенсибилизатора (ФС) Фотосенсибилизатор вещество, которое избирательно накапливается в опухоли оказывает фото цито токсическое действие 2 Перспективным для создания ФС является ряд соединений на основе трикарбоцианиновых красителей (ТЦК) В данной работе исследован ФС ТЦК 212-4, синтезированный в НИИ ПФП им. А.Н. Севченко

Цель работы: Сравнительный анализ влияния растворителей различной природы на спектру-физические свойства ТЦК этанол дистиллированная вода 5, 10 и 40% растворы глюкозы для инфузий плазма крови Исследование влияния температуры на спектрально-люминесцентные свойства ТЦК этанол дистиллированная вода 5, 10 и 40% растворы глюкозы для инфузий Исследование стабильности ТЦК при нагревании при хранении Полученные результаты предполагается использовать для разработки методики внутривенного введения 3

Материалы Методы Абсорбционная и люминесцентная спектрускопия. Спектры регистрировали на спектруфлуориметре СМ 2203 (SOLAR, Беларусь) симметричный трикарбоцианиновый краситель, ковалентно связанный с полиэтиленгликолем (ТЦК 212-4) М = 1568 г/моль М ПЭГ = 400 г/моль Среды этанол дистиллированная вода растворы глюкозы для инфузий (5, 10 и 40%) плазма крови формула основы ТЦК

Спектры в этаноле Спектры поглощения (λ max = 724 нм) Т, С ε max, 10 5 М -1 см Δ, нм Спектры флуоресценции (λ max = 751 нм, λ возб = 630 нм) I max, отн. ед Δ, нм при нагревании обнаружено: падение ε в максимуме длинноволновой полосы на 9% уширение спектрув поглощения и флуоресценции ε в области коротковолнового плеча спектра не меняется концентрация 6.53·10 -7 М (мат. раствор в 5% растворе глюкозы, 6.38·10 -4 М) 5

Спектры в дистиллированной воде Спектры поглощения (λ max = 710 нм) Т, С охл ε max, 10 4 М -1 см Δ, нм Спектры возбуждения флуоресценции (λ max = 710 нм, λ рег = 800 нм) Δ, нм Спектры флуоресценции (λ max = 737 нм, λ возб = 630 нм) I max, отн. ед Δ, нм несовпадение формы спектрув поглощения и возбуждения флуоресценции при нагревании обнаружено: падение ε в максимуме на 25% сужение спектрув поглощения и уширение спектрув флуоресценции ε в области коротковолнового плеча спектра уменьшается концентрация 2.32·10 -6 М (мат. раствор в дист. воде, 1.40·10 -3 М) 6

Спектры в 5% растворе глюкозы Спектры поглощения (λ max = 711 нм) Т, С охл ε max, 10 4 М -1 см Δ, нм Спектры возбуждения флуоресценции (λ max = 710 нм, λ рег = 800 нм) Δ, нм Спектры флуоресценции (λ max = 738 нм, λ возб = 630 нм) I max, отн. ед Δ, нм несовпадение формы спектрув поглощения и возбуждения флуоресценции при нагревании обнаружено: падение ε в максимуме на 9%, изменения необратимые сужение спектрув поглощения и уширение спектрув флуоресценции ε в области коротковолнового плеча спектра уменьшается концентрация 1.74·10 -6 М (мат. раствор в 5% растворе глюкозы, 6.38·10 -4 М) 7

Сравнение спектральных свойств ТЦК в различных средах спектры поглощения: падение ε, уширение и гипсохромный сдвиг спектрув при переходе от этанола к водному раствору и растворам глюкозы увеличение вклада коротковолнового плеча спектра спектры флуоресценции: уширение и гипсохромный сдвиг спектрув при переходе от этанола к водному раствору и растворам глюкозы этанол (6.53·10 -7 М) дист. вода (2.32·10 -6 М) 5% раствор глюкозы (1.74·10 -6 М) 10% раствор глюкозы (1.74·10 -6 М) 40% раствор глюкозы (1.74·10 -6 М) 8

Поглощение Флуоресценция 9 Спектры в плазме крови совпадение формы спектрув поглощения и возбуждения флуоресценции при увеличении концентрации наблюдается: смещение λ max abs в коротковолновую область уменьшение ε в максимуме нелинейная зависимость D и линейная зависимость ε от концентрации возрастание плеча на λ = 625 нм изобестическая точка на λ = 658 нм Спектр поглощения (λ max = 747 нм) ε max, 10 5 М -1 см Δ, нм 68 Спектр флуоресценции (λ max = 770 нм, λ возб = 630 нм) Δ, нм 64 концентрация 8.93·10 -7 М

10 Зависимость доли мономеров ТЦК в плазме крови от концентрации ε = ε М Х + ε А (1-Х) = (ε М - ε А )Х + ε А ε = ε М = ε А ε А = (ε 1 -Qε 2 )/(1-Q) где Q = (C 2 (ε M -Qε 1 )/C 1 (ε M -Qε 2 )) Х = (ε-ε А )/(ε M -ε А ) при возрастании концентрации: доля мономеров линейно уменьшается коэффициент линейной регрессии k=-0.067·10 6 М -1 X 2 /(1-X) = M/C – з-н разведения Оствальда

11 Сравнение спектральных свойств ТЦК в плазме крови и неорганических растворителях по отношению к спектрам в дист. воде: батохромный сдвиг λ max abs на 37 нм возрастание ε в 1.7 раз в максимуме уменьшение вклада коротковолнового плеча в спектр поглощения уменьшение полуширины спектра поглощения увеличение полуширины спектра флуоресценции по отношению к спектрам в этаноле: батохромный сдвиг λ max abs на 23 нм близкое значение ε возрастание вклада коротковолнового плеча в спектр поглощения увеличение полуширины спектрув поглощения и флуоресценции Поглощение Флуоресценция

12 Исследование стабильности ТЦК при хранении без доступа света и Т=20 C по прошествии 8 дней со дня приготовления маточного раствора обнаружено: увеличение D на 0.06 в дист. воде и на 0.07 в 5% растворе глюкозы; изменения D лежат пределах погрешности измерений при изменении температуры в диапазоне С обнаружено: оптическая плотность в максимуме меняется в пределах 3.7% от исходного значения вклад коротковолнового плеча в спектр поглощения при нагревании уменьшается изменения оптической плотности в максимуме обратимые

Влияние природы растворителя на спектру-физические свойства: ТЦК присутствует в воде и растворах глюкозы в виде смеси мономеров и ассоциированных форм. ТЦК присутствует в плазме преимущественно в мономерной форме, связанной с компонентами плазмы. В диапазоне концентраций от 2· М до 8·10 -6 М в растворе присутствует две компоненты, соотношение которых меняется с концентрацией. Доля мономеров линейно зависит от концентрации в исследованном диапазоне. Влияние температуры на спектральные свойства: Повышение температуры приводит к снижению коэффициента молярного поглощения и сужению спектрув поглощения. При повышении температуры интенсивность флуоресценции уменьшается, полуширина спектрув возбуждения флуоресценции и флуоресценции возрастает. Выводы: 13

14 Выводы (продолжение): Влияние наличия глюкозы в растворе: Наличие глюкозы в растворе не влияет на растворимость. Наличие глюкозы в растворе не оказывает существенного влияния на форму спектрув. При высоком содержании глюкозы в растворе понижается значение диэлектрической проницаемости, что приводит к смещению спектрув в длинноволновую сторону. Исследования стабильности: ТЦК химически стабилен в диапазоне температур (концентрация ~5·10 -6 М). Раствор ТЦК в дистиллированной воде и в 5% растворе глюкозы является стабильным на протяжении 8 дней (при хранении без доступа света и T=20 С, концентрация ~10 -3 –10 -4 М). Наличие глюкозы в растворе не влияет на стабильность раствора ( в течении исследованного промежутка времени, при данных концентрациях и соблюдении условий хранения).

15 Результаты данной работы апробированы на конференции: Т. И. Ермилова, Д. С. Тарасов. Спектрально-люминесцентные свойства фотосенсибилизатора на основе трикарбоцианиновых красителей в растворах // 69-я научная конференция студентов и аспирантов Белорусского государственного университета мая 2012 г., Минск, Беларусь Подготовлены тезисы: Ермилова Т.И., Чалов В.Н., Луговский А.П. Спектральные свойства трикарбоцианинового красителя с полиэтиленгликолем в плазме крови // Международная научная конференция "Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем" июня 2012 г., Минск, Беларусь