Кричевский Г.Е., Олтаржевская Н.Д, Данилова М.А.

УДК 677
ИННОВАЦИОННОЕ СВОЙСТВО ОКРАШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ:
КРАСИТЕЛИ И ПИГМЕНТЫ В ФОТОДИНАМИЧЕСКОМ МЕТОДЕ
ЛЕЧЕНИЯ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ.
Г. Е. Кричевский, Н. Д. Олтаржевская, М. А. Данилова,
В статье изложены основы физиологии и физики цвета и
цветовосприятия.
Описаны
принципы
нового
способа
лечения
онкологических заболеваний – фотодинамической терапии. Приведены
оригинальные
результаты
экспериментов
по
использованию
конкретных красителей в аппликационной (на текстильной основе)
технологии фотодинамической терапии злокачественных опухолей.
Ключевые слова: физика цвета и цветовосприятия, спектральный
состав солнечного цвета, органические окрашенные соединения.,
красители, пигменты.
ВВЕДЕНИЕ
С момента рождения и до самой смерти человек зрячий видит
окружающий мир в цвете, а не черно-белым. Даже сны нам часто сняться
цветными, такими, как и реальная жизнь. И не только человек наделен
цветным зрением. «Люди, львы, орлы и куропатки, рогатые олени, гуси,
пауки, молчаливые рыбы (А.П. Чехов, «Чайка») и другая живность нашей
прекрасной (а потому что цветная) планеты, видит, зрительно ощущает
окружающий мир цветным, «окрашенным». Кто его «окрасил», что это за
великий «Красильщик», Farber, Dyer, который дал нам возможность
видеть его во всем многообразии, великолепии красок, оттенков.
Человеческое зрение способно различать 17 миллионов оттенков цвета
полной солнечной палитры.
Физиология цветного зрения наложила огромный отпечаток на
сознание, психику, мироощущение человека, что отражается в языках, в
культурах (особенно в живописи), быте и т.д.
Чем богаче красками окружающий мир человека, тем больше и чаще
в языке употребляются обозначение цвета и его оттенков. Богатство,
развитость языка выражается и разнообразием обозначенных в нем
цветов.
Почему человек и другие животные видят окружающий мир
цветным? Причина не одна, это явление комплексное и обусловлено
следующими фундаментальными причинами, которые можно назвать
внешними и внутренними.
Внешние причины: поверхности земли достигает только часть
многообразной
излучаемой
солнечной
энергии,
а
именно:
ультрафиолетовые лучи (УФ) низкой энергии (>290 нм) – мягкий УФ, лучи
видимой части спектра (400-700 нм) и инфракрасные (>700 нм) – тепловые
лучи.
Через атмосферу также проходят микроволны и радиоволны;
жесткие рентгеновские и гамма лучи, а жесткий коротковолновый УФ
(<350 нм) задерживается озонным слоем атмосферы (рис.1).
Рисунок 1. – Спектральный состав солнечного света.
Вокруг нас многие вещества, материалы (твердые, жидкие)
природного происхождения и рукотворные, созданные человеком,
видятся, ощущаются нами цветными потому, что содержат окрашенные
органические и минеральные вещества. Окрашены они, т.е. имеют цвет
или придают цвет неокрашенному материалу, потому что имеют
определенное химическое строение, присущее только окрашенным
соединениям. Это утверждение не совсем точное, оно, прежде всего,
опровергается природой. Так цвет окраски может возникать не только за
счет окрашенных веществ (красителей, пигментов), но и благодаря
определенной, очень четко организованной структуре, состоящей из
отверстий или частиц очень малых размеров (наноструктуры =0,1-100 нм;
1 нм=10-9 м).
Так
интенсивно
черная
окраска
крыльев
бабочки
(рис.2)
сформирована отверстиями определенной геометрии и наноразмеров, а
люминесцирующая
окраска
природного
опала
обусловлена
наноразмерами частиц, его формирующих. Золото, измельченное до
наноразмеров, имеет красный цвет, в отличие от «обычного» желтого
золота. Красное золото, измельченное до наноразмеров, использовалось
в средневековье для производства великолепных витражей, светостойкая
окраска которых сохранилась и дошла до наших дней. Окраску, имеющую
природу происхождения, не связанную с красителями и пигментами,
называют структурной или физической.
Вернемся к «классической» окраске. Благодаря специфическому
строению окрашенные вещества поглощают лучи только определенной
длины волны видимой части спектра и соответственно отражают
(непрозрачные материалы) или пропускают (прозрачные материалы)
видимые лучи не полного видимого спектра, а только за вычетом из него
поглощенной части.
(а)
(б)
Рисунок 2. – Интенсивно черная окраска бабочки Papilio Ulysses (а)
и ячеистая структура ее крыльев (б).
Есть и внутренние причины: при освещении материала солнечным
светом или искусственным источником к нам в глаз попадают лучи
видимой части спектра определенной длины волны и возбуждают
определенные биохимические реакции в сенсорных клетках глаза, затем
последующие
биэлектрические
импульсы
по
зрительному
нерву
поступают в область головного мозга, отвечающую за цветное восприятие
окружающего мира. Что происходит в мозгу, какие интимные механизмы
действуют в нем, пока не ясно, но эта проблема активно изучается.
Таким образом, для того, чтобы мы воспринимали мир цветным,
нужно, чтобы сошлись в одной точке (фигурально) следующие моменты:
наличие в солнечном спектре лучей, достигающих поверхности земли с
длиной волны (400-700 нм), т.е. видимой части спектра; наличие на самой
планете веществ, способных избирательно поглощать эти лучи; наличие у
людей
биооптического
сложного
прибора
(глаза),
способного
воспринимать лучи видимой части спектра и передавать возникающие
электрические импульсы в мозг, который, как биокомпьютер, переводит
это в цветное изображение. Не слабо! Вот и решайте, кто это все придумал
и сконструировал. А ведь это описание очень упрощенное, за которым
стоят
сложнейшие
фотофизические
и
фотохимические
процессы,
биохимические реакции и биоэлектрические явления.
Пристальное внимание к природе окрашенных веществ, физической
природе цвета, физиологии цветного зрения было приковано еще со
времени великого физика Исаака Ньютона (1642-1726), который,
пропустив через призму солнечный луч, первый экспериментально
разложил солнечный спектр на составляющие (рис.3).
Рисунок 3. – Схема опыта по разложению солнечного света в спектр (1666
г.)
К настоящему времени общепринятым является тот факт, что все
окрашенные
вещества
обладают
высокой
фотоактивностью:
при
избирательном поглощении видимой части спектра молекула из
основного S0 (рис.4) состояния переходит в фотовозбужденное состояние
(синглетное – S1 или триплетное – более долгоживущее Т1). Это
фотофизический
акт.
Из
фотовозбужденного
состояния
молекула
окрашенного вещества может вернуться в исходное состояние или
претерпеть последующие многообразные фотохимические превращения,
характерные только для фотовозбужденного состояния и невозможного
для
основного
состояния.
Это
связано
с
повышенной
энергией
фотовозбужденной молекулы по сравнению с ее основным состоянием.
Можно сказать, что при фотовозбуждении снижается энергия активации
реакции, и она получает возможность осуществиться.
Рисунок 4. – Общая схема электронных переходов фотовозбужденных
сенсибилизаторов и образования синглетного кислорода.
1 - поглощение; 2 - флуоресценция; 3 - внутрисистемная конверсия;
4 - фосфоресценция; 5 - переход триплетного кислорода 3О2 в синглетный
1
О2.
Уровни энергии сенсибилизатора (а) и кислорода (б).
Фотофизические и фотохимические превращения веществ, в том
числе, красителей, подчиняются двум основным законам фотохимии [1, 2],
академик А.Н. Теренин объединил их общим понятием и названием
«Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений»
[3].
Окрашенные вещества, будучи очень фотоактивными, подчиняются
всем законам фотофизики и фотохимии, как было сказано выше:
 Закону эквивалентности, согласно которому одна молекула может
поглощать только один квант энергии солнечного спектра;
 Фотохимические
превращения
могут
происходить
только
с
фотовозбужденными молекулами, в результате поглощения света.
Поскольку
первая
фотофизическая
фаза
фотовозбуждения
–
обратима, то часть, определенная фракция возбужденных молекул может
вернуться к исходному основному состоянию. В связи с этим вводится
очень важная количественная характеристика фотохимического процесса –
квантовый выход Ф, своеобразный коэффициент полезного (при синтезе) и
«вредного» (при деструкции) действия; квантовый выход характеризует
конверсию
фотохимических
превращений
и
выражается
простой
формулой [2]:

где
N фх
N*
,
Nфх
(1)
–
число
молекул,
претерпевших
фотохимические
превращения за единицу времени; N* - число молекул поглотивших свет и
перешедших в возбужденное состояние за единицу времени.
Квантовый выход всегда меньше 1. В случае фотохимических
«созидательных» реакций следует стремиться к тому, чтобы квантовый
выход был близок к 1, а в случае разрушительных деструктивных
фотохимических реакций квантовый выход стараются снизить (принцип
светозащиты материалов). На схеме показаны фотофизические и
фотохимические превращения при взаимодействии света с окрашенным
веществом в среде, содержащей кислород (см. рис.4).
На схеме (рис.6) показаны фотофизические и фотохимические
превращения окрашенных веществ (Кр)
3О
2
hν1
Кр
Кр
S0
среда
Кр*Т1
среда
1О
2
*S1
hν2
радикалы!
радикалы!
Рисунок 6. – Схема фотофизических и фотохимических
превращений окрашенных веществ.
Очень важно для будущего анализа проблемы фотодинамической
терапии и диагностики онкологических заболеваний отметить общую
закономерность фотофизики и фотохимии окрашенных веществ: переходя
в фотовозбужденное состояние, они способны вступать в фотофизическое
и фотохимическое взаимодействие с молекулами, находящимися по
соседству с ними, и переводить их в особое реакционноспособное
состояние. Так в кислородсодержащей среде, в том числе в живой клетке,
молекулы кислорода при переносе энергии от фотовозбужденной
молекулы красителя переходят из основного энергетически бедного
триплетного состояния 3О2 в синглетное 'О2 энергетически более богатое и
высокореакционноспособное состояние. В такой форме кислород является
очень сильным окислителем и способен подвергать окислительной
деструкции
живые
и
неживые
объекты.
Если
по
соседству
с
фотовозбужденной молекулой красителя находятся молекулы (низко- или
высокомолекулярные вещества), склонные к радикальным превращениям,
то
вокруг
фотовозбужденной
молекулы
красителя
образуется
высокореакционноспособные частицы – радикалы разной природы
(коротко- и долгоживущие, радикалы перекисной или алкильной природы,
низкомолекулярные и полимерные). По радикальной схеме процесс идет
более интенсивно в отсутствии кислорода. И синглетный кислород, и
радикалы способны вступать в весьма специфические реакции, в которые
кислород в обычной триплетной форме (мы им дышим!) и молекулы не в
форме радикалов не вступают [2, 5]. Эти суперактивные частицы способны
вызывать деструкцию молекул в их окружении, в том числе, их
породивших (фотосенсибилизаторов - красителей) и полимеров в которых
или по соседству с которыми они находятся [2].
ЗАДАЧА ИССЛЕДОВАНИЯ
Как было сказано выше, при освещении все органические
окрашенные соединения в большей или меньшей степени, зависящей от
их химического строения (распределения электронов на орбиталях атомов
молекул),
генерируют
активные
реакционноспособные
частицы
(синглетный кислород, радикалы, перикисные соединения различной
природы), которые могут окислять, а, следовательно, разрушать низко- и
высокомолекулярные вещества, в том числе, и белки живых клеток и, что
очень важно, раковых клеток. Следовательно, очень важно доставить в
опухоль
окрашенное
вещество
с
высокой
фотоактивностью
(фотосенсибилизатор) и туда же направить свет, преимущественно
содержащий видимые лучи, которые это окрашенное вещество поглощает.
Но тут возникает ряд проблем, основными из которых являются
следующие:

Как доставить фотосенсибилизатор только в опухоль или
преимущественно в опухоль?
Эта
проблема
возникает,
если
препарат-фотосенсибилизатор
используют в виде различных форм инъекций. Этот препарат, пройдя
множество органов через кровеносную и лимфатическую системы должен
предпочесть
сосредоточиться,
сконцентрироваться,
задержаться,
иммобилизоваться в клетках опухоли. Другими словами препарат льшее
сродство к клеткам опухоли,?должен иметь бо чем к здоровым клеткам.
Ученые всего мира ведут систематический поиск новых селективно
сорбирующихся в опухолях фотосенсибилизаторов. Избирательность
связана
с
особенностями
строения
опухолевых
клеток
(иной
аминокислотный состав, т.е. другая кислотная емкость, различие в
диффузионной проницаемости, различие в рН среды и т.д.). Проблема
весьма напоминает избирательную сорбцию и различие в сродстве
кислотных красителей к белковым (шерсть, натуральный шелк) и
полиамидным
волокнам.
Это
различие
определяется
разным
содержанием –NH2 групп в этих волокнах (кислотная емкость) и их
физической плотностью (диффузионная проницаемость) [7]. В случае
аппликационной технологии доставки фотосенсибилизатора в опухоль
близкого
залегания,
проблема
селективности
сорбции
частично
компенсируется. Это и является предметом, объектом наших разработок
[8].

Как
находящийся,
уничтожения)?
подсветить,
облучить
иммобилизированный
фотосенсибилизатор,
в
опухоли
(в
уже
объекте
Светить надо тем светом, который поглощается окрашенным
веществом, только тогда он будет проявлять свою фотоактивность (2ой
закон фотохимии, смотри ранее). Но существует четкая зависимость между
длиной волны света и его проникающей способностью по отношению к
живым структурам. Применительно к коже человека и подкожным слоям
эта зависимость показана на схеме (рис. 7) [9].
Рисунок 7. – Дифференциальная светопроницаемость кожи.
Как видно, наиболее глубоко проникают под кожу (и то только на 1-2
см) красные лучи (600-700 нм) и ближние инфракрасные. Из этой схемы
следует, что если нужно «выжигать» опухоль на глубине 1-2 см, то
предпочтительней
выбирать
окрашенное
вещество,
поглощающее
красный свет (синие красители). Если лечению подвергают кожные
заболевания, то можно использовать вещества, поглощающие в желтой
области или в ближнем ультрафиолете (295-400 нм). Наиболее сложно
освещать опухоли внутренних органов, куда свет подводят от лазера с
определенной длинной волны излучения с помощью световодов.
В нашей работе для аппликационной технологии выбрали один из
самых первых [10] окрашенных веществ – фотосензибилизаторов
Метиленовый синий, по химической классификации относящийся к
тиазиновым (сера в цикле), а по технической классификации к основным
(катионным) красителям – основной синий 9 по Colour Index (рис.8).
H3C
CH3
S
N
N
H3C
+
-
CH3
N
Cl
3H2O
Рисунок 8. – Структурная формула метиленового синего.
Этот краситель одним из первых начали применять в медицинской
практике в различных терапевтических целях: в начале 19 века в качестве
противомалярийного
средства,
для
местной
дезинфекции
против
бактерий, лечения кожных заболеваний, туберкулеза. Бактерицидное
действие Метиленового Синего, как соединения катионной природы [11],
усиливается
его
фотоактивностью
и
способностью
генерировать
синглетный кислород. Как катион, он по определению является
бактерицидом даже без облучения, а последнее приводит к эффекту
фотодинамического антибактериального действия. При этом в случае
необходимости борьбы с кожной инфекцией достаточно просто действие
солнечного света. Метиленовый Синий убивает и грамположительные и
грамотрицательные
патогенные
микробы.
При
использовании
Метиленового Синего и других тиазиновых красителей (как и других
органических окрашенных соединений) в борьбе с инфекцией при
облучении они дают хороший эффект и при этом в отличие от
антибиотиков не происходит привыкания к ним микроорганизмов.
МЕТОДОЛОГИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данной работе изучалось в условиях аппликационной технологии
лечения фотодинамическое действие Метиленового Синего в сравнении с
современным препаратом-фотосенсибилизатором Фотосенсом (рис.8) [12]
и с известным генератором синглетного кислорода – красителем
Бенгальским розовым (рис.9) [2].
(2) R=H или SO3Na
Cl
Cl
Cl
Cl
COONa
J
J
NaO
O
O
J
J
Рисунок 9. – Химическое строение Фотосенса и Бенгальского розового.
Фотосенс
–
тиазиновый
кислотный
по
технической
и
фталоцианиновый по химической классификации [2].
Наблюдая положительный лечебный эффект Метиленового Синего и
Фотосенса, видимо суммарного эффекта от генерации синглетного
кислорода
и
радикалов,
мы
попытались
разделить
эти
два
деструктирующих злокачественную опухоль механизма. Методически это
очень сложно, т.к. большинство фотосенсибилизаторов действуют по
смешанному механизму, генерируя оба вида супер активных частиц [6].
Методология [13] подобных исследований сводится к следующему:
выбирают специальные препараты, играющие роль доноров или
акцепторов радикалов или синглетного кислорода и вводят их в систему
(жидкая, твердая), содержащую фотосенсибилизатор и наблюдают
кинетику генерации и расхода активных частиц и фотосенсибилизатора.
Изменение скоростей реакции и квантовых выходов позволяет
делать определенные выводы о роли активных частиц в фотохимических
превращениях.
В качестве модели белка нами был выбран раствор коллагена, как
одного из главных компонентов тканей и кожи. Коллаген в форме раствора
в концентрации 0,8% по сухому веществу с рН=4 доводили до рН=7-8, что
соответствует рН кожи человека.
Второй
моделью
белка
служила
полиамидная
пленка,
как
синтетическая модель белка (полиамид=синтетический полипептид).
Также были проведены опыты в жидкофазной среде этанола (хч).
В качестве ингибиторов, тушителей, акцепторов синглетного
кислорода использовали диэтиленамин [6] и 1,3-дифенилизобензофуран
[6].
В
качестве
соучастника
генерации
радикалов
использовали
аскорбиновую кислоту, способствующую радикалообразованию [5, 6]
(рис.10).
Рис. 10. Аскорбиновая кислота.
Во всех случаях облучение проводили с помощью ртутной лампы
высокого давления ДРШ-1000 с широким спектром излучения [1].
Облучение вели через соответствующие светофильтры.
В эксперименте с раствором коллагена ожидали, что при генерации
красителями активных частиц (радикалы, 'О2) с этим биополимером
должны происходить какие-то химические и физические превращения
(деструкция, сшивка, денатурация), откликом на которые должно быть
изменение вязкости полимера. При этом можно ожидать, как снижения
(деструкция), так и повышения (сшивка) вязкости. Возникающие радикалы
могут давать и сшивку и деполимеризацию, сингелетный кислород
вероятнее всего будет вызывать деструкцию.
На рис.11 показана зависимость изменения вязкости коллагена в
зависимости
от
времени
облучения
в
присутствии
различных
фотосенсибилизаторов с добавкой и без тушителя синглетного кислорода
диэтиленамина (ДЭА).
Существенные изменения (повышение) вязкости коллагена при
облучении происходит только в присутствии фотосенсибилизатора
красителя Бенгальского Розового. В присутствии Метиленового Синего
повышение вязкости коллагена не столь заметное, а Фотосенс не
оказывает на вязкость при облучении никакого влияния. Коллаген в
отсутствии фотосенсибилизаторов в тех же условиях облучения не
изменяет свою вязкость.
Различное влияние на вязкость оказывает введенный ДЭА, как
предполагаемой ловушки синглетного кислорода. В случае красителя
Бенгальского
Розового,
известного
[2],
как
активного
генератора
синглетного кислорода происходит существенное подавление роста
вязкости, практически она не меняется при облучении. В случае
Метиленового Синего добавка ДЭА не оказывает никакого влияния на
эффект повышения вязкости при облучении красителем.
Из этих данных с определенной степенью предположительности
следует, что повышение вязкости, а это может быть только следствием
сшивки
макромолекул
полимера,
происходящее
под
влиянием
фотосенсибилизатора Бенгальского Розового и Метиленового Синего
связано с генерацией активных частиц. При этом происхождение
радикалов
может
быть
не
только
первичным
(краситель-
фотосенсибилизатор), но и вторичным, т.е. генерируемый синглетный
кислород через промежуточные реакции может приводить к образованию
кислородсодержащих радикалов [5]. То, что Фотосенс не влияет на
вязкость коллагена при облучении, видимо связано с тем, что в выбранных
условиях облучения он не проявляет свою фотоактивность.
В следующем эксперименте изучали влияние при облучении трех
красителей-фотосенсибилизаторов на расход акцептора синглетного
кислорода – 1,3-дифенилизобензофурана в этаноле. За расходом
акцептора следили по оптической плотности раствора в максимуме
поглощения акцептора.
Расход акцептора означает связывание им синглетного кислорода,
генерируемого красителями. Следовательно, кривые на рис.12 отражают
соотношения скоростей генерации и связывания синглетного кислорода.
Как можно видеть все три красителя генерируют синглетный кислород,
причем на начальной фазе кинетика генерации-связывания у них очень
близка, а затем Бенгальский Розовый отстает в соотношении скоростей от
двух других красителей (Метиленовый Синий, Фотосенс).
Эти данные однозначно свидетельствуют о том, что в изученных
системах-моделях синглетный кислород генерируется, но не исключается,
что параллельно или последовательно могут возникать и радикалы
различной природы.
Поскольку в медицинской практике, т.е. в фотодинамической
терапии
или
фотодинамической
диагностике
фотосенсибилизаторы
используются, как таковые, без добавок, то важно знать не происходит ли
их разрушение под действием тех активных частиц, которые они
генерируют.
На рис.13 показано влияние времени облучения на оптическую
плотность трех красителей-фотосенсибилизаторов в растворе этанола. Как
можно видеть оптическая плотность растворов красителей при облучении
практически не изменяется, что говорит об устойчивости хромофоров
красителей к синглетному кислороду и радикалам в выбранных условиях
облучения. Если же в систему ввести аскорбиновую кислоту, которая
способствует образованию свободных радикалов [6], то наблюдаем иную
картину.
На рис.14 видно, что метиленовый синий совместно с аскорбиновой
кислотой при облучении генерирует свободные радикалы, под действием
которых сам же и обесцвечивается, т.е. разрушается его хромофорная
часть.
Для расчета кинетических параметров изученных фотоактивных
систем
использовали
следующую
схему
фотофизических
фотохимических превращений:
kd
3
O2
k O2
'О2
3
S
O2
kr
AO2
+A
3
S- триплетное состояние сенсибилизатора (красителя).
1/ΦАО2=1/Φ΄О2(1+ κd/κr·1/[А]) ,
(2)
и
где ΦАО2 и Φ'О2 – квантовые выходы продукта окисления АО2 и образование
'О2 соответственно; κd – константа дезоктивации 'О2; κr – константа скорости
реакции ингибирования синглетного кислорода акцептором; κd/κr –
относительная реакционная способность акцепторов по отношению к 'О2 ; Аконцентрация акцепторов (κd в этаноле=58 10-3 с-1, κr в этаноле = 1 109 с -1[14]).
ΦАО2 = Wабс / Iпогл
(3)
Wабс = Wотн. · С0
(4)
где Wабс и Wотн – скорости фотохимических реакций; Iпогл – скорость
поглощения света; С0 – начальная концентрация.
Квантовый выход образования 'О2 для метиленового синего Φ'О2
=0,51[15, 16].
В таблице 1 представлены фотокинетические параметры (с участием
кислорода)
изученных
систем
фотопревращений
для
трех
фотосенсибилизаторов-красителей.
Таблица 1
Фотокинетические параметры превращения красителей с участием 'О2 при
облучении
№
1.
Система
Изобензофуран в растворе
этанола в присутствии
метиленового синего
С0,
I погл.,
Wабс ,
моль/л
моль/л с
моль/см2 с
1 ·10 -4
1,58 ·10-5
0,051· 10-4
Wотн., с-1
Φ
5,10· 10-2
0,32300
2.
Метиленовый синий в
1 ·10 -5
1,58·10-5
0,061· 10-6
6,10· 10-3
0,00386
2 ·10-2
4,25· 10-6
0,029· 10-8
2,94· 10-3
0,06920
2 ·10-3
4,25· 10-6
0,037· 10-9
3,74· 10-3
0,00880
1 ·10-5
1,58· 10-5
0,045· 10-6
4,46· 10-3
0,00283
2 ·10-3
4,25· 10-6
0,028· 10-9
2,82· 10-3
0,00664
5 ·10 -4
2,07· 10-5
0,090· 10-4
1,80· 10-2
0,43500
1 ·10 -5
2,07· 10-5
0,017· 10-4
1,65 ·10-3
0,00797
1 ·10 -4
1,27· 10-5
0,057· 10-4
5,70 ·10-2
0,44800
1 ·10 -5
1,27· 10-5
0,083· 10-6
8,30· 10-3
0,00650
растворе этанола
3.
Изобензофуран в
полиамидной пленке в
присутствии метиленового
синего
4.
Метиленовый синий в
полиамидной пленке
5.
Метиленовый синий в
присутствии аскорбиновой
кислоты
6.
Метиленовый синий в
коллагеновой пленке
7.
Изобензофуран в растворе
этанола, в присутствии
фотосенса
8.
Фотосенс в растворе
этанола
9.
Изобензофуран в растворе
этанола, в присутствии
красителя бенгальского
розового
10.
Бенгальский розовый в
растворе этанола
Проведем сравнительный анализ результатов таблицы 1 по
квантовым выходам.
1. Красители-фотосенсибилизаторы в растворе этанола без всяких
добавок (2,8,10): по величинам квантового выхода их можно
расположить в следующий ряд, по устойчивости: Метиленовый Синий
(0,00386), Бенгальский розовый (0,00650), Фотосенс (0,00797).
2. Изобензофуран (акцептор 'О2) в растворе этанола в присутствии
красителей (1,7,9) по величинам квантовых выходов связывания
акцептора синглетным кислородом, генерируемого красителями; они
выстраиваются в ряд по убыванию: Бенгальский Розовый (0,44800),
Фотосенс (0,43500), Метиленовый Синий (0,32300). Все три красителя
генерируют
синглетный
кислород,
соотношение
скоростей
его
генерации и акцептирования у всех трех красителей близки.
3. Метиленовый
Синий
в
растворе
этанола
(2)
при
облучении
разрушается медленнее (0,00386), чем в полиамидной пленке (4;
0,00880), что связано не с торможением в твердой фазе, а видимо
изменением механизма разрушения. Сам полиамид, как известно [2],
имеет низкую светостойкость, и продукты его деструкции могут
участвовать и в деструкции самого красителя. В коллагеновой пленке
(6) Метиленовый Синий фотодеструктирует тоже медленнее (0,00664),
чем в этаноле (0,00386).
Общие выводы по данным таблицы 1 и этому разделу таковы:
 Все три фотосенсибилизатора проявляют фотоактивность в различных
средах (раствор этанола, пленки полиамида и коллагена), генерируют
активные частицы ('О2 и радикалы).
 Выделить по отдельности долю каждой из схем образования активных
частиц не удалось. Для этого необходимы дальнейшие исследования с
применением
не
косвенных,
а
прямых
современных
методов
идентификации синглетного кислорода (люминесцентный метод) и
радикалов различной природы (электронно-парамагнитный резонанс) [2,
5, 6].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработаны принципиальные основы нового способа лечения
онкологических
заболеваний
–
фотодинамической
терапии,
использующего способность красителей под действием видимого света
переходить
в
фотовозбужденное
состояние
и
генерировать,
как
фотосенсибилизаторы, энергетически и химически активные синглетный
кислород и радикалы. Эти активные частицы разрушают раковые клетки
опухоли.
Модельные экспериментальные исследования по использованию
конкретных красителей в аппликационной (на текстильной основе)
технологии фотодинамической терапии злокачественных опухолей дали
положительные результаты.
Необходимы
дальнейшие
исследования
с
применением
не
косвенных, а прямых современных методов идентификации синглетного
кислорода (люминесцентный метод) и радикалов различной природы
(электронно-парамагнитный резонанс).
Библиографический список
1.
Кричевский Г.Е., Гомбкёте Я. Светостойкость окрашенных
текстильных изделий. М.: Легкая Индустрия, 1975.
2.
Кричевский Г.Е. Фотохимические превращения красителей и
светостабилизация окрашенных материалов. М.: Химия, 1986.
3.
Теренин Н.А. Фотоника молекул красителей. Ленинград: Наука,
1967.
4.
Багдасарьян Х.С. Двухквантовые фотохимические процессы
образования радикалов и катион-радикалов. // Ж. ВХО им. Д.И.
Менделеева. ТII. 1966, №2.
5.
Рэнби
Б.,
Рабек
Я.
Фотодиструкция,
фотоокисление,
фотостабилизация полимеров. / Пер. с англ. под редакцией Н.Н.
Эммануэля. М.: Мир, 1978, 675.
6.
Шляпинтох В.Я. Фотохимические превращения и стабилизация
полимеров. М.: Химия, 1979.
7.
Кричевский
Г.Е.
Химическая
технология
текстильных
материалов, Т. 2. М.: МГУ, 2001.
8.
Коровина М.А., Олтаржевская Н.Д., Данилова М.А., Ефименкова
М.А. Использование текстильных технологий для направленного
транспорта лекарственных препаратов онкологическим больным //
Научный альманах. 2008, №4.
9.
Джеймс Е., Фитцпатрик М.,. Эллинг Д. Секреты дерматологии.
М., Спб.: Издательство БИНОМ - Невский диалект, 1999.
10.
Wain Wright M. Photodynamic therapy – from dyestuffs to high-
tech clinical practice // Rev. of Proj. in Coloration. 2004, V.34.
11.
Кричевский
Г.Е.
Химическая
технология
текстильных
материалов. Т. 3. М.: МГУ, 2001.
12.
Миронов А.Ф. Фотосенсибилизаторы на основе порфиринов и
родственных соединений. Итоги науки и техники: Совр. пробл. лаз. физ.
Т. 3. М.: ВИНИТИ, 1990.
13.
Эмануэль Н.Н. Некоторые проблемы химической физики
старения и стабилизации полимеров // Успехи химии. Т. XLVIII. 1979,
вып. 12.
14.
Шляпинтох В.Я., Иванов В.Б. Тушение синглетного кислорода //
Успехи химии. 1976, № 3.
15.
Usui Yoshiharu. Determination of quantum yielof of singlet oxygen
formation by fotosensitization // Chem. Lett. 1973, №7.
Сведения об авторах
1.
Российский
промышленности.
заочный
институт
Россия, Москва
текстильной
и
лёгкой