terapia fotodynamiczna, Inżynieria materiałowa pwr, Solwatochromia solwatochromizm
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Terapia fotodynamiczna (PDT,Photodynamic Therapy)jest formą fotochemioterapii, którejskuteczność jest uwarunkowana obecnością trzech elementów: tlenu,światłao określonejdługości fali orazświatłoczułegozwiązku chemicznego, zwanego fotouczulaczem (PS).Fotouczulacz wzbudzony do pierwszego stanu sigletowego (1PS*, S1), w wynikubezpromienistego przejścia interkominacyjnego, może przejść do metatrwałego stanutrypletowego (3PS*, T1) i reagować z tlenem występującym w podstawowym stanietrypletowym (3O2). Wówczas cząsteczka tlenu odbierając energię od cząsteczki fotouczulaczaprzechodzi w singletowy stan wzbudzony (1O2), a fotouczulacz wraca do swego stanupodstawowego (1PS, S). Powstała w ten sposób reaktywna forma tlenu ma właściwości silnieutleniające i jest uważana za główny czynnik cytotoksyczny w PDT.Zbadanie właściwości spektralnych stanowi ważne zagadnienie w kontekście poznaniaprocesów zachodzących w cząsteczkach fotouczulaczy w stanie podstawowym i w stanachwzbudzonych. Zastosowanie metod obliczeniowych DFT (DensityFunctional Theory)i TD-DFT (Time-DependentDensity Functional Theory)z uwzględnieniem przejść pomiędzystanami wibracyjnymi ukazało znaczny ich wpływ na kształt widm absorpcyjnych iemisyjnych porfiryn. Obliczenia te zostały wykonane za pomocą programu Gaussian 09 woparciu o zasadę Franck’a-Condon’a, która głosiżeprzejścia elektronowe zachodzą bezzmiany położenia jąder oraz,żenajbardziej prawdopodobne są te przejścia, dla którychmaksymalna jest całka nakrywania funkcji wibracyjnych opisujących stany wibracyjnecząsteczki należące do dwóch różnych stanów elektronowych. W rzeczywistości jednakistnieją niewielkie przesunięcia jąder w trakcie wzbudzenia i dlatego dobrym przybliżeniemjest rozwinięcie dipolowego momentu przejścia elektronowego w szereg Taylora w otoczeniupołożenia równowagi jednego ze stanów wzbudzonych:′ ≅++ ⋯Pierwszyskładniktegorozwinięcia stanowi przybliżenie0,12Franck’a-Condon’a (FC), któreQxzakładażemoment dipolowyQy0,08pozostaje stały w trakcieprzejścia i daje bardzo dobrewyniki w przypadku przejść0,04dozwolonych. Natomiast drugiskładnik stanowi przybliżenieHerzberg’a-Teller’a (HT), które400 420 440 460 480 500 520 540 560 580zakładazmianęmomentuDługość fali [nm]dipolowego w trakcie przejścia;Rysunek 1. Wibracyjnie rozdzielcze widmo absorpcyjne wyznaczone metodąprzybliżenie to jest istotne gdyB3LYP przy użyciu bazy funkcyjnej 6-311+G** dla pasma Qxi Qyporfiny zmamydoczynieniazuwzględnieniem przybliżenia FCHT (FC+HT)przejściami wzbronionymi.Zestawienie otrzymanych w wyniku obliczeń danych z danymi eksperymentalnymi umożliwiaidentyfikację oraz określenie pochodzenia poszczególnych pasm obserwowanych w widmie UV-VIS.Opracowana technika obliczeń może stanowić podstawę do wyznaczenia teoretycznych widmfotouczulaczy z grupy chloryn.Intensywnośća)0,020,0150,40,010,0050-7716000165000-341700017500180000,20-130-7b)0-00-00,60-70-130-330-761880019300173001780018300Rysunek 2. Wibracyjnie rozdzielcze widma emisyjne (a) i absorpcyjne (b) [cm-1] (kolor czarny) obliczone metodąB3LYP przy użyciu bazy funkcyjnej 6-311+G** dla pasma Qxporfiny z uwzględnieniem przubliżenia FC orazokreśleniem charakteru przejść wibronowych najintensywniejszych pasm; udział przejścia 0-0 (kolor czerwony),nadtonów (kolor zielony)Fotouczulacze stosowane obecnie w terapii fotodynamicznej nowotworów nie są doskonałem.in. ze względu na niską absorpcjęświatław zakresie bliskiej podczerwieni. Istotną kwestią jestposzukiwanie takich związków fotouczulających, których pierwsze pasmo absorpcyjne Qx(0,0), tj.związane z przejściem S→S1, mieści się w zakresie 700-800 nm. Z jednej strony jest touwarunkowane tym iż promieniowanieświetlnez zakresu 700-1100 nm najgłębiej penetruje tkankę; zdrugiej strony absorpcja fotonów o długości fali powyżej 800 nm nie zapewnia wystarczająco dużejenergii stanu trypletowego fotouczulacza do wytworzenia tlenu singletowego, tj. powyżej 1 eV (~1274nm).Rysunek 3. Widma absorpcyjne związku THPP oraz struktur I, II, III, IV obliczone metodą LR-PCM/TD-DFT/B3LYP/6-31G** z uwzględnieniem wpływu rozpuszczalnika (wody)Analiza dotychczasowych wyników badań zwróciła uwagę na pochodne meso-tetra(4-hydroksyfenylo)porfiryny (THPP) z wiązaniami mostkowymi, które łączą bezpośrednio ze sobą dwa atomy węglanależące do pierścienia pirolowego oraz hydroksyfenylowego. Przeprowadzone obliczenia wykazałyżetylko struktura I może znaleźć zastosowanie w terapii fotodynamicznej, ponieważ jako jedynaspełnia wymagane warunki spektralne – pasmo Qx(0,0) położone jest przy 708 nm, co prowadzi dostanu trypletowego o energii 1.08 eV (1147 nm).
[ Pobierz całość w formacie PDF ]