ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ТРАНСПОРТА ХЛОРИНОВЫХ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРОВ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В СИСТЕМАХ, МОДЕЛИРУЮЩИХ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКРУЖЕНИЕ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ТРАНСПОРТА ХЛОРИНОВЫХ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРОВ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В СИСТЕМАХ, МОДЕЛИРУЮЩИХ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКРУЖЕНИЕ

Березин Д.Б.1, Кустов А.В.2, Шухто О.В.1, Моршнев Ф.К.2, Смирнова Н.Л.2, Батов Д.В.2, Кукушкина Н.В.2, Каримов Д.Р.1, Белых Д.В.3, Зорина Т.Е.4, Зорин В.П.4

ФГБОУ ВО «Ивановский государственный химико-технологический университет»,

НИИ макрогетероциклических соединений, г. Иваново, Россия 2ФГБУН «Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН», г. Иваново, Россия 3ФГБУН «Институт химии» Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Россия 4Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь E-mail: [email protected]

Исследование взаимодействий биомолекул друг с другом и с водным окружением является важнейшей задачей биофизики, медицинской и фармацевтической химии. Фотодинамическая терапия (ФДТ) опухолевых заболеваний и локализованных микробных инфекций представляет собой малоинвазивный метод лечения, основанный на генерации активных окислительных форм кислорода (АФК) под действием излучения видимой области спектра в присутствии органического красителя - фотосенсибилизатора (ФС) [1-5]. Эффективность ФДТ определяется рядом факторов, в частности, способностью красителя к генерации АФК [6], амфифильностью молекулы ФС [3, 7], ее растворимостью в воде, особенностями взаимодействия с компонентами гидрофиль-но-липофильной системы, моделирующей биоокружение [8-10] и, в конечном итоге, способностью селективно накапливаться в клетках, расположенных в эпицентре заболевания и фотоинактивировать их [1-5, 8, 9].

Хлорины природного происхождения, являющиеся производными хлорофилла, удовлетворяют большинству указанных требований, демонстрируя параметры эффективных фотосенсибилизаторов 2-3 поколений [2-5]. В настоящем докладе рассматриваются особенности хлориновых ФС, содержащих как незаряженные, катионные и анионные заместители, так и их сочетание в молекулах цвиттерионного типа [9]. Проводится анализ процессов агрегации и солюбилизации ФС пассивными носителями в водных растворах [9], пассивного или активного транспорта за счет конкурентных взаимодействий красителей с биомолекулами [2, 7, 10], а также анализ сродства ФС различного строения к мембранам опухолевых и патогенных клеток [5, 9].

Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда (соглашение № 21-13-00398).

[1] R. Bonnett, Chemical aspects of photodynamic therapy. Amsterdam: Gordon and Breach Sci. Publ., 2000. 324 p.

[2] А.В. Кустов, Д.Б. Березин, А.И. Стрельников, Н.П. Лапочкина, Противоопухолевая и антимикробная фотодинамическая терапия: механизмы, мишени, клинико-лабораторные исследования. Практическое руководство. Под ред. проф. Гагуа А.К. Москва: Ларго, 2020. 108 с.

[3] O.I. Koifman, T.A. Ageeva, N.S. Kuzmina, V.F. Otvagin, A.V. Nyuchev, A.Yu. Fedorov, D.V. Belykh, et al., Synthesis Strategy of Tetrapyrrolic Photosensitizers for Their Practical Application in Photodynamic Therapy. Macroheterocycles. 2022, 15(4), 207-304.

[4] A.V. Kustov, N.L. Smirnova, Ph.K. Morshnev, O.A. Privalov, T.M. Moryganova, A.I. Strelnikov, O.I. Koifman, A.V. Lubimtsev, T. V. Kustova, D.B. Berezin, Transurethral resection of non-muscle invasive bladder tumors combined with fluorescence diagnosis and photodynamic therapy with chlorin e6-type photosensitizers. J. Clin. Med. 2022, 11(1), 233.

[5] A.V. Kustov, D.B. Berezin, V.P. Zorin, Ph.K. Morshnev, N.V. Kukushkina, M.A. Krestyaninov, T.V. Kustova, A.I. Strelnikov, E.V. Lyalyakina, T.E. Zorina, O.B. Abramova, E.A. Kozlovtseva, Monocationic chlorin - new promising photosensitizer for antitumor and antimicrobial photodynamic therapy. Pharmaceutics. 2023, 15, 61.

[6] D.B. Berezin, A.V. Kustov, M.A. Krestyaninov, D.V. Batov, N.V. Kukushkina, O.V. Shukhto, The behavior of monocationic chlorin in water and aqueous solutions of non-ionic surfactant Tween 80 and potassium iodide. J. Molec. Liq. 2019, 283, 532-536.

[7] A.V. Kustov, Ph.K. Morshnev, N.V. Kukushkina, M.A. Krestyaninov, N.L. Smirnova, D.B. Berezin, G.N. Kokurina, D.V. Belykh, The effect of molecular structure of chlorin photosensitizers on photo-bleaching of 1,3-diphenylisobenzofurane - the possible evidence of iodine reactive species formation. Comp. Rend. Chim. 2022, 25, 97-102.

[8] L. Yakavets, M. Millard, V. Zorin, H.-P. Lassalle, L. Bezdetnaya, Current state of the nanoscale delivery systems for temoporfin-based photodynamic therapy: Advanced delivery strategies. J. Contr. Release, 2019. 304, 268-287.

[9] A.V. Kustov, P.K. Morshnev, N.V. Kukushkina, N.L. Smirnova, D.B. Berezin, D.R. Karimov, O.V. Shukhto, T.V. Kustova, D.V. Belykh, M.V Mal'shakova, V.P. Zorin, T.E. Zorina, Solvation, cancer cell photoinactivation and the interaction of chlorin photosensitizers with a potential passive carrier non-ionic surfactant Tween 80. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 5294.

[10] P.K. Morshnev, E.A. Drondel, A.V. Kustov, I.I. Khlydeev, O.B. Abramova, E.B. Yaroslavtceva-Isaeva, E.V. Lyalyakina, M.O. Koifman, D.B. Berezin, The interaction of chlorin photosensitizers for photodynamic therapy with blood transport proteins. J. Mol. Liq. 2023, 123116.