Registration Number
0824U000423, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
23-02-2024
popup.evolution
o
Title
Long-wavelength halogenated fluorescent polymethine dyes for biomedical applications
Author
Dmytro Kobzev,
popup.head Anatoliy Tatarets
popup.opponent Nataliya V. Кutsevol
popup.opponent Oleh K. Farat
popup.review Mykola Gorobets
popup.review Irynа V. Omelchenko
popup.rada
State Scientific Institution Scientific and Technological Complex" Institute of Single Crystals "of the National Academy of Sciences of Ukraine
Description
На сьогоднішній день широкого розповсюдження набули флуоресцентні методи дослідження в біологічній і медичній областях, а також в клінічній діагностиці. Флуоресцентні сполуки використовуються як діагностичні засоби, оскільки вони є основними компонентами для впровадження будь-якого методу флуоресцентних досліджень. Проте, із розвитком персоналізованої медицини, що вимагає значних досліджень на живих клітинах та організмах in vivo, виникла ідея використання флуоресцентних барвників для отримання терапевтичного ефекту, що відкрило новий підхід у медицині – тераностику (одночасна діагностика та лікування окремих пацієнтів). Щоб отримати флуоресцентний сигнал або терапевтичний ефект від таких молекул, вони повинні поглинати світло. Слід зауважити, що лише довгохвильове світло (600–900 нм) в так званому «оптичному вікні» слабко поглинається біологічними макромолекулами, водою та іншими компонентами біооб’єктів і має незначний вплив на процеси, що відбуваються в організмі. Зрозуміло, що накладення таких обмежень на спектральну область флуоресцентних барвників істотно зменшує їх різноманітність. Крім того, будь який флуоресцентний барвник повинен мати такі властивості: високий коефіцієнт екстинкції та квантовий вихід флуоресценції; достатня розчинність у воді та фізіологічних середовищах; прийнятна фото- і хімічна стабільність.
Таким чином, одержання нових яскравих довгохвильових барвників, що можна використовувати як для діагностики, так і для лікування, є актуальним завданням сьогодення. Ціаніни є найбільш перспективним класом барвників завдяки значній гнучкості їх спектральних, фотофізичних і фотохімічних властивостей. Гептаметинціанінові барвники мають дуже низьку фототоксичність і добре підходять до «оптичного вікна» у ближньому інфрачервоному (БІЧ) діапазоні, тому вони широко використовуються як діагностичні інструменти. Окрім використання як флуоресцентних маркерів, гептаметинціанінові барвники можна використовувати як сенсибілізатори для фотодинамічної терапії (ФДТ). Відомий спосіб підвищення фототоксичності барвника полягає у введенні важких атомів у його структуру. Основною метою цього дослідження є розробка нових галогенованих флуоресцентних гептаметинціанінових барвників для вивчення впливу важких атомів на ці барвники з метою вдосконалення матеріалів для тераностики, фотодинамічної терапії (ФДТ) і фотоімунотерапії (ФІТ).
Для досягнення цієї мети синтезовано ряд БІЧ ціанінових барвників з атомами йоду, брому та хлору та визначено їх спектральні властивості.
При виконанні цієї роботи вперше: синтезовано систематичний ряд гептаметинціанінових барвників з різною кількістю (від 1 до 6) атомів йоду або брому в термінальних гетероциклічних фрагментах; вивчено зв’язок між структурою та властивостями галогенованих гептаметинціанінових барвників щодо кількості і положення атомів галогену; встановлено, як регулювати основні властивості (ΦFl і ΦΔ) для гептаметинціанінових барвників, змінюючи кількість і положення атомів галогенів; оцінено вплив кількості атомів йоду в гептаметинціанінових барвниках на фотоцитотоксичний ефект до бактерій; показано, що йодовані гептаметинціанінові барвники придатні для лікування і фотоінактивації грам-позитивних і грам-негативних бактерій; одержано кон’югат "ціаніновий барвник – моноклональне антитіло", який проявляє фотоімунотерапевтичну дію і придатний для тераностики раку.
Практична цінність результатів дослідження полягає у встановленні закономірностей для одержання БІЧ ціанінових барвників з бажаними властивостями для флуоресцентної візуалізації, діагностики та, особливо, фотодинамічної терапії та тераностики. Розроблені барвники ефективні для фотоерадикації бактерій, що дозволяє обійти проблему резистентності бактерій до антибіотиків. Одержані барвники, що містять карбоксильну групу, придатні для подальшої функціоналізації шляхом їх кон’югації з різними носіями для підвищення афінності до бажаної цілі. Так, кон’югати на основі гептаметинціанінових барвників показали високу ефективність для in vivo діагностики та лікуванні раку при фотоімунотерапевтичному застосуванні. Таким чином, це дослідження розширює можливості використання БІЧ ціанінових барвників.
Registration Date
2024-01-17
popup.nrat_date
2024-12-13 / 2026-07-01
