[go: up one dir, main page]

RU2476218C1 - Photosensitisers for photodynamic therapy - Google Patents

Photosensitisers for photodynamic therapy Download PDF

Info

Publication number
RU2476218C1
RU2476218C1 RU2012105449/04A RU2012105449A RU2476218C1 RU 2476218 C1 RU2476218 C1 RU 2476218C1 RU 2012105449/04 A RU2012105449/04 A RU 2012105449/04A RU 2012105449 A RU2012105449 A RU 2012105449A RU 2476218 C1 RU2476218 C1 RU 2476218C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compound
bacteriochlorin
pyridyl
tetra
meso
Prior art date
Application number
RU2012105449/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Семен Валентинович Дудкин
Анастасия Владимировна Ефременко
Анастасия Александровна Игнатова
Елена Сергеевна Кобзева
Евгений Антонович Лукъянец
Елена Александровна Макарова
Наталья Борисовна Морозова
Анна Дмитриевна Плютинская
Алексей Валерьевич Феофанов
Валерий Иванович Чиссов
Раиса Ивановна Якубовская
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК")
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" (ФГБУ "МНИОИ им. П.А. Герцена Минздравсоцразвития России")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК"), Федеральное государственное бюджетное учреждение "Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" (ФГБУ "МНИОИ им. П.А. Герцена Минздравсоцразвития России") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК")
Priority to RU2012105449/04A priority Critical patent/RU2476218C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2476218C1 publication Critical patent/RU2476218C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics.
SUBSTANCE: invention refers to quaternary ammonium salts of meso-tetra[1-(4'-bromobutyl)-3-pyridyl]bacteriocholine of general formula
Figure 00000012
where
Figure 00000013
Figure 00000014
EFFECT: compounds possess high photoinduced activity and may be used for the photodynamic therapy of malignant growths as a photosensitiser.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к фотосенсибилизаторам для фотодинамической терапии (ФДТ) злокачественных новообразований и ряда других патологических состояний.The invention relates to medicine, namely to photosensitizers for photodynamic therapy (PDT) of malignant neoplasms and a number of other pathological conditions.

Метод ФДТ основан на применении природных или синтетических фотосенсибилизаторов (ФС), которые обладают способностью к избирательному накоплению (тропностью) в опухолевой ткани. При облучении светом определенной длины волны ФС переходит в активированное состояние, которое инициирует образование цитотоксических агентов - синглетного кислорода (1O2) и свободных радикалов, вызывающих разрушение структурных элементов опухолевой ткани.The PDT method is based on the use of natural or synthetic photosensitizers (PS), which are capable of selective accumulation (tropism) in tumor tissue. When irradiated with light of a certain wavelength, the PS transitions to the activated state, which initiates the formation of cytotoxic agents - singlet oxygen ( 1 O 2 ) and free radicals, which cause the destruction of the structural elements of the tumor tissue.

Успешное применение метода ФДТ для лечения злокачественных новообразований стимулирует поиск новых ФС с улучшенными свойствами. Наиболее перспективны для ФДТ ФС с максимумом поглощения в красном и ближнем инфракрасном диапазоне (650-800 нм), так называемом «терапевтическом окне», где собственное поглощение биологической ткани минимально, что обеспечивает возможность более глубокого проникновения излучения в ткань и, как следствие, высокую эффективность терапии (Bonnett R. J. Heterocyclic Chem. 2002 V.39. P.455-470).The successful application of the PDT method for the treatment of malignant neoplasms stimulates the search for new FS with improved properties. The most promising for PDT are FS with a maximum absorption in the red and near infrared ranges (650-800 nm), the so-called “therapeutic window”, where the intrinsic absorption of biological tissue is minimal, which allows deeper penetration of radiation into the tissue and, as a result, high efficacy of therapy (Bonnett RJ Heterocyclic Chem. 2002 V.39. P.455-470).

Среди них следует отметить ФС на основе хлоринов (дигидропорфиринов), характеризующиеся интенсивной длинноволновой полосой в области 660 нм, например, водорастворимые моно-L-аспартилхлорин е6 и другие различные формы хлорина е6, в частности, отечественные препараты Фотодитазин, Радахлорин и белорусский Фотолон (Чан Тхи Хай Иен, Г.В.Раменская, Н.А.Оборотова. Росс. Биотерапевт. Ж. 2009. Вып.4. С.99-104), а также синтетические хлорины - 5,10,15,20-тетракис(м-гидроксифенил)хлорин (Темопорфин, m-THPC, Фоскан) и производные бензопорфирина (Бензопорфирин монокислота, кольцо А).Among them, FS based on chlorins (dihydroporphyrins), characterized by an intense long-wavelength band in the region of 660 nm, for example, water-soluble mono-L-aspartylchlorin e 6 and other various forms of chlorin e 6 , in particular, domestic drugs Photoditazine, Radachlorin and Belarusian Photolon, should be noted. (Chan Thi Hai Yen, G.V. Ramenskaya, N.A. Oborotova. Ross. Biotherapist. J. 2009. Issue 4. P. 99-104), as well as synthetic chlorins - 5,10,15,20- tetrakis (m-hydroxyphenyl) chlorin (Temoporfin, m-THPC, Foscan) and benzoporphyrin derivatives (Benzoporphyrin monoacids a, ring A).

Перспективными ФС являются производные фталоцианина. Так, препарат Фотосенс на основе сульфированного фталоцианина алюминия имеет длинноволновый максимум поглощения при λmax=675 нм с высоким коэффициентом молярной экстинкции ε (свыше 100000), высокий квантовый выход флуоресценции (Патент РФ №2220722, A61K 31/409, 2004 г.). Однако Фотосенс обладает недостаточно высокой селективностью накопления в опухолевых клетках, длительным сохранением в тканях, что приводит к фототоксичности кожи.Prospective FS are phthalocyanine derivatives. Thus, the Photosens preparation based on sulfonated aluminum phthalocyanine has a long-wavelength absorption maximum at λ max = 675 nm with a high molar extinction coefficient ε (over 100,000) and a high fluorescence quantum yield (RF Patent No. 2220722, A61K 31/409, 2004). However, Photosens does not have a sufficiently high selectivity for accumulation in tumor cells, long-term preservation in tissues, which leads to skin phototoxicity.

Перспективными ФС для ФДТ являются бактериохлорины (тетрагидропорфирины), поглощающие в наиболее оптимальном диапазоне «терапевтического окна» - 740-820 нм в зависимости от строения. Проблемой здесь является поиск устойчивых при хранении производных бактериохлорина, поскольку при гидрировании порфиринового кольца одновременно со спектральным смещением уменьшается стабильность молекулы в реакциях окисления. Одним из способов решения этой проблемы является использование металлических комплексов. Так, тукад, палладиевое производное бактериохлорина (Tookad, Израиль-ФРГ-Франция) с максимумом поглощения при 760 нм, разрешен для лечения простаты.Promising PS for PDT are bacteriochlorins (tetrahydroporphyrins), absorbing in the most optimal range of the “therapeutic window” - 740-820 nm depending on the structure. The problem here is the search for storage-stable derivatives of bacteriochlorin, since the hydrogenation of the porphyrin ring simultaneously with spectral shift decreases the stability of the molecule in oxidation reactions. One way to solve this problem is to use metal complexes. So, tucad, a palladium derivative of bacteriochlorin (Tookad, Israel-Germany-France) with a maximum absorption at 760 nm, is allowed for the treatment of the prostate.

Задачей предлагаемого изобретения является синтез ФС, характеризующихся поглощением в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, высокой тропностью к опухолевой ткани и обладающих высокой фотоиндуцированной активностью.The objective of the invention is the synthesis of PS, characterized by absorption in the near infrared range of the spectrum, high tropism for tumor tissue and possessing high photoinduced activity.

Для решения поставленной задачи синтезирован ФС, представляющий собой положительно заряженные бактериохлорины - соли четвертичных аммониевых оснований на основе мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина, октабромидов мезо-тетра [1-(4'-пиридиниобутил)-3-пиридил]бактериохлорина (3-Ру4ВС(ВuРу)4Вr8, соединение 1), мезо-тетра[1-(4'-(диметилэтаноламмониобутил)-3-пиридил]бактериохлорина (3-Py4BC(BuDMAE)4Br8, соединение 2), общей формулы:To solve this problem, PS was synthesized, which is positively charged bacteriochlorins - quaternary ammonium salts based on mesotetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin, mesotetra octabromides [1- (4'-pyridiniobutyl ) -3-pyridyl] bacteriochlorin (3-Py 4 BC (BuPu) 4 Br 8 , compound 1), meso-tetra [1- (4 '- (dimethylethanolammoniobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin (3-Py 4 BC ( BuDMAE) 4 Br 8 , compound 2), General formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
,
Figure 00000003
Where
Figure 00000002
,
Figure 00000003

Октабромиды 1 и 2 синтезированы взаимодействием мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида с избытком сухого пиридина или диметиламиноэтанола, соответственно, в кипящем метаноле в течение 4,5 ч в инертной атмосфере. Исходный мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид получен при кипячении мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина с избытком 1,4-дибромбутана в нитрометане в инертной атмосфере.Octabromides 1 and 2 were synthesized by the interaction of meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide with an excess of dry pyridine or dimethylaminoethanol, respectively, in boiling methanol for 4.5 hours in an inert atmosphere. The starting meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide was obtained by boiling meso-tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin with an excess of 1,4-dibromobutane in nitromethane in an inert atmosphere.

На Фиг.1 приведен 1Н ЯМР спектр соединения 1 в CD3OD в области ароматических протонов.Figure 1 shows the 1 H NMR spectrum of compound 1 in CD 3 OD in the region of aromatic protons.

Figure 00000004
Figure 00000004
Синглет β-пиррольных протонов расположен при 8,27 м.The singlet of β-pyrrole protons is located at 8.27 m. Сигналы протонов пиридиниевых колец наблюдаются при 8,16 м. д. (Н-31), 8,53 м. д. (Н-5), 8,62 м. д. (Н-41), 9,17 м. д. (Н-6, Н-21), 9,42 м. д. (Н-4), 9,84 м. д. (Н-2).The signals of the protons of the pyridinium rings are observed at 8.16 ppm (H-3 1 ), 8.53 ppm (H-5), 8.62 ppm (H-4 1 ), 9.17 ppm (H-6, H-2 1 ), 9.42 ppm (H-4), 9.84 ppm (H-2).

Данные фотосенсибилизаторы (1 и 2) легко растворимы в воде и водно-солевых растворах при комнатной температуре. Они стабильны в водных многокомпонентных растворах в течение 1 месяца при варьировании концентраций от 2 до 45 мкМ в темновых условиях (в спектрах поглощения λmax 763 нм у соединения 1, 762 нм у соединения 2 и в спектрах флуоресценции - λmax 771 нм). Следует отметить, что в дистиллированной воде красители характеризовались меньшей устойчивостью (отмечено снижение интенсивности поглощения в максимуме на 15-20% за время наблюдения). На Фиг.2 приведены спектры поглощения раствора соединения 1 (14,2 мкМ) в 0,9% растворе NaCl и дистиллированной воде сразу после растворения (черная линия - спектры совпадают) и через месяц хранения раствора при +4°C в 0,9% растворе NaCl (синяя линия) и в дистиллированной воде (красная линия).These photosensitizers (1 and 2) are readily soluble in water and water-salt solutions at room temperature. They are stable in aqueous multicomponent solutions for 1 month with varying concentrations from 2 to 45 μM under dark conditions (in the absorption spectra λ max 763 nm for compound 1, 762 nm for compound 2 and in the fluorescence spectra λ max 771 nm). It should be noted that the dyes in distilled water were less stable (a decrease in the absorption intensity at a maximum of 15–20% during the observation period was noted). Figure 2 shows the absorption spectra of a solution of compound 1 (14.2 μM) in a 0.9% NaCl solution and distilled water immediately after dissolution (black line - the spectra coincide) and after a month of storage of the solution at + 4 ° C in 0.9 % NaCl solution (blue line) and in distilled water (red line).

Фотосенсибилизаторы обладают способностью генерировать синглетный кислород в водно-солевом растворе с квантовым выходом φ (1О2)=0,30÷0,34. В бесклеточной среде красители подвержены фотовыцветанию, что сопровождалось снижением интенсивности флуоресценции в максимуме без изменения формы спектра.Photosensitizers have the ability to generate singlet oxygen in a water-salt solution with a quantum yield of φ ( 1 O 2 ) = 0.30 ÷ 0.34. In a cell-free medium, dyes are prone to fading, which was accompanied by a decrease in the fluorescence intensity at a maximum without changing the shape of the spectrum.

Для оценки фотосенсибилизирующих свойств было проведено исследование способности соединения 1 к фотоиндуцированной генерации синглетного кислорода в растворе. Установлено, что исследуемое соединение в мономерном состоянии обладает средним квантовым выходом генерации синглетного кислорода φ(1O2)=0,32±0,02. В подтверждение генерации именно 1O2 показано, что реакция обесцвечивания 4-нитрозо-N,N-диметиланилина в присутствии гистидина, лежащая в основе определения 1O2, полностью подавляется азидом натрия, известным тушителем 1O2.To evaluate the photosensitizing properties, we studied the ability of compound 1 to photoinduced generation of singlet oxygen in solution. It was established that the studied compound in the monomeric state has an average quantum yield of singlet oxygen generation φ ( 1 O 2 ) = 0.32 ± 0.02. In confirmation of the generation of precisely 1 O 2, it was shown that the decolorization reaction of 4-nitroso-N, N-dimethylaniline in the presence of histidine, which underlies the definition of 1 O 2 , is completely suppressed by sodium azide, a known quencher of 1 O 2 .

Красители обладали фототоксичностью in vitro в отношении опухолевых клеток человека различного эпителиального происхождения: эпидермоидной карциномы гортаноглотки (НЕр2), аденокарциномы легкого (А549) и карциномы толстой кишки (НТ29) при варьировании концентрации раствора красителя от 0,15 до 40 мкМ, времени инкубации до светового воздействия 0,5-6 часов и плотности энергии 2-10 Дж/см2.Dyes had in vitro phototoxicity against human tumor cells of various epithelial origin: epidermoid larynx pharyngeal carcinoma (HEP2), lung adenocarcinoma (A549) and colon carcinoma (HT29) with varying dye solution concentrations from 0.15 to 40 μM, incubation time to light exposure to 0.5-6 hours and an energy density of 2-10 J / cm 2 .

Настоящее изобретение характеризуется следующими примерами:The present invention is characterized by the following examples:

Пример 1Example 1

мезо-Тетра[1-(4'-пиридиниобутил)-3-пиридил]бактериохлорин октабромид (1). мезо-Тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид (0,09 г, 0,06 ммоль) растворяют в 4 мл метанола и добавляют 1 мл сухого пиридина. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 4,5 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу упаривают в вакууме досуха. Остаток растворяют в 5 мл метанола, добавляют 50 мл бензола, выпавший осадок отфильтровывают и промывают бензолом. Получают 0,093 г (85,3%) соединения 1. ЭСП, λмакс, нм (lg ε), метанол: 761 (5,04), 516 (4,70), 421 (4,11), 374 (4,93), 349 (4,95). ЭСП, λмакс, нм (lg ε), вода: 763 (5,02), 518 (4,71), 419 (4,34), 374 (4,95), 351 (4,97). ЭСП, λмакс, нм (lg ε), PBS (pH 7,4): 760 (4,96), 694 (3,89), 515 (4,61), 416 (4,35), 372 (4,91), 348 (4,93). Спектр 1H ЯМР (CD3OD), δ, м.д.: 2,34-2,42 (м, 16Н, СН2), 4,09-4,38 (м, 8Н, β-Н), 5,02-5,04 (м, 8Н, СН2), 8,14-8,18 (м, 8Н, m-Н (Ру)), 8,27 (с, 4Н, β-Н), 8,50-8,56 (м, 4Н, Н-5 (Ру)), 8,60-8,64 (м, 4Н, n-Н (Ру)), 9,16-9,18 (м, 12Н, Н-6 (Ру), о-Н (Ру)), 9,42 (д, 4Н, Н-4 (Ру)), 9,83-9,85 (м, 4Н, Н-2 (Ру)).Meso-Tetra [1- (4'-pyridiniobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin octabromide (1). Meso-Tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide (0.09 g, 0.06 mmol) is dissolved in 4 ml of methanol and 1 ml of dry pyridine is added. The reaction mass is stirred while boiling for 4.5 hours in an inert atmosphere. After cooling to room temperature, the reaction mixture was evaporated to dryness in vacuo. The residue was dissolved in 5 ml of methanol, 50 ml of benzene was added, the precipitate formed was filtered off and washed with benzene. 0.093 g (85.3%) of compound 1 is obtained. ESP, λ max , nm (log ε), methanol: 761 (5.04), 516 (4.70), 421 (4.11), 374 (4, 93), 349 (4.95). ESP, λ max , nm (log ε), water: 763 (5.02), 518 (4.71), 419 (4.34), 374 (4.95), 351 (4.97). ESP, λ max , nm (log ε), PBS (pH 7.4): 760 (4.96), 694 (3.89), 515 (4.61), 416 (4.35), 372 (4 , 91), 348 (4.93). 1 H NMR spectrum (CD 3 OD), δ, ppm: 2.34-2.42 (m, 16H, CH 2 ), 4.09-4.38 (m, 8H, β-H), 5.02-5.04 (m, 8H, CH 2 ), 8.14-8.18 (m, 8H, m-H (Ru)), 8.27 (s, 4H, β-H), 8 50-8.56 (m, 4H, H-5 (Ru)), 8.60-8.64 (m, 4H, n-H (Ru)), 9.16-9.18 (m, 12H , H-6 (Ru), o-H (Ru)), 9.42 (d, 4H, H-4 (Ru)), 9.83-9.85 (m, 4H, H-2 (Ru) )

Пример 2Example 2

мeзo-Teтpa[1-(4'-диметилэтаноламмониобутил)-3-пиридил]бактериохлорин октабромид (2). Тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид (0,09 г, 0,06 ммоль) растворяют в 4 мл метанола и добавляют 1 мл диметилэтаноламина. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 4,5 ч в инертной атмосфере. Выделение соединения 2 проводят по методике, описанной для соединения 1. Получают 0,09 г (80,9%) соединения 2. ЭСП, λмакс, нм (lg ε), метанол: 763 (4,93), 516 (4,64), 422 (4,44), 373 (4,87), 350 (4,89). ЭСП, λмакс, нм (lg ε), вода: 763 (4,90), 518 (4,55), 419 (4.41), 374 (4,83), 351 (4,85). Спектр 1H ЯМР (CD3OD), δ, м.д.: 2,09-2,13 (м, 8Н, СН2), 2,34-2,37 (м, 8Н, СН2), 3,24 (с, 24Н, СН3), 3,53-3,59 (м, 8Н, CH2), 3,63-3,66 (м, 8Н, СН2), 3,99-4,04 (м, 8Н, СН2), 4,10-4,38 (м, 12Н, β-Н, ОН), 5,03-5,06 (м, 8Н, СН2), 8,27 (с, 4Н, β-Н), 9,50-9,53 (м, 4Н, Н-5 (Ру)), 9,18-9,23 (м, 4Н, Н-6 (Ру)), 9,44 (д, 4Н, Н-4(Ру)),9,86 (с, 4Н, Н-2(Ру)).Meso-Tetra [1- (4'-dimethylethanolammoniobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin octabromide (2). Tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide (0.09 g, 0.06 mmol) was dissolved in 4 ml of methanol and 1 ml of dimethylethanolamine was added. The reaction mass is stirred while boiling for 4.5 hours in an inert atmosphere. The isolation of compound 2 is carried out according to the procedure described for compound 1. Get 0.09 g (80.9%) of compound 2. ESP, λ max , nm (log ε), methanol: 763 (4.93), 516 (4, 64), 422 (4.44), 373 (4.87), 350 (4.89). ESP, λ max , nm (log ε), water: 763 (4.90), 518 (4.55), 419 (4.41), 374 (4.83), 351 (4.85). Spectrum 1 H NMR (CD 3 OD), δ, ppm: 2.09-2.13 (m, 8H, CH 2 ), 2.34-2.37 (m, 8H, CH 2 ), 3 24 (s, 24H, CH 3 ), 3.53-3.59 (m, 8H, CH 2 ), 3.63-3.66 (m, 8H, CH 2 ), 3.99-4.04 (m, 8H, CH 2 ), 4.10-4.38 (m, 12H, β-H, OH), 5.03-5.06 (m, 8H, CH 2 ), 8.27 (s, 4H, β-H), 9.50-9.53 (m, 4H, H-5 (Ru)), 9.18-9.23 (m, 4H, H-6 (Ru)), 9.44 (d, 4H, H-4 (Ru)), 9.86 (s, 4H, H-2 (Ru)).

Пример 3Example 3

Определение фотостабильности соединения 1.Determination of the photostability of compound 1.

Фотостабильность соединения 1 изучали в насыщенном воздухом водном растворе при равномерном облучении непрерывным Nd3+-YAG лазером (длина волны генерации 532 нм, мощность 0,82 мВт) в течение 30 мин. Фотодеградацию 1 регистрировали через каждые 10 мин по уменьшению поглощения в максимуме длинноволновой Q-полосы. Квантовый выход фотообесцвечивания (ϕф) определяли по тангенсу угла наклона графика зависимости числа фотообесцвеченных молекул в растворе Nмол, определяемого по формуле (1), от числа поглощенных квантов Nкв, определяемого по формуле (2).The photostability of compound 1 was studied in an air-saturated aqueous solution under uniform irradiation with a continuous Nd 3+ -YAG laser (generation wavelength 532 nm, power 0.82 mW) for 30 min. Photodegradation 1 was recorded every 10 min by a decrease in absorption at the maximum of the long-wave Q band. The quantum yield of photobleaching (ϕ f ) was determined by the slope of the graph of the dependence of the number of photobleached molecules in a solution N mol , determined by formula (1), and the number of absorbed quanta N square , determined by formula (2).

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

где D0 и D - поглощение в максимуме Q - полосы фотосенсибилизатора до и после облучения. С0 - концентрация фотосенсибилизатора в растворе до облучения; NА - число Авогадро, I - мощность на образце, λ - длина волны облучающего света, DΔ - оптическая плотность облучаемого раствора на длине волны лазера, t - время облучения в секундах, с - скорость света, h - постоянная Планка, V - объем раствора в кювете.where D 0 and D are the absorption at the maximum of Q are the photosensitizer bands before and after irradiation. C 0 is the concentration of the photosensitizer in solution before irradiation; N A is the Avogadro number, I is the power on the sample, λ is the wavelength of the irradiating light, D Δ is the optical density of the irradiated solution at the laser wavelength, t is the irradiation time in seconds, s is the speed of light, h is the Planck constant, V is volume of solution in the cell.

Измеренная линейная зависимость количества фотообесцвеченных молекул от числа поглощенных квантов характеризуется тангенсом угла наклона 9,5×10-4, который численно равен квантовому выходу фотообесцвечивания ϕ. Согласно величине ϕ фотообесцвечивание фотосенсибилизатора 1 происходит после поглощения около 1000 квантов света на молекулу, т.е. по фотостабильности он сравним с другими производными бактериохлорина - мезо-тетра(1-метил-3-пиридил)бактериохлорин тетратозилата и мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромида, для которых ϕ соответственно равны 18,5×10-4 и 8,7×10-4.The measured linear dependence of the number of photobleached molecules on the number of absorbed quanta is characterized by a slope of 9.5 × 10 -4 , which is numerically equal to the quantum yield of photobleaching ϕ. According to the ϕ value, photobleaching of photosensitizer 1 occurs after absorption of about 1000 light quanta per molecule, i.e. in terms of photostability, it is comparable with other derivatives of bacteriochlorin - meso-tetra (1-methyl-3-pyridyl) bacteriochlorin tetratosylate and meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide, for which ϕ are respectively 18 , 5 × 10 -4 and 8.7 × 10 -4 .

Пример 4.Example 4

Накопление и внутриклеточная локализация соединения 1 в клетках карциномы легкого человека (культура клеток А549).Accumulation and intracellular localization of compound 1 in human lung carcinoma cells (A549 cell culture).

Изучение внутриклеточной локализации красителя в клетках проведено с применением метода конфокальной микроспектроскопии и реконструкции спектральных изображений (КОМИРСИ). Концентрация фотосенсибилизатора в среде варьировалась от 0,5 до 10 мкМ, время инкубации составляло 1-6 часов. Возбуждение флуоресценции проводили Nd3+-YAG лазером с длиной волны генерации 532 нм. Выявлено, что краситель проникает в клетки и накапливается в цитоплазме (диффузное распределение, а также концентрирование в гранулах), но не проникает в ядро. При изучении внутриклеточной кинетики показано, что максимальное накопление соединения 1 в цитоплазме клеток А549 наблюдается после 4 часов инкубации (Фиг3).The study of intracellular localization of the dye in cells was carried out using the method of confocal microspectroscopy and reconstruction of spectral images (KOMIRSI). The concentration of the photosensitizer in the medium ranged from 0.5 to 10 μM, the incubation time was 1-6 hours. Fluorescence was excited by an Nd 3+ -YAG laser with a generation wavelength of 532 nm. It was revealed that the dye penetrates into cells and accumulates in the cytoplasm (diffuse distribution, as well as concentration in granules), but does not penetrate into the nucleus. When studying intracellular kinetics, it was shown that the maximum accumulation of compound 1 in the cytoplasm of A549 cells is observed after 4 hours of incubation (Figure 3).

Анализ внутриклеточных спектров показал, что в цитоплазме клеток соединение 1 присутствует в различных состояниях, описываемых спектрами с максимумами флуоресценции 771, 773, 776 и 780 нм, отличными от спектра в PBS или в воде. С целью выяснения причин этих изменений было проведено исследование влияния микроокружения на флуоресценцию соединения 1.An analysis of the intracellular spectra showed that in the cytoplasm of cells, compound 1 is present in various states described by spectra with fluorescence maxima of 771, 773, 776 and 780 nm, different from the spectrum in PBS or in water. In order to clarify the causes of these changes, a study was made of the effect of the microenvironment on the fluorescence of compound 1.

Спектр с максимумом 771 нм наиболее близок к спектру 1 в комплексах с БСА и ЧСА, спектр с максимумом 773 - к спектру 1 в комплексах с глобулинами, спектр с максимумом 776 нм - в комплексах с нуклеиновыми кислотами.A spectrum with a maximum of 771 nm is closest to spectrum 1 in complexes with BSA and HSA, a spectrum with a maximum of 773 is closest to spectrum 1 in complexes with globulins, a spectrum with a maximum of 776 nm is in complexes with nucleic acids.

Исследована кинетика накопления соединения 1 в клетках А549. Обнаружено, что в клетках соединение 1 накапливается довольно медленно: насыщение внутриклеточного накопления наблюдается только после 4 ч инкубации.The kinetics of accumulation of compound 1 in A549 cells was studied. It was found that in cells Compound 1 accumulates rather slowly: saturation of intracellular accumulation is observed only after 4 h of incubation.

Пример 5.Example 5

Фотоиндуцированная активность соединения 1 в отношении клеток карциномы легкого человека (культура клеток А549). Фотосенсибилизатор вносили в культуральную среду в концентрации от 0,3 до 30 мкМ. Время инкубации варьировали от 30 минут до 6 часов. Облучение проводили как в примере 3, уровень ингибирования роста культуры вычисляли по формуле:The photoinduced activity of compound 1 in relation to human lung carcinoma cells (A549 cell culture). The photosensitizer was introduced into the culture medium at a concentration of 0.3 to 30 μM. Incubation times ranged from 30 minutes to 6 hours. Irradiation was carried out as in example 3, the level of inhibition of culture growth was calculated by the formula:

ИР (%)=[(Пко)/Пк]×100%,IR (%) = [(P to -P o ) / P to ] × 100%,

где ИР - ингибирование роста культуры, в процентах;where IR - inhibition of culture growth, in percent;

По и Пк - число жизнеспособных клеток, выраженное в единицах оптической плотности, соответственно, в опытных (с красителем) и контрольных (без красителя) пробах. Биологически значимым эффектом считали ингибирование роста культуры на 50% (ИК50).P about and P to - the number of viable cells, expressed in units of optical density, respectively, in experimental (with dye) and control (without dye) samples. Inhibition of culture growth by 50% (IC 50 ) was considered a biologically significant effect.

Показано, что соединение 1 обладало высокой фототоксичностью в отношении клеток культуры А549. Максимальная фотоиндуцированная активность наблюдалась при 4 часах инкубации (ИK50 составляла 1,5±0,07 мкМ), при увеличении временного интервала величина ИК50 изменялась незначительно. Соединение 1 не обладало темновой токсичностью в течение суток наблюдения (ИК50>>20 мкг/мл).Compound 1 was shown to have high phototoxicity to A549 culture cells. The maximum photoinduced activity was observed at 4 hours of incubation (IR 50 was 1.5 ± 0.07 μM), with an increase in the time interval, the IC 50 value changed slightly. Compound 1 did not have dark toxicity during the day of observation (IR 50 >> 20 μg / ml).

Тестирование фотосенсибилизаторов 1 и 2 in vitro показало, что они проявляют высокую фототоксичность и в отношении опухолевых клеток человека НЕр2. Величина ИК50 составляла 0,67±0,08 мкг/мл и 0,9±0,1 мкг/мл, соответственно. Темновая токсичность отсутствовала.In vitro testing of photosensitizers 1 and 2 showed that they also exhibit high phototoxicity against human tumor cells HEP2. The IC 50 value was 0.67 ± 0.08 μg / ml and 0.9 ± 0.1 μg / ml, respectively. There was no dark toxicity.

Таким образом, предложенный ФС обладает всеми свойствами, которые в дальнейшем позволят эффективно применять их для ФДТ злокачественных новообразований.Thus, the proposed FS has all the properties that will subsequently allow their effective use for PDT of malignant neoplasms.

Claims (1)

Четвертичные аммониевые соли мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина общей формулы
Figure 00000007

где
Figure 00000008
,
Figure 00000009

как фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии.
Quaternary ammonium salts of meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin of the general formula
Figure 00000007

Where
Figure 00000008
,
Figure 00000009

as photosensitizers for photodynamic therapy.
RU2012105449/04A 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitisers for photodynamic therapy RU2476218C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012105449/04A RU2476218C1 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitisers for photodynamic therapy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012105449/04A RU2476218C1 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitisers for photodynamic therapy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2476218C1 true RU2476218C1 (en) 2013-02-27

Family

ID=49121305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012105449/04A RU2476218C1 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitisers for photodynamic therapy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2476218C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535097C1 (en) * 2013-08-07 2014-12-10 Оскар Иосифович Койфман Photosensibiliser and method of obtaining thereof
RU2537759C1 (en) * 2013-07-12 2015-01-10 Евгений Валерьевич Жаров Method for photodynamic therapy of oncological diseases
RU2549953C2 (en) * 2013-12-25 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy
RU2663900C1 (en) * 2017-08-21 2018-08-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" Water-soluble dosage form of meso-tetra(3-pyridyle)bacteriochlorin for photodynamic therapy

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410568B1 (en) * 1998-03-31 2002-06-25 Astrid Schastak Porphyrins and their use as photosensitizer
RU2399622C2 (en) * 2004-11-16 2010-09-20 Универсидади Ди Коймбра Novel porphyrin derivatives, particularly chlorins and/or bacteriochlorins and use thereof in photodynamic therapy

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410568B1 (en) * 1998-03-31 2002-06-25 Astrid Schastak Porphyrins and their use as photosensitizer
RU2399622C2 (en) * 2004-11-16 2010-09-20 Универсидади Ди Коймбра Novel porphyrin derivatives, particularly chlorins and/or bacteriochlorins and use thereof in photodynamic therapy

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537759C1 (en) * 2013-07-12 2015-01-10 Евгений Валерьевич Жаров Method for photodynamic therapy of oncological diseases
RU2535097C1 (en) * 2013-08-07 2014-12-10 Оскар Иосифович Койфман Photosensibiliser and method of obtaining thereof
RU2549953C2 (en) * 2013-12-25 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy
RU2663900C1 (en) * 2017-08-21 2018-08-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" Water-soluble dosage form of meso-tetra(3-pyridyle)bacteriochlorin for photodynamic therapy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009307106B2 (en) Process for preparing chlorins and their pharmaceutical uses
Çakır et al. Amphiphilic zinc phthalocyanine photosensitizers: synthesis, photophysicochemical properties and in vitro studies for photodynamic therapy
Dąbrowski et al. Synthesis, photophysical studies and anticancer activity of a new halogenated water‐soluble porphyrin
Fiedor et al. Photodynamics of the Bacteriochlorophyll–Carotenoid System. 2. Influence of Central Metal, Solvent and β‐Carotene on Photobleaching of Bacteriochlorophyll Derivatives¶
Moeno et al. Synthesis and characterization of novel zinc phthalocyanines as potential photosensitizers for photodynamic therapy of cancers
Camur et al. The first comparison of photophysical and photochemical properties of non-ionic, ionic and zwitterionic gallium (III) and indium (III) phthalocyanines
US6410568B1 (en) Porphyrins and their use as photosensitizer
RU2476218C1 (en) Photosensitisers for photodynamic therapy
RU2479585C1 (en) Photosensitiser for photodynamic therapy
Roeder Tetrapyrroles: a chemical class of potent photosensitizers for the photodynamic treatment of tumours
Ranjbari et al. Synthesis of novel cationic photosensitizers derived from chlorin for application in photodynamic therapy of cancer
Xu et al. Design, synthesis, and evaluation of 5, 15-diaryltetranaphtho [2, 3] porphyrins as photosensitizers in real-time photodynamic therapy and photodiagnosis
Silva et al. A New Nonconjugated Naphthalene Derivative of Meso‐tetra‐(3‐hydroxy)‐phenyl‐porphyrin as a Potential Sensitizer for Photodynamic Therapy
Gierlich et al. One‐photon and two‐photon photophysical properties of tetrafunctionalized Temoporfin (m‐THPC) derivatives as potential agents for two‐photon induced photodynamic therapy
Özçeşmeci et al. Comparatively sonophotochemical and photochemical studies of phthalocyanines with cationic substituents on nonperipheral positions
Losev et al. Energetics of chlorins as potent photosensitizers of PDT
RU2549953C2 (en) Photosensitiser for photodynamic therapy
Zhang et al. Novel cyanide-containing porphyrins: Unleashing in vitro photodynamic therapy potential
Canyurt Efforts towards synthesis of hydrogen sulfide activated bodipy based pdt agent
Hardie Highly Conjugated BODIPY Dye Capable of Generating Both Singlet Oxygen and Superoxide Radical Within the Phototherapeutic Window
Le An Development of porphyrinoid-based photosensitisers as potentially dual acting agents for photodynamic therapy and crosslinkable polymeric contrast agent for high-resolution x-ray imaging of the vascular system
Kutlu Neutral and positively charged indium (III) phthalocyanines: Comparative evaluation of the effect of light and ultrasound-assisted light stimulation on singlet oxygen production and DNA interaction analysis
JPH02164825A (en) Composition for photodynamic treating method
CN116284016A (en) Hydrophilic bacteriochlorophyll compound for photosensitizer and application thereof
KR101781598B1 (en) tetrapyrazinoporphyrazine derivatives for photodynamic therapy and manufacturing method therof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200218