© 2009 г. И. М. Белоусова*, доктор физ.-мат. наук; О. Б. Данилов*, доктор физ.-мат. наук; Т. Д. Муравьева*, канд. хим. наук; И. М. Кисляков*, канд. физ.-мат. наук; В. В. Рыльков*, канд. физ.-мат. наук; Т. К. Крисько*; О. И. Киселев**, академик РАМН, доктор биол. наук; В. В. Зарубаев**, канд. биол. наук; А. К. Сироткин**, канд. биол. наук; Л. Б. Пиотровский***, доктор биол. наук;
* Институт лазерной физики НПК “Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова”, Санкт-Петербург
** ГУ НИИ гриппа РАМН, Санкт-Петербург
*** ГУ НИИ экспериментальной медицины РАМН, Санкт-Петербург
Е-mail: Krisko_tata@mail.ru
Предложен и создан новый тип твердофазного фотосенсибилизатора на основе агрегированного фуллерена С60 для фотодинамической инактивации патогенов в био- логических жидкостях. В работе показано главное преимущество таких твердофазных систем, которое заключается в сочетании эффективной инактивации патогенов (на примере вирусов гриппа) активными формами кислорода, образуемыми при облучении фотосенсибилизатора в водных и биологических средах, с высокой фотостабильностью фуллереновых покрытий и возможностью полного извлечения фотосенсибилизатора из биологической среды после фотодинамического воздействия.
УДК 544.525:543.421/422:615.281.8
Коды OCIS: 170.0170.
Поступила в редакцию: 24.11.2008.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мор Х., Ламбрехт Б. Способ инактивации вирусов в крови и ее компонентах // Патент России № 2036235. 1992.
2. Barbara J. Why “Safer than Ever” May not be Quite Safe Enough // Transfusion Medicine and Hemotherapy. 2004. V. 31. P. 2–10.
3. Селиванов Е.А., Данилова Т.Н., Дегтерева И.Н., Воробей Л.Г., Григорья М.Ш. Служба крови России в 2005 году // Трансфузиология. 2006. Т. 7. № 3. C. 4–43.
4. Foote C.S. Photosensitized Oxidation and Singlet Oxygen: Consequences in Biological Systems // Free Radicals in Biology / Ed. by Pryor W.A. New York: Academic Press, 1976. V. 2. P. 85–133.
5. Пиотровский Л.Б., Киселев О.И. Фуллерены в биологии // Сев.-Зап. отд. РАМН. СПб.: ООО Издательство “Росток”, 2006. 336 с.
6. Yamakoshi Y., Umezawa N., Ryu A., Arakane K., Miyata N., Goda Y., Masumizu T., Nagano T. Active Oxygen Species Generated from Photoexcited Fullerene (C 60 ) as Potential Medicines: О•− versus 1O2 // J. of the Amer. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 12803–12809.
7. Пиотровский Л.Б., Белоусова И.М., Данилов О.Б., Киселев О.И. Фуллерены: фотодинамические процессы и новые подходы в медицине. СПб.: Роза мира, 2005. 139 с. 8. Arbogast J.W., Darmanyan A.P., Foote C.S., Diederich F.N., Rubin Y., Diederich F., Alvarez M.M., Anz S.J. Photophysical Properties of Sixty Atom Саrbon Molecule (C60 ) // J. of Physical Chemistry. 1991. V. 95. P. 11–12.
9. Arbogast Y.W., Foote Ch.S. Photopysical Properties of C60 // J. of the Amer. Chem. Soc. 1991. V. 113. P. 8886–8889.
10. Nagano T., Arakane K., Ryu A., Masunaga T., Shin-moto K., Mashiko S., Hirobe M. Comparison of Singlet Oxygen Production Efficiency of C60 with Other Photosensitizers, Based on 1268 nm Emission // Chemical & Pharmaceutical Bulletin. 1994. V. 42. № 11. P. 2291–2294.
11. Krasnovsky A.A., Jr. Singlet molecular oxygen in photobiochemical systems: IR phosphorescence studies // Membrane Cellular Biology. 1998. V. 12. № 5. P. 665–690.
12. Kasermann F., Kempf C. Photodynamic Inactivation of Enveloped Viruses by Buckminsterfullerene // Antiviral Research. 1997. V. 34. P. 65–70.
13. Kasermann F., Kempf C. Buckminsterfullerene and Photodynamic Inactivation of Viruses // Rev. in Med. Virology. 1998. V. 8. P. 143–151.
14. Schulz-Ekloff G., Wоhrle D., van Duffel B., Schoonheydt R.A. Chromophores in porous silicas and minerals: preparation and optical properties // Microporous and Mesoporous Materials. 2002. V. 51. P. 91–138.
15. Roy I., Ohulchanskyy T.Y., Pudavar H.E., Bergey E.J., Oseroff A.R., Morgan J., Dougherty T.J., Prasad P.N. Ceramic-based Nanoparticules Entrapping Water-insoluble Photosensitizing Anticancer Drugs: a Novel Drug-carrier System for Photodynamic Therapy // J. of the Amer. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 7860–7865.
16. Subbiah S., Mokaya R. Transparent thin films and monoliths synthesized from fullerene doped mesoporous silica: evidence for embedded monodispersed C60 // Chem. commun. 2003. V. 1. P. 92–93.
17. Белоусова И. М., Белоусов В.П., Киселев В.М., Муравьева Т.Д., Кисляков И.М., Сироткин А.К., Стародубцев А.М., Крисько Т.К., Багров И.В., Ермаков А.В. Структурные и оптические свойства твердофазных фотосенсибилизаторов синглетного кислорода на основе водных суспензий фуллерена // Опт. и спектр. 2008. Т. 105. № 5. С. 777–786.
18. Beeby A., Eastoe J., Heenan R.K. Solubilisation of C60 in Aqueous Micellar Solution // J. of the Chem. Soc., Chem. Commun. 1994. V. 10. P. 173–175.
19. Konstantaki M., Koudoumas E., Couris S., Janot J.M., Eddaoudi H., Deratani A., Seta P., Leach S. Optical Limiting Behavior of the Water-Soluble C60 /γ-cyclodextrin Complex // Chem. Phys. Lett. 2000. V. 318. P. 488–495.
20. Quaranta A., McGarvey D.J., Land E.J., Brettreich M., Burghardt S., Schоnberger H., Hirsch A., Gharbi N., Moussa F., Leach S., Gоtinger H., Bensasson R.V. Photophysical Properties of a Dendritic Methano[60]fullerene Octadeca Acid and Its tertbutyl Ester: Evidence for Aggregation of the Acid Form in Water // Phys. Chem., Chem. Phys. 2003. V. 5. P. 843–848.
21. Fujitsuka M., Kasai H., Masuhara A., Okada S., Oikawa H., Nakanishi H., Ito O., Yase K. Laser Flash Photolysis Study on Photophysical and Photochemical Properties of C60 Fine Particles // Journal of Photochemistry and Photobiol. A: Chemistry. 2000. V. 133. P. 45–50.
22. Bensasson R.V., Bienvenue E., Dellinger M., Leach S., Seta P. С60 in Model Biological Systems. A visible- UV Absorption Study of Solvent-dependent Parameters and Solute Aggregation // J. of Phys. Chem. 1994. V. 98. P. 3492–3500.
23. Andrievsky G.V., Kosevich M.V., Vovk O.M., Shelkovsky V.S., Vashchenko L.A. On the Production of an Aqueous Colloidal Solution of Fullerenes // J. of the Chem. Soc., Chem. Commun. 1995. V. 12. P. 1281–1282.
24. Белоусов В.П., Белоусова И.М., Крисько А.В., Крисько Т.К., Муравьева Т.Д., Сироткин А.К. Водный мицеллярный раствор С60 : получение, некоторые свойства и способность к генерации синглетного кислорода // Ж. общ. химии. 2006. Т. 76. № 2. С. 265–272.
25. Belousova I.M., Danilov O.B., Kiselev V.M., Kislyakov I.M., Kris’ko T.K., Murav’eva T.D., Videnichev D.A. Solid-phase Fullerene-like Nanostructures as Singlet Oxygen Photosensitizers in Liquid Media // Proc. SPIE. 2007. V. 6613. P. 66130C-1– 66130C-12.
26. Kraljic I., Mohsni S.Et. A New Method for the Detection of Singlet Oxygen in Aqueous Solutions // Photochem. and Photobiol. 1978. V. 28. P. 577–581.
27. Крисько Т.К., Кисляков И.М. Фотохимический метод регистрации синглетного кислорода в водной среде для изучения фотосенсибилизирующей способности твердофазных композиций // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 6.
28. Багров И.В., Белоусова И.М., Ермаков А.В., Киселев В.М., Кисляков И.М., Крисько Т.К., Муравьева Т.Д. Фотостабильность покрытия фуллерена С60 как твердофазного фотосенсибилизатора синглетного кислорода // Опт. и спектр. 2008. Т. 105. № 5. С. 787–793.
29. Zarubaev V.V., Belousova I.M., Kiselev O.I., Piotrovsky L.B., Anfimov P.M., Krisko T.C., Muraviova T.D., Rylkov V.V., Starodubcev A.M., Sirotkin A.C. Photodynamic Inactivation of Influenza Virus with Fullerene C60 Suspension in Allantoic Fluid // Photodiagnosis and Photodynamic thera- py. 2007. V. 4. P. 31–35.
30. Sirotkin A.K., Zarubaev V.V., Poznyakova L.N., Dumpis M.A., Muravieva T.D., Krisko T.K., Belousova I.M., Kiselev O.I., Piotrovsky L.B. Pristine Fullerene C60 : Different Water Soluble Forms – Different Mechanisms of Biological Action // Fullerene, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2006. V. 14. № 2–3. P. 327–333.
31. Zarubaev V.V., Kiselev O., Belousova I., Rylkov V., Slita A., Sirotkin A., Anfimov P., Muraviova T., Starodubtsev A. Photodynamic Inactivation of Enveloped Viruses by Fullerene: Study of Efficacy and Safety // Medicinal Chemistry and Pharmacological Potential of Fullerenes and Carbon Nanotubes (Series: Carbon Materials: Chemistry and Physics) / Ed. by Cataldo F., Da Ros T. Netherlands: Springer, 2008. 408 p. P. 107–121.
32. Mahy B.W. J Virology - a Practical Approach // Washington DC: IRL Oxford Press, 1985. 264 p.
Полный текст >>>>
Solid-phase photosensitizers based on fullerene C60 for photodynamic inactivation of viruses in biological liquids
I. M. Belousova, O. B. Danilov, T. D. Murav'eva, I. M. Kiselyakov, V. V. Ryl'kov, T. K. Kris'ko, O. I. Kiselev, V. V. Zarubaev, A. K. Sirotkin, and L. B. Piotrovskiĭ
A new type of solid-phase photosensitizer has been proposed and created on the basis of aggregated fullerene C60 for the photodynamic inactivation of pathogens in biological liquids. This paper demonstrates the chief advantage of such solid-phase systems, which is that efficient inactivation of pathogens (using influenza viruses as an example) by active forms of oxygen formed when a photosensitizer is irradiated in aqueous and biological media is combined with high photostability of the fullerene coatings and the possibility of completely extracting the photosensitizer from the biological medium after photodynamic activation.
