Оренбургский государственный университет

Оптические методы контроля фотохимических процессов в биологических тканях при фотодинамической терапии

Грант РФФИ № 3.6358.2017/БЧ .

Руководитель — доктор физ.-мат. наук, профессор директор ЦКП ИМНТ ОГУ Летута С.Н.

На данном этапе работы по проекту определялось влияние локализации экзогенных флуорофоров в тканях здоровых и больных животных на эффективность потребления кислорода при фотодинамических процессах. Установлены следующие закономерности.

Люминесцирующие экзогенные ксантеновые фотосенсибилизаторы (ФС) в живых тканях находятся преимущественно в связанном (иммобилизованном) состоянии. Ввиду малой подвижности ФС и низкой вероятности их взаимодействия, вклад свечения, обусловленного однородной триплет-триплетной аннигиляцией молекул, предполагающей диффузию реагентов, пренебрежимо мал в общем сигнале экспериментально регистрируемой замедленной флуоресценции (ЗФ).

Для объяснения экспериментальных результатов введено предположение о существовании некоторой доли ФС, экранированных субстратом и недоступных для кислорода. В подобном состоянии ФС сохраняют способность к послесвечению, однако оно нечувствительно к изменению уровня кислорода в ткани и в регистрируемом сигнале создает неизменный «пьедестал». К этому пьедесталу добавляется свечение доступных для кислорода молекул, интенсивность которого изменяется при варьировании содержания кислорода.

Версия о существовании недоступных для кислорода ФС позволяет также объяснить, почему при очевидном расходе кислорода в ткани в ходе фотодинамических процессов интенсивность аннигиляционной ЗФ существенно изменяется, а изменения в кинетике фосфоресценции могут не наблюдаться. Имеет место конкуренция фосфоресценции ФС контактирующих и не контактирующих с кислородом.

Наличие постоянной компоненты у фосфоресценции и ЗФ снижает информативность собственного мономолекулярного свечения ФС к изменению содержания кислорода в тканях, так как только часть триплетных возбуждений реагирует на изменения уровня кислорода в системе.

Кроме выявленных закономерностей, произведена модернизация экспериментальной установки. Создано специализированное программное обеспечение для быстрой оценки количества связанного активного кислорода на основе анализа кинетических кривых затухания ЗФ и фосфоресценции ФС.