Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Պորֆիրինների ֆոտոֆիզիկական հատկությունները և դրանց բժշկակենսաբանական ակտիվությունը

Գյուլխանդանյան , Աննա Գրիգորի (2016) Պորֆիրինների ֆոտոֆիզիկական հատկությունները և դրանց բժշկակենսաբանական ակտիվությունը. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Մոլեկուլային կենսաբանության ինստիտուտ.

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (2602Kb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (1235Kb)

      Abstract

      Фотопроцессы, лежащие в основе жизнедеятельности организмов, опираются на взаимодействия молекул. Одной из важнейших молекул для клеточной жизнедеятельности являются порфирины, представляющие собой светочувствительные красители обладающие фотосенсибилизирующей активностью. Возможность модификации макроцикла молекулы порфирина путем введения в ее структуру различных периферических заместителей позволяет исследовать взаимосвязь между строением и свойствами этих веществ. Среди широкого спектра порфиринов мезо-замещенные синтетические катионные порфирины и металлопорфирины [(металло)порфирины] занимают особое место в связи с тем, что изменением структуры можно добиться их включения в структуру опасной для организма клетки и под действием света способствовать ее разрушению (микроорганизмы, раковые клетки, и др.). В последние годы активно развиваются такие области применения порфиринов, как диагностика и лечение злокачественных новообразований, анемии, нейропсихических нарушений, кожных, глазных и многих других болезней [Ethirajan et al., 2011]. В биоактивности порфиринов важную роль играет свет. Изучение их фотофизических свойств: фотообесцвечивание и генерация синглетного кислорода как основного фактора поражения живых структур, имеет первостепенное значение для оценки эффективности порфиринов. Во всем мире специфической проблемой является увеличение числа патогенных микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам, и разработка новых альтернативных антибактериальных технологий может иметь решающее значение в борьбе с ними [Demidova, Hamblin, 2005; Hamblin, Hasan, 2004; Maisch, 2007]. В этой связи исследование фотофизических свойств новых катионных (металло)порфиринов, соответствия этих свойств медико-биологической активности порфиринов и их эффективному поражающему действию на опасные для организма клетки, представляет собой актуальную задачу современной медко- Целью диссертационной работы является исследование фотофизических свойств (фотообесцвечивания, квантового выхода генерации синглетного кислорода) новых синтетических катионных (металло)порфиринов и сравнительное изучение действия этих фотосенсибилизаторов (ФС) на инактивацию микроорганизмов и культуру раковых клеток, а также изучение комплексообразования этих соединений с наночастицами серебра и цеолита для применения в медицине и микробиологии. Պորֆիրինների ֆոտոֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը (ֆոտոգունազրկումը և սինգլետ թթվածնի արտադրումը` որպես կենդանի կառույցների ախտահարման հիմնական գործոն) ունի առաջնային նշանակություն դրանց արդյունավետության գնահատման համար: Ամբողջ աշխարհում յուրահատուկ խնդիր է հանդիսանում հակաբիոտիկների դեմ կայուն ախտածին միկրոօրգանիզմների թվի ավելացումը, և նոր այլընտրանքային հակաբակտերիալ տեխնոլոգիաների մշակումը կարող է ունենալ դրանց դեմ պայքարի համար որոշիչ նշանակություն: Նոր կատիոնային (մետաղա)պորֆիրինների ֆոտոֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը, այդ հատկությունների համապատասխանեցումը բժշկակենսաբանական ակտիվությանը և միկրոօրգանիզմների ու քաղցկեղի բջիջների վրա ախտահարող ազդեցության ուսումնասիրությունը հանդիսանում է արդիական խնդիր՝ նոր, այլընտրանքային հակաբակտերիալ և հակաքաղծկեղային տեխնոլոգիաների մշակման անհրաժեշտության հետ կապված: Դրված նպատակներին համապատասխան, որոշվել են հետևյալ խնդիրները. հետազոտել նոր կատիոնային (մետաղա)պորֆիրինների ֆոտոֆիզիկական հատկությունները (գնահատել կատիոնային (մետաղա)պորֆիրինների ֆոտոգունազրկումը և սինգլետ թթվածնի արտադրման քվանտային ելքը); ուսումնասիրել միկրոօրգանիզմների ֆոտոդինամիկ ապաակտիվացումը կատիոնային (մետաղա)պորֆիրիններով in vitro; հետազոտել կատիոնային (մետաղա)պորֆիրինների ցիտոտոքսիկ և ֆոտոտոքսիկ ազդեցությունը քաղծկեղի բջիջների միաշերտ և սուսպենզիոն կուլտուրաների վրա; ուսումնասիրել ցեոլիտի և արծաթի նանոմասնիկների հետ կատիոնային (մետաղա)պորֆիրինների կոմպլեքսառաջացումը: Հետազոտվող ֆոտոսենսիբիլիզատորների վրա լույսի ազդեցությունը ցույց տվեց, որ կատիոնային (մետաղա)պորֆիրինները շիկացման լամպով ճառագայթման դեպքում չեն ենթարկվում ֆոտոգունազրկման, իսկ արևի լույսի ազդեցությունը դրանց ենթարկում է 9-21% ֆոտոգունազրկման: Ֆոտոդինամիկ գործընթացների ժամանակ (ուռուցքների ֆոտոդինամիկ թերապիա, ինչպես նաև միկրոօրգանիզմների ֆոտոդինամիկ ապաակտիվացում) ֆոտոսենսիբիլիզատորի արդյունավետության առավել կարևոր չափանիշ է հանդիսանում արտադրվող սինգլետ թթվածնի քանակը: Սինգլետ թթվածնի արտադրման քվանտային ելքը (γ∆) համեմատական է սինգլետ թթվածնի ձևավորված մոլեկուլների քանակին, և որոշելով γ∆, մենք փաստորեն որոշում ենք ֆոտոսենսիբիլիզատորի (պորֆիրինի) արդյունավետությունը: Կատիոնային պորֆիրինների ֆոտոֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ. ա) դրանք սինգլետ թթվածին են արտադրում բարձր քվանտային ելքով; բ) Zn-պորֆիրինները օժտված են սինգլետ թթվածնի արտադրման զգալիորեն ավելի բարձր քվանտային ելքով (մինչև 0,97), քան ազատ հիմքերով պորֆիրինները (0,75-0,78) և հայտնի TMe4PyP պորֆիրինը (0,77): The study of photophysical properties of porphyrins (photobleaching and generation of singlet oxygen as the main factor for destruction of living structures) has a primary importance to assess of their effectiveness. In the world the specific problem is the increase of the number of pathogenic microorganisms resistant to antibiotics and the development of new antibacterial alternative technologies can be crucial for fighting against them. Investigation of photophysical properties of new cationic (metallo)porphyrins, study of matching these properties to their medical and biological activity and research of their damaging effect on microorganisms and cancer cells is actual problem due to the need of development of new, alternative antibacterial and anticancer efficient technologies. In accordance with the intended objectives were defined the following tasks: to investigate photophysical properties of new cationic (metallo)porphyrins (to assess photobleaching and quantum yield of singlet oxygen generation of cationic (metallo)porphyrins); to study photodynamic inactivation of microorganisms by cationic (metallo)porphyrins in vitro; to investigate cytotoxic and phototoxic action of cationic (metallo)porphyrins on monolayer and suspension cancer cell lines; to study complexation of cationic (metallo)porphyrins with zeolite and silver nanoparticles. Action of light on the investigated photosensitizers showed that cationic (metallo)porphyrins under irradiation by incandescent lamp are not exposed to photobleaching, and the action of sun bleaches them on 9-21%. In photodynamic processes (PDT of tumors as well as PDI of microorganisms) the most important efficiency indicator of a photosensitizer is amount of singlet oxygen generation. The quantum yield of singlet oxygen (γΔ) is proportional to the amount of the formed singlet oxygen molecules and determining γΔ we actually will determine the effectiveness of the photosensitizer (porphyrin). Examination of photophysical properties of cationic (metallo)porphyrins showed that: a) they have a high quantum yield of singlet oxygen generation, b) Zn- derivatives of porphyrins have much higher quantum yield of singlet oxygen generation (up to 0.97) compared with the free base porphyrins (0.75-0.78) and with the known porphyrin TMe4PyP (0.77).

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Պորֆիրինների ֆոտոֆիզիկական հատկությունները և դրանց բժշկակենսաբանական ակտիվությունը: Photophysical properties of porphyrins and their medical-biological activity.
      Uncontrolled Keywords: Գյուլխանդանյան Աննա Գրիգորի, Gyulkhandanyan Anna G.
      Subjects: Biology
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 21 Oct 2016 14:48
      Last Modified: 21 Oct 2016 14:48
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3661

      Actions (login required)

      View Item