Управление фотодинамическим эффектом с помощью коллоидного золота

Язык труда и переводы:
УДК:
577.344.3
Дата публикации:
27 ноября 2022, 04:36
Категория:
Перспективные направления исследования необратимых физических процессов
Авторы
Жорина Лариса Валерьевна
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Матвеев Иван Дмитриевич
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Аннотация:
Повышение эффективности фотодинамического воздействия для лечения опухолей всегда было первоочередной задачей. Она решается с помощью создания новых более эффективных фотосенсибилизаторов, с помощью их адресной доставки, а также с помощью добавления агентов, модифицирующих протекание фотодинамического эффекта (ФДЭ). Одним из таких агентов является коллоидное золото. Измерения проводились с пятью различными образцами. Контрольным являлся образец, содержащий только фотосенсибилизатор Радахлорин. Остальные четыре содержали дополнительно коллоидное золото в различных концентрациях. Время инкубации перед облучением составляло 30 мин. Полученная зависимость дозы начала ФДЭ от концентрации коллоидного золота говорит о возможности управления пороговой дозой ФДЭ изменением концентрации добавленного к лечебному препарату коллоидного золота.
Ключевые слова:
фотодинамический эффект, коллоидное золото, фотосенсибилизатор, фотодинамическая терапия
Основной текст труда

Введение

Фотодинамический эффект (ФДЭ) более полувека используют в фотодинамической терапии для лечения опухолей. Повышение эффективности воздействия всегда было первоочередной задачей. Она решается с помощью создания новых более эффективных фотосенсибилизаторов (ФС), с помощью их адресной доставки, а также с помощью добавления агентов, модифицирующих протекание ФДЭ. Одним из таких агентов является коллоидное золото [1, 2]. Коллоидное золото может изменять дозу начала ФДЭ, причtм само оно не является ФС, не запуская эффект при облучении в максимуме поглощения как фотосенсибилизатора, так и самого коллоидного золота [3].

Целью работы являлось исследование зависимости дозы начала ФДЭ фотосенсибилизатора Радахлорин от концентрации коллоидного золота.

Материалы, оборудование, методы

В качестве ФС использовался Радахлорин (РХ) компании ООО «Рада-Фарма» (Россия), предназначенный для внутривенного введения. Первоначально препарат (3,5 мг/мл) был разбавлен согласно инструкции в 0,9 % растворе NaCl (физрастворе), далее полученный раствор разводился в 400 раз в физрастворе.

Использовались образцы крови с добавлением гепарин-натрия для стабилизации свойств взвеси эритроцитов в течение проводимой серии экспериментов (каждая серия измерений проводилась в течение одного рабочего дня в аналогичных условиях). Кровь можно рассматривать как суспензию (взвесь) эритроцитов в практически прозрачной среде. Изменение формы эритроцита приводит к изменению оптических характеристик суспензии. Суммарная экстинкция оказывается минимальной при полной сферуляции эритроцитов. Полная же гемолизация крови приводит к резкому падению оптической плотности. То, что в результате фотодинамического воздействия кровь из классической мутной среды превращается в раствор, близкий к коллоидному, взято за основу экспериментальной методики. Согласно сказанному выше, увеличение пропускания используемых образцов будет означать увеличение количества погибших клеток. Экстинкция суспензии эритроцитов измерялась на фотоколориметре КФК-2.

С помощью спектрального комплекса КСВУ-23 определено положение максимума спектра поглощения РХ в физрастворе на 642 нм, в суспензии эритроцитов — на 656 нм.

Для облучения образцов использовалась светодиодная матрица с длиной волны максимума излучения 652 нм, полушириной спектра излучения на полувысоте 14 нм и плотностью мощности 2,85 мВт/см2.

Синтез коллоидного золота проводился по следующей схеме. К 25 мл кипящей дистиллированной воды добавляют 0,25 мл 1%-ного (по массе) раствора HAuCl4, затем добавляют при перемешивании 0,875 мл 1%-ного (по массе) цитрата натрия Na3C6H5O7. Проводился нагрев в течение 3…5 мин до появления постоянной окраски. Согласно данным сканирующей электронной микроскопии, размеры использованных нами коллоидных частиц составляют от 15 до 20 нм.

Измерения проводили с пятью различными образцами. Контрольным являлся образец, содержащий только РХ. Остальные четыре содержали дополнительно коллоидное золото в концентрации 0,25; 0,5; 0,75; 1 и 1,25 % от всего объема образца. Время инкубации (время содержания образца в темноте для возможного накопления РХ и коллоидного золота) перед облучением составляло 30 мин.

Результаты и обсуждение

Увеличивая время облучения всех образцов, мы изучили дозовые зависимости ФДЭ от дозы его начала до дозы, при которой все эритроциты испытали гемолиз. По этим зависимостям мы определили «дозу начала ФДЭ» по 10%-ному уровню увеличения пропускания суспензии эритроцитов. Затем мы нормировали найденное значение на дозу начала ФДЭ контрольного образца. Полученные относительные значения в зависимости от концентрации коллоидного золота показаны на рисунке. 
 
Зависимость дозы начала ФДЭ в относительных единицах от концентрации коллоидного золота

Наблюдается сочетанный эффект. Полученная зависимость говорит о возможности управления пороговой дозой ФДЭ изменением концентрации добавленного к лечебному препарату коллоидного золота. Причина наблюдаемого эффекта не ясна. Возможно, поскольку последствия ФДЭ связаны с нарушением барьерных свойств мембран, коллоидное золото изменяет структуру мембранного бислоя. Это предположение требует дальнейших исследований.

Литература
  1. Kuo W.S., Chang C.N., Chang Y.T. et al. Gold nanorods in photodynamic therapy, as hyperthermia agents, and in near-infrared optical imaging. Angew Chem Int Ed Engl, 2010, vol. 49 (15), pp. 2711–2715. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.200906927
  2. Tuchina E.S., Ratto F., Khlebtsov B. Combined near infrared photothermolysis and photodynamic therapy by association of gold nanoparticles and an organic dye. Plasmonics in Biology and Medicine VII (San Francisco, California, USA, Junary 22, 2011): proceedings. San Francisco, 2011. Vol. 7911.79111C. DOI: https://doi.org/10.1117/12.875122
  3. Gulidov M.D., Zhorina L.V., Zadorozhny N.A. The role of colloidal gold in the photodynamic effect // Journal of Russian Laser Research, 2021. V. 42. № 6. С. 667—670. DOI: https://doi.org/10.1007/s10946-021-10007-0
  4. ООО «РАДА-ФАРМА®». URL: http://www.radapharma.ru (дата обращения 12.009.2022).
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.