ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2015, том 49, № 3, с. 240-241
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ ФОТОХИМИЯ
УДК 544.523.2
ПРОЦЕССЫ ДЕГРАДАЦИИ ЭНЕРГИИ В ФОТОВОЗБУЖДЕННЫХ КОМПЛЕКСАХ ИНДОТРИКАРБОЦИАНИНА И АЛЬБУМИНА
© 2015 г. В. А. Кузьмин*, **, Н. А. Дурандин**, Е. С. Лисицына**, Л. В. Литвинкова**, Т. Д. Некипелова*, **, Т. А. Подругина*, Е. Д. Матвеева*, М. В. Проскурнина*, Н. С. Зефиров*
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119991, Москва, Воробьевы горы Е-таП: matveeva@org.chem.msu.ru **Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН 119334, Москва, ул. Косыгина, 4 Поступила в редакцию 28.11.2014 г.
БО1: 10.7868/80023119315030109
Фотохимические реакции с участием комплексов красителя индотрикарбоцианинового зеленого (ICG) с человеческим сывороточным альбумином (HSA) и другими белками плазмы играют важную роль в процессах флуоресцентной идентификации биомакромолекул и в медицинской диагностике [1, 2]. Фотосенсибилизированная красителем деструкция биомакромолекул может привести к фотогенотоксичности. Деградация энергии возбуждения определяется вкладом флуоресценции, внутренней конверсии, интеркомбинационной конверсии и фотоизомеризации. Комплексооб-разование ICG и HSA уменьшает деградацию ICG в водном растворе [3, 4]. Однако увеличение жесткости молекулярной структуры красителя при комплексообразовании может усиливать интеркомбинационную конверсию и увеличивать эффективность фотохимических процессов с участием триплетных состояний. Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию процессов деградации энергии в фотовозбужденных комплексах ICG и HSA прямыми методами.
Спектрально-кинетические характеристики измеряли на приборах: FluoTime 300 (PicoQuant, Германия) с фотовозбуждением светодиодом 780 нм (~70 пс) и на установке импульсного фотолиза (ламповое фотовозбуждение 200 Дж, 15 мкс, фильтр КС-17, пропускание больше 700 нм, регистрацию осуществляли фотодиодом ОРТ-101 BURR-BROWN CORP со светочувствительностью в области 300—1200 нм, оптический путь измерений в кювете l = 22 см). В работе использованы: ICG, синтезированный согласно [5], и HSA ^§та Aldrich, США). Все эксперименты проводили в 10 мМ фосфатном буфере, рН 7.0.
Методом импульсного фотолиза установлено оценочное значение квантового выхода триплетно-го состояния ICG в обескислороженном растворе
изопропанола, которое составляет ф < 1 х 10 5. С помощью триплет-триплетного (T—T) переноса энергии от триплетного состояния антрацена на ICG (возбуждение при 300—390 нм) получены спектр и кинетика гибели триплетного состояния ICG в изопропаноле. В процессе Т—Т-переноса энергии от антрацена на краситель наблюдается фотовыцветание основной полосы ICG при 780 нм и образование слабой полосы Т-Т- поглощения в области 510-650 нм, что согласуется с данными [6]. В экспериментах по Т—Т-переносу энергии нами была впервые обнаружена новая интенсивная полоса поглощения триплетного состояния красителя ICG в ближней ИК-области 850—1100 нм (s900 нм ~ 2 х 105 М-1см-1). При прямом импульсном фотовозбуждении обескислороженных водных растворов комплексов красителя и альбумина ([ICG] = 3 х 10-7 M, [HSA] = 5 х 10-5 M) не зарегистрировано спектров поглощения промежуточных продуктов в области 500—1150 нм и не наблюдалось выцветание полосы поглощения комплекса красителя при 780 нм. Таким образом, увеличение жесткости молекулярной структуры красителя в комплексе с альбумином недостаточно для увеличения вероятности интеркомбинационного перехода. Оценочное значение верхнего предела квантового выхода триплетного состояния комплекса ICG и HSA составляет фТ < 1 х 10—6. Это величина значительно меньше данных [7] и близка к значению, опубликованному в [8].
При фотовозбуждении (780 нм) раствора комплекса ICG и HSA не было зарегистрированного люминесценции при 1275 нм, характерной для синглетного кислорода. Используя эозин в качестве стандарта, было установлено оценочное значение квантового выхода синглетного кислорода для комплекса ICG с HSA, которое составляет
ПРОЦЕССЫ ДЕГРАДАЦИИ ЭНЕРГИИ
241
^фл 104
103 -
102 -
101 =
100
4 6 8 Время, нс
10
12
Кинетики гибели флуоресценции при фотовозбуждении светодиодом (780 нм): 1 — вспышка (IRF); 2 — ICG (2 х 10 ) в растворе 10 мМ фосфатного буфера; 3 - ICG (2 х 10-7) в комплексе с HSA (2 х 10-5 М) в растворе 10 мМ фосфатного буфера (pH 7.0).
ф8 < 1 х 10 4, что значительно меньше опубликованного в [9].
Время жизни флуоресценции свободного красителя ICG в воде (рисунок), измеренное при фотовозбуждении (780 нм), составляло 190 пс, что хорошо согласуется с полученными значениями в [10]. Комплексообразование ICG с HSA приводит к сдвигу максимума в спектрах поглощения и флуоресценции в красную область по сравнению со спектрами свободного красителя. В растворе ICG (2 х 10-7 M) и HSA (2 х 10-5 M) практически весь краситель находится в виде комплекса с альбумином. Кинетика гибели синглетно-возбуж-денного состояния комплекса ICG с HSA описывается двумя экспонентами, которым соответствуют два времени жизни: 212 пс (40%) и 763 пс (60%) (рисунок). Эти данные свидетельствуют об образовании двух комплексов ICG с HSA различного строения.
Важную роль в дезактивации синглетного возбужденного состояния красителя в процессе
внутренней конверсии играет фотоизомеризация вокруг полиметиновой цепи [8]. Комплексообразование увеличивает время жизни синглетно-воз-бужденного состояния (процесс фотоизомеризации замедляется).
Таким образом, при прямом фотовозбуждении комплексов ICG с HSA не происходит образования триплетного состояния комплекса и не образуется синглетный кислород. Показано образование двух типов комплексов между ICG и HSA с разными временами жизни синглетного возбужденного состояния.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда по программе "Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами", грант № 14-13-00698.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Alander J.T., Kaartinen I., Laakso A., Patila T., Spillmann T., Tuchin V.V., Venermo M, Valisuo P. // International Journal of Biomedical Imaging. 2012. Article ID 940585. 26 pages.
2. Langhals H., Varja A., Laubichler P., Kernt M, EiblK, Haritoglo C. // J. Med. Chem. 2011. V. 54. P. 3903.
3. Zhou J.F., Chin M.P., Schafer S.A. // Proc. SPIE. 1994. V. 2128. P. 495.
4. Holtzer W., Mauerer M, Penzkofer A., Szeimies R.M., Abels C, Landthaler M. // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1998. V. 47. P. 155.
5. Пат US 2009/0124792 A1.
6. Sudeep P.K., Takechi K, Kamat P.V. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 488.
7. Reindl S., Penzkofer A., Gong S.-H, Landthaler M., Szeimies R.M., Abels C, Bäumler W. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1997. V. 105. P. 65.
8. Gratz H, Penzkofer A., Abels C, Szeimies R.-M., Landthaler M., Bäumler W. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1999. V 128. P. 101.
9. Kassab K. // J. Photochem. Photobiol. B: Biology: 2002. V. 68. P. 15.
10. Gerega A., Zolek N., Soltysinski T., Milej D., Sawosz P., Toczylowska B., Liebert A. // J. Biomed. Optics. 2011. V. 16. № 6. 067010.
0
2
ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 49 № 3 2015
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.