Oddziaływania biofizyczne fotouczulaczy stosowanych w diagnostyce medycznej

• Autorzy: Kościelniak M. , Adamczyk J. , Pilawa B.

Warianty tytułu

EN

Biophysical interactions of photosensitizers applied in photodynamic diagnosis

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Wykorzystywanie światła wraz z substancją foto-uczulającą w terapii medycznej jest znane od dawna, a obecnie rozwijana jest również diagnostyka fotodynamiczna (PDD). Diagnostyka fotodynamiczna jest metodą nieinwazyjną stosowaną w diagnozowaniu wielu rodzajów nowotworów, takich jak: rak podstawnokomórkowy, rak kolczystokomórkowy, rak płuc, nowotwory złośliwe mózgu [1-2]. Podstawą w diagnozowaniu tkanek patologicznie zmienionych przy zastosowaniu PDD jest dobranie odpowiedniego fotouczulacza. Właściwości foto-uczulające, czyli cytotoksyczne zależą przede wszystkim od struktury chemicznej fotouczulacza, jego właściwości fizycznych i chemicznych, zdolności wnikania i akumulacji w tkance wykazującej zmiany patologiczne [1-6]. Praca niniejsza stanowi przegląd literaturowy dotyczący właściwości fizykochemicznych oraz oddziaływań biofizycznych fotosensybilizatorów z tkanką w procesie diagnostycznym. Najczęściej stosowanymi fotouczulaczami w diagnostyce medycznej są pochodne porfiryny (RYS. 1) [5]. Wyróżniamy trzy klasy fotouczulaczy: hydrofobowe, hydrofilowe i amfifilowe.[7]. W pracy niniejszej przedstawione będą właściwości i oddziaływania biofizyczne pochodnych szeregu chlorinu (chlorinu e6 [8], (RYS. 2)). Omówione będą oddziaływania i właściwości fotouczulaczy z grupy ftalocyjaniny (Pc), naftocyjaniny (Npc) oraz ich metaliczne pochodne Zn,Al,Ga,Si,Sn (RYS. 3) [9]. Szczególną uwagę zwrócono na właściwości kwasu 5-aminolewulinowy (ALA), który jest pięciowęglowym aminokwasem (RYS. 4) [5,10,11]. Podczas diagnostyki fotodynamicznej fotuczulacz naświetlany promieniowaniem laserowym o odpowiednio dobranej długości fali przechodząc na niższe poziomy energetyczne oddaje energię strukturom tkanek, co prowadzi do generowania wolnych rodników oraz wzbudzenia molekuł tlenu z paramagnetycznego stanu podstawowego do singletowego stanu diamagnetycznego. Wolne rodniki oraz tlen singletowy mogą powodować efekty toksyczne w tkankach. Efekty te zależą od ilości i rodzajów wytwarzanych wolnych rodników oraz od koncentracji tlenu singletowego, a więc od rodzaju stosowanego fotouczulacza i warunków procesów fotodynamicznych.

EN

Application of light and photosensitzers molecules in medicinal therapy and diagnosis (PDD) is known. Photodynamic diagnosis is used for a lot of tumors, for example: basal cell carcinoma, squamous cell carcinoma, pulmonary carcinoma, malignant neoplasm of the brain. The main problem of PDD is to chose of the optimal photosensitizer. Effective photodynamic processes depend on chemical structure, and chemical and physical properties of photosensitizers [1-10]. This work is the review of physicochemical properties and biophysical interactions of photosensitizers with tissues during photodynamic diagnosis. Derivatives of porphyrins (FIG. 1) [5], chlorine e6 (FIG. 2) [8], metalophthalocyanines compounds (FIG. 3) [9], and 5-aminolevulinic acid [11], were discussed. During photodynamic diagnostic processes the excited photosensitizer irradiated by laser causes excitation of oxygen molecules from paramagnetic ground state to diamagnetic singlet state. These effects are accompanied by formation of free radicals and reactive singlet oxygen, which damages cells structures. Free radicals and singlet oxygen may be responsible for toxic effects in tissues during PDD. These interactions depend on amount and types of free radicals and depend on concentration of singlet oxygen, so we can say that type of applied fotosensitizer and photodynamic conditions determine negative reactions during photodynamic diagnosis.

Słowa kluczowe

PL

fotouczulacze; diagnostyka medyczna; biofizyka

EN

photosensitizers; photodynamic diagnosis; biophysics

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 11, no. 81-84
• Strony: 68--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Kościelniak M.

• Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Katedra i Zakład Biofizyki, ul. Jedności 8, 41-200 Sosnowiec, Polska

autor

Adamczyk J.

• Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Katedra i Zakład Biofizyki, ul. Jedności 8, 41-200 Sosnowiec, Polska

autor

Pilawa B.

• Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Katedra i Zakład Biofizyki, ul. Jedności 8, 41-200 Sosnowiec, Polska

Bibliografia

• [1] Mackiewicz-Wysocka M. Photodynamic therapy-currient indications and effectiveness in particular premalignant and malignant skin diseases.Post Dermatol Alergol 2007;XXIV, 3: 127-132.
• [2] Bednarkiewicz A., Stręk W. Fotodynamiczna terapia i diagnostyka nowotworów- źródła światła, dyfuzory, dozymetria. Acta Bio-Optica et Informatica Madica. 2002; 8: 205-213.
• [3] Pazurek M., Małecka-Panas E., Zastosowanie terapii fotodynamicznej w paliatywnym leczeniu raka przełyku i wpustu. Przegl Gastroenterol 2006: 1, 2: 1-5-109.
• [4] Ion R. M. Photodynamic therapy: a new concept and clinical reality for medicine. Acta Bio-Optica et Informatica Medica. 2006: 12: 37-49.
• [5] Allison R.R., Downie G.H., Cuencxa R. Photposensitizers in clinical PDT. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 2004: 1: 27-42.
• [6] Tamosunas M., Bagdonas S., Didziapetriene J., Rotomski R., Electroportation of transplatable tumors for the enhanced accumulation of photosensitizers. Acta Bio-Optica et Informatica medica. 2006: 12: 57-59.
• [7] Kwietniewski M., Kunikowska D., Dera-Tomaszewska B. „i wsp.". Influence of tiamino acid derivatives of protoporphyrin IX on Mouse immunological system: Preliminary results. J Photochem Photobiol B. 2005; 81: 129-135.
• [8] Zharvid E.A., ChodinaT.B., Zhuravkin I.N., Kotshubeev G.A., Grubina L.A., Plenia L.V. Wstępne badania kliniczne zastosowania chlorinu e6 w terapii fotodynamicznej. Acta Bio-Optica et Informatica Madica. 2002; 8: 35-43.
• [9] Magaraggia M., Visona A., Furlsan A. „ i wsp.". Inactivation of vascular smooth mucsle cells photosensitised by liposome-delivered Zn(II)-phthalocyanine. J Photochem Photobiol B. 2006; 82: 53-58
• [10] Wild P.J., Krieg R.C., Seidl J. RNA expression profiling of norma land tumor cells following photodynamic therapy with 5-aminolevu- linic acid-induced protoporphiryn IX In vitro. J. Clin. Oncol. 2006; 24(23): 3719- 3721.
• [11] Bednarkiewicz A., Ziółkowski P., Osiecka B.J „ i wsp. ". Photodynamic diagnostic of skin tumors by the use of 5-aminolevulinic acid and digital image recording and analysis. Dermatologia Kliniczna. 2006; 8: 27-32.