Фотодинамическая терапия (ФДТ) является перспективным методом для лечения онкологических заболеваний[1]. Фотосенсибилизаторы (ФС) первого поколения характеризуются интенсивной полосой поглощения в области 400 нм (полоса Соре). К их недостаткам относится невысокий выход активных форм кислорода (АФК) и низкая поглощательная способность в области 650-850 нм. ФС второго поколения значительно лучше поглощают свет в диапазоне 600-700 нм (Q-полоса поглощения), что обеспечивает большую эффективность ФДТ не только на поверхности, но и в глубине ткани. Тем не менее, такие ФС лишены селективности по отношению к раковым клеткам, а также имеют склонность к взаимодействию с белками крови, что снижает их эффективность. Поэтому сейчас разрабатываются ФС третьего поколения, которые объединяют ФС второго поколения в комплекс с платформой для их доставки. В качестве такой платформы могут выступать углеродные ноаночастицы. Перспективными наночастицами являются наноалмазы (НА). К их преимуществам относится высокая стабильность, возможность химической модификации поверхности, а также высокое отношение площади поверхности к объёму.

Нами была проведено сравнение эффективности образования комплексов НА различных типов с ФС из линейки цинковых фталоцианинов. Были использованы НА, полученные в ФГУП СКТБ Технолог (Россия) и имеющие коммерческие наименования ТАН и СТП. Также были охарактеризованы НА, синтезированные из взрывчатого вещества – тетрила, с последующей обработкой на воздухе при температуре 430°С. С помощью FTIR-спектроскопии были показаны различия в химических структурах НА. Была проведена химическая модификация НА ТАН карбоксильными группами, что было подтверждено данными FTIR-спектроскопии и методами динамического светорассеяния. Для оценки эффективности связывания НА с фталоцианинами была проведена процедура титрования различных растворов фталоцианинов суспензией НА с последующей регистрацией положения пика Q-полосы поглощения фталоцианинов. Также был разработан метод оценки константы адсорбции фталоцианина на НА, в основе которого лежит построение изотермы адсорбции.

Согласно полученным результатам, наиболее эффективное образование комплекса НА-фталоцианин идёт между фталоцианинами с холиниловыми заместителями и отрицательно заряженными НА. Фталоцианины с пирамидиновыми заместителями показали более низкую эффективность связывания с НА, что объясняется пространственными факторами. Фталоцианины с карбоксильными заместителями не взаимодействовали ни с положительно, ни с отрицательно заряженными НА.

Проделанная нами работа позволяет оценить перспективность использования различных НА и фталоцианинов для разработки фотосенсибилизаторов третьего поколения.

[1] I. A. N. J. Macdonald и T. J. Dougherty, «Basic principles of photodynamic therapy», сс. 105–129, 2001.

Photodynamic therapy (PDT) is a promising method for the treatment of cancer[1]. First-generation photosensitizers (PS) are characterized by an intense absorption band in the region of 400 nm (Sore band). Their disadvantages include low yield of reactive oxygen species (ROS) and low absorption capacity in the range of 650-850 nm. Second-generation PS are much better at absorbing light in the range of 600-700 nm (Q-band absorption), which ensures greater PDT efficiency not only on the surface, but also deep in the tissue. Nevertheless, such PS lack selectivity to cancer cells, and also tend to interact with blood proteins, which reduces their effectiveness. Therefore, third-generation PSs, which combine second-generation PS into a complex with a platform for their delivery, are now being developed. Carbon nanoparticles can serve as such a platform. Nanodiamonds (ND) are promising nanoparticles. Their advantages include high stability, the possibility of chemical modification of the surface, and a high surface area to volume ratio.

We compared the efficiency of the formation of ND complexes of different types with FS from the zinc phthalocyanine line. ND obtained in FGUP SKTB Technolog (Russia) and having commercial names TAN and STP were used. ND synthesized from the explosive tetril were also characterized, followed by treatment in air at 430°C. FTIR spectroscopy was used to show differences in the chemical structures of ND. Chemical modification of ND by TAN carboxyl groups was carried out, which was confirmed by FTIR spectroscopy and dynamic light scattering techniques. To assess the efficiency of ND binding to phthalocyanines, a procedure of titration of various solutions of phthalocyanines with a suspension of ND followed by registration of the Q-band absorption peak position of the phthalocyanines was carried out. A method for evaluating the adsorption constant of phthalocyanine on ND was also developed based on the construction of an adsorption isotherm.

According to the results obtained, the most effective formation of ND-phthalocyanine complex occurs between phthalocyanine with choline substituents and negatively charged ND. Phthalocyanines with pyramidine substituents showed lower binding efficiency with ND, which is explained by spatial factors. Phthalocyanines with carboxyl substituents did not interact with either positively or negatively charged ND.

Our work allows us to evaluate the prospects for the use of various ND and phthalocyanines for the development of third-generation photosensitizers.

[1] I. A. N. J. Macdonald and T. J. Dougherty, “Basic principles of photodynamic therapy,” pp. 105–129, 2001.