FOTO-VAISTO 5,10,15,20-TETRAKIS(4- SULFONATOFENIL) PORFIRINO (TPPS4) SPEKTRINIŲ IR ERDVINIŲ SAVYBIŲ TYRIMAS

Ištrauka

Biochemijos studijų programa
Bakalauro baigiamasis darbas
FOTO-VAISTO 5,10,15,20-TETRAKIS(4-SULFONATOFENIL) PORFIRINO (TPPS4) SPEKTRINIŲ IR
ERDVINIŲ SAVYBIŲ TYRIMAS

TURINYS
ĮVADAS..............................................................................................................................................................3
1. LITERATŪROS APŽVALGA.......................................................................................................................4
1.1. Porfinai.................................................................................................................................................4
1.1.1. Struktūra....................................................................................................................................4
1.1.2. Porfino žiedo dariniai................................................................................................................5
1.2. Vėžiniai susirgimai...............................................................................................................................6
1.2.1. Tradiciniai gydymo būdai.........................................................................................................6
1.2.2. Fotodinaminė terapija................................................................................................................8
1.2.3. Fotodinaminės terapijos veikimo principas...............................................................................9
1.2.4. Foto-vaistai.............................................................................................................................10
1.3. TPPS4...................................................................................................................................................................................................................................11
1.3.1. Struktūra..................................................................................................................................11
1.3.2. Spektrinės savybės..................................................................................................................12
1.3.3....................................................................................................Agregacija
................................................................................................................................................13
1.3.4. J -tipo agregatai.......................................................................................................................13
1.3.5. H -tipo agregatai.....................................................................................................................14
1.3.6. TPPS4 kaip foto-vaistas...........................................................................................................15
1.4. Atominės jėgos mikroskopija.............................................................................................................15
1.4.1. Veikimo principas...................................................................................................................16
1.4.2. Veikimo režimai.....................................................................................................................17
2. EKSPERIMENTINIO TYRIMO METODIKA............................................................................................17
2.1. Spektroskopiniai tyrimai....................................................................................................................17
2.1.1. pH priklausomybė...................................................................................................................17
2.1.2. Koncentracinė priklausomybė.................................................................................................18
2.2. Atominės jėgos mikroskopijos tyrimai..............................................................................................19
2.2.1. Monomerinis TPPS4 sluoksnis................................................................................................19
2.2.2. TPPS4 agregacija.....................................................................................................................20
3. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS...........................................................................................................20
3.1. TPPS4 spektrinės savybės..................................................................................................................20
3.1.1. Priklausomybė nuo pH...........................................................................................................20
3.1.2. Priklausomybė nuo foto-vaisto koncentracijos.......................................................................22
3.1.3. pH7.........................................................................................................................................23
3.1.4. pH4,5......................................................................................................................................24
3.1.5. pH1,5......................................................................................................................................25
3.1.6. pH-1........................................................................................................................................27
3.2. TPPS4 erdvinės savybės.....................................................................................................................28
3.2.1. Molekulių išsidėstymas...........................................................................................................28
3.2.2. Kontrolinės sąlygos.................................................................................................................29
3.2.3. pH=7, monomerinis sluoksnis................................................................................................30
3.2.4. pH<7, molekulių agregacija....................................................................................................31
IŠVADOS.........................................................................................................................................................32
LITERATŪROS SĄRAŠAS............................................................................................................................33
SANTRAUKA..................................................................................................................................................36
SUMMARY......................................................................................................................................................37
PRIEDAI...........................................................................................................................................................38
1 priedas............................................................................................................................................................39

ĮVADAS
Daugėjant vėžinių susirgimų atvejų, jų diagnostika ir gydymas tampa vis aktualesni.
Pagrindinė gydymo užduotis yra kuo efektyviau ir saugiau pašalinti piktybinį naviką iš
žmogaus organizmo bei užkirsti kelią jo atsinaujinimui. Tradiciniai vėžio gydymo būdai
turi daug jų poveikį bei efektyvumą ribojančių veiksnių, todėl kaip progresyvus vėžinių
susirgimų gydymo būdas, buvo pasiūlyta fotosensibilizuota terapija, istoriškai suformuota
pavadinimu fotodinaminė navikų terapija (FNT), kuri remiasi foto-vaistų, pagamintų
fotosensibilizatorių pagrindu, selektyviai susikaupusių organizmo vėžiniame darinyje,
aktyvavimu šviesa. Fotodinaminės terapijos metu, per energijos perdavimo reakcijas,
ląstelėse ir audiniuose vyksta singletinio deguonies generacija. Dėl singletinio deguonies
bei kitų aktyvių deguonies formų aktyvumo, jie yra pagrindiniai citotoksiniai veiksniai,
nulemiantys selektyvią ląstelių žūtį. Porfirinai ir jų dariniai yra didelė aromatinių pigmentų
grupė, kurios nariai gali būti panaudoti kaip fotosensibilizatoriai ir jų pagrindu gali būti
sukurti foto-vaistai, naudojami vėžio diagnostikoje ir terapijoje.
Yra žinoma, kad kai kurie porfirinai pasižymi savybe susiorganizuoti į skirtingus
agregatų tipus, kai yra užtikrinamos jų agregavimui palankios sąlygos. Šis porfirino
molekulių agregavimas priklauso nuo jų koncentracijos tirpale bei tirpalo pH. Kadangi
žmogaus organizmas pasižymi skirtingo pH sritimis - kraujo terpės pH yra neutralus, o
vėžinėse ląstelėse bei navikuose jis yra labiau rūgštinis, stebimas pH skirtumas tiesiogiai
paveikia foto-vaistų savybes, būtinas efektyviai fotodinaminei terapijai. Agreguojantis
foto-vaisto molekulėms, sumažėja singletinio deguonies išeiga navikuose, kas neigiamai
paveikia FNT efektyvumą.
Tirta 5,10,15,20-Tetrakis (4-sulfonatofenil) porfirino (TPPS4) molekulė priklauso
porfirinų darinių grupei. TPPS4 molekulės centras yra sudarytas iš porfino (heterociklinis
pirolų junginys) bei mezo padėtyse esančių sulfo grupių (1 pav. A). Dėl savo struktūros ir
savybių TPPS4 molekulės yra aktualios fotodinaminėje terapijoje kaip galimi foto-vaistai,
tačiau jų savybė sudaryti agregatus gali neigiamai paveikti fotodinaminės terapijos ir
diagnostikos efektyvumą. Žmogaus organizme, TPPS4 molekulėms savitai reaguojant su
biologinėje aplinkoje sutinkamais junginiais, agregacijos procesas, o jo pasekoje ir
fotodinaminė terapija, taip pat yra paveikiami.
Siekiant įvertinti TPPS4 savybes vandeninėje aplinkoje, šio darbo tikslas susideda
iš TPPS4 spektrinių savybių bei jų pokyčio, identifikuojant agregavimo procesą, įvertinimo
skirtingo pH aplinkose bei skirtingos foto-vaisto koncentracijos sąlygomis, ir erdvinių
TPPS4 savybių, agregatų formavimuisi optimaliose aplinkos sąlygose, įvertinimo bei
erdvinio agregavimo proceso vaizdinimo.
Darbo uždaviniais buvo: išmatuoti monomerinių TPPS4 molekulių sugerties
spektrų pokyčius, keičiant pH vandeniniuose tirpaluose; įvertinti šių molekulių
agregavimąsi, keičiant tirpalo koncentraciją ir tirpalo pH; užfiksuoti TPPS4 molekulių iš
neutralaus pH tirpalo, paskleistų ant paviršiaus, monomerinį sluoksnį atominės jėgos
mikroskopu; keičiant aplinkos pH, ištirti ir pateikti TPPS4 molekulių vykdomos
agregacijos modelį, kuris siejasi su spektroskopinių tyrimų rezultatais.