ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Сегодня каждый пятый человек в мире умирает от рака. Онкологические заболевания чрезвычайно разнообразны и затрагивают глубинные механизмы жизнедеятельности клетки. Борьба с раком затруднена, поскольку заболевание связано с перерождением собственных клеток, механизм которого пока далек от окончательного понимания. Раковые клетки отличаются от нормальных двумя важными особенностями. Во-первых, они теряют способность останавливаться в своем размножении при достижении соседних родственных им клеток. Во-вторых, в своем безудержном делении они заполняют не только те места, что предназначены для их нормальной жизнедеятельности, но и другие пространства, им обычно не принадлежащие. К сожалению, существующие подходы, включая операции с высокоэнергетическими лазерами, различные радиоизотопные методы, химиотерапия, не обладают подобной селективностью. Следует отметить, что в последнее десятилетие все большее распространение получает метод фотодинамической терапии, которая основана на использовании двух нетоксичных агентов – фотосенсибилизатора и лазерного излучения, комбинация которых инициирует генерацию цитотоксичных веществ и приводит к разрушению жизненно важных структур раковых клеток и их гибели. Однако, достаточно эффективные фотосенсибилизаторы весьма немногочисленны на сегодняшний день, а высокая стоимость существенно сдерживает их широкое практическое применение. В связи с этим разработка простых и эффективных методов получения недорогих фотосенсибилизаторов на основе легко доступных фталоцианинов и их металлокомплексов является актуальной задачей. Данный проект направлен на создание новых фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии опухолевых и онкологических заболеваний на основе металлокомплексов замещенных амфифильных фталоцианинов. Одними из главных недостатков существующих фотосенсибилизаторов является их крайне низкая биодоступность и растворимость в водных растворах. Создание амфифильных сенсибилизаторов на основе гликозилированных металлофталоцианинов, содержащих в своем составе гидрофильные и гидрофобные компоненты позволит решить проблемы с точечной доставкой к мишеням и растворимостью макроциклических тетрапиррольных соединений. Потенциальная биологическая активность углеводов связана с их способностью связываться с конкретными лектинами на поверхности клеток; нарушение такой лектиновой экспрессии наблюдается на поверхности раковых клеток. Сверхэкспрессия некоторых лектинов, связывающих углеводы, имеет потенциал для направленной точечной доставки гликозилированных терапевтических агентов, что является серьезным преимуществом в поиске лекарственных средств. Баланс гидрофобности и гидрофильности является важным фактором в определении взаимодействия гликоконъюгатов с клеточной поверхностью и оказывают непосредственное влияние на их физико-химические свойства.
Today every fifth person in the world dies from cancer. Oncological diseases are extremely diverse and affect the deep mechanisms of cell life. The fight against cancer is difficult, because the disease is associated with the degeneration of their own cells, the mechanism of which is far from final comprehension. Cancer cells differ from normal by two important features. First, they lose the ability to stop in their reproduction when they reach neighboring cells that are related to them. Secondly, in their unrestrained division, they fill not only those places that are intended for their normal life, but also other spaces that are not usually theirs. Unfortunately, existing approaches, including operations with high-energy lasers, various radioisotope techniques, chemotherapy, do not have this selectivity. It should be noted that in the last decade the photodynamic therapy method is becoming increasingly popular, which is based on the use of two non-toxic agents - a photosensitizer and laser radiation, a combination of which initiates the generation of cytotoxic substances and leads to the destruction of vital structures of cancer cells and their death. However, sufficiently effective photosensitizers are very few today, and high cost significantly hampers their wide practical application. In this connection, the development of simple and effective methods for obtaining inexpensive photosensitizers based on readily available phthalocyanines and their metal complexes is an urgent task. This project is aimed at creating new photosensitizers for photodynamic therapy of tumor and oncological diseases based on metal complexes of substituted amphiphilic phthalocyanines. One of the main drawbacks of existing photosensitizers is their extremely low bioavailability and solubility in aqueous solutions. The creation of amphiphilic sensitizers based on glycosylated metallophthalocyanines containing hydrophilic and hydrophobic components in their composition will solve problems with point delivery to targets and the solubility of macrocyclic tetrapyrrole compounds. Potential biological activity of carbohydrates is related to their ability to bind to specific lectins on the surface of cells; the violation of such lectin expression is observed on the surface of cancer cells. Overexpression of some carbohydrate-binding lectins has the potential for targeted delivery of glycosylated therapeutic agents, which is a major advantage in drug discovery. The balance of hydrophobicity and hydrophilicity is an important factor in determining the interaction of glycoconjugates with the cell surface and have a direct effect on their physicochemical properties.
В ходе проведения исследований в рамках данного проекта будут разработаны подходы к получению новых гликозилированных фталоцианинов и металлокомплексов на их основе. Для этого на первом этапе будут получены соответствующие фталонитрилы, содержащие в своем составе такие углеводы, как глюкоза, галактоза и манноза, присоединенные к фенильному кольцу через триазольный или алкильный линкеры. Синтез данных фталонитрилов будет реализован с использованием медь(I)-катализируемой «клик-реакции» этинильного производного карбонитрила с азидной группой углеводов. Данная реакция отличается высокой селективностью, конверсией и отсутствием протекания побочных процессов. Для получения конъюгатов соединенных между собой через алкильную группу (длина цепи 2-4 метиленовых звена) будет использован подход основанный на взаимодействии гидрокси-замещенных фталонитрилов с соответствующими алкил галогенидами в присутствии карбоната калия в качестве основания. На втором этапе данного проекта будут получены соответствующие моно-, ди- и тетразамещенные гликозилированные металлофталоцианины с использованием темплатного метода или прямого металлирования лигандов. Их состав и строение будут установлены методами 1H и 13С ЯМР спектроскопии (в том числе с использованием гомо- и гетероядерных корреляционных методик, таких как HMBC, HSQC, и COSY; а также NOESY-2D), ИК-спектроскопии (в диапазоне 300-3500 см-1), масс-спектрометрии (ESI-MS, MALDI-TOF), элементного анализа, а также рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа. На заключительном этапе будут проведены исследования их фотофизических свойств, таких как время жизни фосфоресценции и квантовый выход генерации синглетного кислорода, что необходимо для оценки возможного их дальнейшего использования в качестве фотосенсибилизаторов в ФДТ опухолевых и онкологических заболеваний. Ожидается, что среди полученных соединений будут пигменты, обладающие более высокими фотофизическими характеристиками, чем известные соединения на сегодняшний день. Результаты работы могут послужить основой для перехода от фундаментальных научных исследований к разработке новых фотосенсибилизаторов. Результаты проведенных исследований будут опубликованы в виде серии статей в ведущих рецензируемых научных журналах, индексируемых в системе цитирования Web of Science, как отечественных, так и зарубежных.
Практически все намеченные в проекте задачи имеют серьезное теоретическое обоснование и определенный экспериментальный задел. Разработаны способы получения различных фталоцианиновых комплексов, в том числе и типа А3В, которые были ковалентно привиты к полистирольной подложке. Благодаря тесному взаимодействию сотрудников Химического и Физического факультетов МГУ им. М. В. Ломоносова и Института физиологически активных веществ РАН сложился коллектив, способный к комплексному выполнению поставленных задач, включая синтез первичных структурных блоков, получение различно сочлененных фталоцианиновых комплексов, широкие возможности использования синтетических методов органической химии, установление структуры получаемых соединений с использованием самых современных физико-химических методов и импульсных методик и, наконец, изучение свойств конечных материалов с целью выявления новых необычных характеристик получаемых соединений. В коллективе также эффективно развиваются работы по разработке селективных методов получения производных пониженной симметрии, как правило, А3В типа, в том числе, функционально замещенных и содержащих ковалентно связанные лиганды. Ключевым преимуществом данных исследований (включающих полный набор современных методов) по сравнению с имеющимися литературными данными является их комплексный характер, который обеспечивает высокую достоверность и надежность определения корреляций структура-свойство. Системные исследования в этом направлении крайне необходимы для установления взаимосвязи между всеми компонентами структуры, что позволило бы осуществлять направленный синтез новых соединений, обладающих высокой каталитической активностью. Дальнейший этап исследований предполагает выявление наиболее эффективных материалов, отработку методов их получения, очистки и создание образцов изделий, демонстрирующих их качественно новый уровень. Получение предполагаемого результата представляется вполне достижимой целью.
В рамках первого этапа работ по гранту РНФ 18-73-00216 "Новые фотосенсибилизаторы на основе амфифильных фталоцианинов и их металлокомплексов для фотодинамической терапии рака" были получены новые гликоконъюгированные фталонитрилы содержащие в своем составе фрагмент рибозы, арабинозы, галактозы, маннозы соединенные через 1,2,3-триазольный и аллильный спейсеры с помощью "клик-реакции" и реакции метатезиса. Фталонитрилы соединенные с углеводами через 1,2,3-триазольный линкер были синтезированы через Cu(II)-катализируемую реакцию присоединения 4-пропинилокси-замещенного фталонитрила 1-азидо- или 5-азидо-производным соответствующих пентоз и гексоз. Следует отметить, что в результате данной реакции образовывался исключительно 1,4-региоизомер, что я является несомненной большим преимуществом данного подхода. Для получения гликоконъюгированных фталонитрилов имеющих в своем составе аллильный спейсер была использована Ru(II)-катализируемой реакции метатезиса 4-аллилокси-заменного фталонитрила с 1-аллил- и 5-аллил-замещенными углеводами. Данные реакции протекали с высокими выходами и строение полученных соединений полностью доказано с использованием методов физико-химического анализа.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 июля 2018 г.-30 июня 2019 г. | Новые фотосенсибилизаторы на основе амфифильных фталоцианинов и их металлокомплексов для фотодинамической терапии рака |
Результаты этапа: В настоящее время фотодинамическая терапия (ФДТ) является общепринятым методом лечения различных типов рака, включая рак кожи и рак легких, а также для противовирусных и антибактериальных применений. Эффективность ФДТ основана на взаимодействии трех компонентов: фотосенсибилизатора, света и молекулярного кислорода. После внутривенной инъекции и накопления фотосенсибилизатора в злокачественной ткани фототерапевтический эффект активируется облучением светом для генерации высокореактивного синглетного кислорода из легко доступного триплетного кислорода в клетках. Эти активные формы кислорода вызывают токсическую реакцию в злокачественной ткани, что в конечном итоге приводит к гибели клеток. Одной из основных проблем в ФДТ является разработка селективных фотосенсибилизаторов, которые могут преимущественно накапливаться в злокачественных тканях по сравнению с нормальными тканями. Хотя уровень селективности может быть достигнут при ограниченном освещении целевой области, использование селективных фотосенсибилизаторов, которые могут значительно уменьшить побочные эффекты и улучшить терапевтические результаты, все еще необходимо. Среди известных фотосенсибилизаторов особое место занимают фталоцианины, благодаря их сильному и длинноволновому поглощению, высокой эффективности при генерировании активных форм кислорода (АФК) и простоте химической модификации. Фталоцианины стали перспективным классом фотосенсибилизаторов второго поколения для фотодинамической терапии. За последнее десятилетие было получено и оценено значительное количество фотосенсибилизаторов на основе фталоцианинов на их фотодинамическую активность, с акцентом на аналоги кремния, цинка и алюминия в результате их желательных фотофизических свойств. Однако одной значительной проблемой фотосенсибилизаторов (ФС) на основе фталоцианина является плохая растворимость их гидрофобного скелета в физиологических средах. Поэтому научное внимание было сосредоточено на разработке водорастворимых ПС. Создание амфифильных фотосенсибилизаторов путем сочетания гидрофобных макроциклов с гидрофильными углеводными группами привлекло большое внимание, главным образом из-за того факта, что некоторые углеводы имеют специфическое распознавание раковых клеток. В дополнение к этим биомолекулам углеводы также являются многообещающими кандидатами для биоконъюгирования с фотосенсибилизаторами для достижения целевого ФДТ. Давно известно, что раковые клетки имеют повышенный уровень поглощения глюкозы и гликолиза, чтобы обеспечить достаточную метаболическую энергию для поддержания их пролиферации. Транспорт глюкозы через клеточную мембрану опосредуется белками-переносчиками глюкозы, которые сверхэкспрессируются в различных карциномах человека. Используя это преимущество, проводят гликоконъюгирование различных фотосенсибилизаторов, таких как порфирины, хлорины, с целью повышения их клеточного поглощения и, в конечном итоге, эффективности ФДТ. В отличие от углеводно-порфириновых конъюгатов, гликоконъюгированные фталоцианины чрезвычайно редки, несмотря на их большой потенциал в ФДТ. В ходе первого этапа по гранту РНФ «Новые фотосенсибилизаторы на основе амфифильных фталоцианинов и их металлокомплексов для фотодинамической терапии рака» нами был осуществлен синтез гликоконъюгатов фталонитрила с различными углеводами такими как рибоза, галактоза, манноза и глюкоза. При этом в качестве линкеров соединиящих два фрагмента были выбраны алкоксильный, триазольный, полифторфенильный и аллильный соответственно. Для получения соответствующих гликозилированных фталонитрилов на первом этапе нами были синтезированы производные с необходимыми спейсерными группами для конъюгирования. В качестве исходного соединения для получения различных фталонитрилов со спейсерными группами был выбран и синтезирован 4-нитрофталонитрил с использованием трехстадийного подхода из коммерчески доступного фталимида. На первой стадии был получен 4-нитрофталимид через реакцию нитрования дымящей азотной кислотой в концентрированной серной кислоте с выходом 80%. Затем в результате взаимодействия с 30% раствором аммиака в воде было раскрыт фталимидный цикл с образованием амида 4-нитрофталевой кислоты с выходом 75%. На заключительной стадии с использованием реакции дегидратации амида 4-нитрофталевой кислоты с тионил хлоридом в N,N-диметилформамиде был получен 4-нитрофталонитрил с 90% выходом. Следует отметить, что мы успешно модифицировали описанную в литературе методику получения 4-нитрофталонитрила изменив температурный режим реакции и порядок добавления реагентов, что позволило значительно поднять общий выход желаемого продукта. Для создания гликоконъюгатов с алкоксиметильным, триазольным, полифторфенильным и аллильным линкерами на первом этапе было необходимо получить соответствующие 4-замещенные фталонитрилы содержащие необходимые функциональные группы для последующей сшивки. Таким образом, нами были выбраны следующие фталонитрилы, а именно 4-пропаргилокси-замещенный фталонитрил, 4-аллилокси-замещенный фталонитрил, 4-(пентафторфенокси)фталонитрил и 4-(1-п-толуолсульфонил-2-гидроксиэтил)-замещенный фталонитрил. Вышеупомянутые фталонитрилы были синтезированы с использованием реакции 4-нитрофталонитрила с соответствующими спиртами. 4-Пропаргилокси-замещенный фталонитрил получен через реакцию нуклеофильного замещения 4-нитрофталонитрила с пропаргиловым спиртом. Синтез проводили при комнатной температуре в N,N-диметилформамиде в присутствии безводного карбоната калия в качестве основания. Нами была оптимизирована методика выделения основанная на высаждении продукта ледяной 3М соляной кислотой, что позволило сократить потери и повысить выход до 95%. 4-Аллилокси-замещенный фталонитрил синтезирован через реакцию нуклеофильного замещения 4-нитрофталонитрила с аллиловым спиртом. Синтез проводили при комнатной температуре в N,N-диметилформамиде в присутствии безводного карбоната калия в качестве основания. Нами была оптимизирована методика выделения основанная на высаждении продукта ледяной 3М соляной кислотой, что позволило сократить потери и повысить выход до 90%. 4-(Пентафторфенилокси)-замещенный фталонитрил получен через реакцию нуклеофильного замещения 4-нитрофталонитрила с пентафторфенолом. В отличие от реакций с участием алифатических спиртов (пропаргилового и аллилового) данный процесс проводили при нагревании в N,N-диметилформамиде в течение 48 часов. Поскольку описанная в литературе методика получения данного соединения не приводила к образованию продукта с хорошими выходами, разработанная нами процедура является наиболее эффективной в настоящее время. 4-(1-п-толуолсульфонил-2-гидроксиэтил)-замещенный фталонитрил синтезирован в результате взаимодействия 4-нирофталонитрила с 1-п-толуолсульфонил-2-гидроксиэтанолом в присутствии гидрида натрия в качестве основания в абсолютном тетрагидрофуране. Исходный 1-п-толуолсульфонил-2-гидроксиэтанол был получен при взаимодействии 1,2-этиленгликоля с п-толуолсульфонил хлоридом при сильном разбавлении в дихлорметане, чтобы минимизировать образование побочного 1,2-продукта. Все полученные фталонитрилы были полностью охарактеризованы с помощью ЯМР-спектроскопии, ИК-спектроскопии, масс-спектрометрии. После успешного синтеза исходных фталонитрилов нами была проведена работа по получению углеводов с необходимыми функциональными группами. Для этого нами были выбраны перацетильные производные галактозы, глюкозы, маннозы и рибозы, которые являются легко доступными соединениями. Таким образом нами были синтезированы перацетильные производные галактозы, глюкозы и маннозы в виде чистых β-аномеров через реакцию углеводов с уксусным ангидридом в присутствии безводного ацетата натрия без растворителя. Продемонстрировано, что данный метод позволяет получать желаемые продукты с высокими выходами без образования побочного α-аномера и использования колоночной хроматографии для выделения целевых соединений. Для получения гликоконъюгатов фталонитрилов с углеводами с триазольным линкером были выбраны и синтезированы 1-азидные производные тетраацетатов галактозы, глюкозы и маннозы при взаимодействии перацетатов с триметилсилилазидом и 1-азидоэтанолом в присутствии эфира трифторида бора в качестве катализатора - кислоты Льюиса. Исходный 1-азидоэтанол был получен через реакцию коммерчески доступного 1-хлорэтанола с азидом натрия. Реакции протекали гладко в мягких условиях с образованием желаемых β-аномеров. В случае с рибозой были выбраны в качестве исходных соединений легко доступные 1-ацетокси-2,3,5-три-бензоат- и 5-п-толуолсульфонил-2,3-изопропилиден- β-D рибофуранозы. 1-ацетокси-2,3,5-три-бензоат-β-D-рибофураноза получена с использованием трехстадийного подхода из легко доступной рибозы. На первой стадии была получена 1-метокси-β-D-рибофураноза при взаимодействии рибозы с метиловым спиртом и в присутствии каталитического количества концентрированной кислоты. Следует отметить, что данная реакции протекает исключительно по положению С1, не затрагивая при этом другие свободные гидроксильные группы. Затем нами была проведена постановка защитных бензоильных групп по положениям С2, С3 и С5 при взаимодействии 1-метокси-β-D-рибофуранозы с бензоил хлоридом в присутствии триэтиламина как основания. На последней стадии была проведена реакция замещения 1-метоксигруппы на ацетильную в результате обработки 1-метокси-2,3,5-три-бензоата-β-D-рибофуранозы уксусным ангидридом в абсолютном пиридине. Для получения азидных производных рибозы была выбрана реакция триметилсилилазида или азида натрия с производными углевода содержащими легко уходящие группы, такие как п-толуолсульфоновая и ацетильная. 1-Азидо-2,3,5-три-бензоат-β-D-рибофураноза получена с использованием реакции 1-ацетокси-2,3,5-три-бензоат-β-D-рибофуранозы с триметилсилилазидом в присутствии эфирата трифторида бора. В свою очередь 5-азидо-2,3-О-изопропилиден-β-D-рибофураноза синтезирована с использованием четырехстадийного подхода из коммерчески доступной рибозы. На первой стадии нами была произведена постановка изопропилиденовой защитной группы в результате реакции рибозы с ацетоном и метиловом спиртом в присутствии концентрированной серной кислоты в качестве катализатора. На следующем этапе была 5-п-толуолсульфонил-2,3-О-изопропилиден-β-D-рибофураноза в результате взаимодействия 1-метокси-2,3-О-изопропилиден-β-D-рибофуранозы с п-толуолсульфонил хлоридом в присутствии триэтиламина. На заключительной стадии п-толуолсульфонильная группа была замещена на азидную через реакцию 5-толуолсульфонил-2,3-О-изопропилиден-β-D-рибофуранозы с азидом натрия при нагревании в N,N-диметилформамиде, что привело к образованию целевого продукта с общим выходом 60%. После успешного синтеза фталонитрилов и углеводов с необходимыми функциональными группами нами была проведена работа по проведению и оптимизации условий реакций образования гликоконъюгатов. Для получению конъюгатов с алкоксильным линкером нами была выбрана реакция гликозилирования перацетатов углеводов таких галактоза, глюкоза и манноза. Таким образом синтезированы гликоконъюгаты фталонитрила с галактозой, глюкозой и маннозой с алкоксиметильным линкером с использованием реакции гликозилирования между 4-(1-п-толуолсульфонил-2-гидроксиэтил)-замещенным фталонитрилом и перацетильными производными углеводов. Для синтеза гликозилированных фталонитрилов с полифторфенильным линкером было использована реакция нуклеофильного замещения фтора в пентафторфенильном фрагменте при взаимодействии с перацетатами углеводов. Таким образом синтезированы гликоконъюгаты фталонитрила с галактозой, глюкозой и маннозой с полифторфенильным линкером с использованием реакции гликозилирования между 4-(пентафторфенилокси)-замещенным фталонитрилом и перацетильными производными углеводов. Следующим этапом было получение конъюгатов фталонитрила с углеводами с триазольным линкером. Гликоконъюгаты фталонитрила с галактозой, глюкозой, маннозой и рибозой с триазольным линкером были синтезированы с использованием медь(I)-катализируемой клик-реакции между 4-пропаргилокси-замещенным фталонитрилом и азидными производными углеводом. Следует отметить, что данная реакция протекает высоко региоселективно и приводит к образованию исключительно только 1,4-изомера 1,2,3-триазольного цикла. Следует отметить, что в случае 4-аллилокси-замещенного фталонитрила напрямую невозможно получить соотвествующий фталоцианин, поскольку из-за жестких условий синтеза происходит изомеризация двойной связи. Поэтому нами была выбрана альтернативная методология, основанная на получении гликоконъюгата через модификацию уже полученного фталоцианина содержащего двойные связи. В рамках первого этапа гранта РНФ был осуществлен синтез комплексов цинка(II), палладия(II), платины(II) с тетра-аллилокси-замещенным фталоцианином через тетрамеризацию 4-аллилокси-замещенного фталонитрила. Все полученные соединения полностью охарактеризованы с использованием физико-химических методов анализа таких как ЯМР-спектроскопия, ИК-спектроскопия, масс-спектрометрия, термогравиметрия и элементный анализ. Таким образом в рамках первого этапа синтезированы гликозилированные фталонитрилы с алкоксильным, полифторфенильным, триазольным и аллильным линкерами, которые являются прекурсорами для получения фталоцианинов – фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии рака нового поколения. | ||
2 | 1 июля 2019 г.-30 июня 2020 г. | Новые фотосенсибилизаторы на основе амфифильных фталоцианинов и их металлокомплексов для фотодинамической терапии рака |
Результаты этапа: В ходе второго этапа по гранту РНФ «Новые фотосенсибилизаторы на основе амфифильных фталоцианинов и их металлокомплексов для фотодинамической терапии рака» нами был осуществлен синтез фталоцианинов и металлокомплексов на их основе, содержащих в своем составе фрагменты углеводов, таких галактоза, манноза, глюкоза и рибоза. В качестве соединительных линкеров были выбраны 1,2,3-триазольный, алкоксильный и аллильный, поскольку они обладают достаточной гибкостью и формируют единую сопряженную систему между макроциклом и углеводом. На первом этапе были синтезированы металлокомплексы тетра-замещенных гликозилированных фталоцианинов с индием(III), галлием(III), палладием(II) и платиной(II). Выбор центрального иона металла в комплексах гликоконъюгатов обусловлен, тем что их природа и геометрия полученных комплексов достаточно сильно влияет на фотофизические параметры такие как время жизни фосфоресценции или триплетного состояния и квантового выхода генерации синглетного кислорода. Для получения тетра-замещенных гликозилированных фталоцианинов были разработаны две синтетические стратегии: конъюгирование фталоцианинов с углеводами, содержащими спейсерные группы и темплатный синтез с использованием гликофталонитрилов. Следует отметить, что первый подход оказался неудачным, поскольку тетра-замещенные фталоцианины, содержащие в своем составе аллильную, гидроксильную и пропаргильную группы обладают низкой растворимостью и при конъюгировании с углеводами приводили к образованию целевых продуктов в следовых количествах. В связи с этим был сделан выбор в пользу второй синтетической схемы для получения конъюгатов металлокомплексов фталоцианинов с углеводами. Мы использовали темплатный метод синтеза металлокомплексов гликозилированных фталоцианинов из соответствующих фталонитрилов, которые были получены в рамках первого этапа гранта РНФ «Новые фотосенсибилизаторы на основе амфифильных фталоцианинов и их металлокомплексов для фотодинамической терапии рака». Следует отметить, что для сборки макроцикла по данной схеме необходимо использование соли металла, поскольку на первой стадии происходит координация с азотами фталонитрильных групп. Большим преимуществом данного метода является получение металлокомплексов фталоцианинов напрямую из фталонитрилов с высокими выходами и без образования большого количества побочных продуктов. Нами была проведена оптимизация условий синтеза и найдено, что реакция протекает с образованием продуктов с наилучшими выходами при нагревании гликофталонитрила в абсолютном бензонитриле в атмосфере инертного газа (аргона) с использованием соответствующей соли металла (InCl3, GaCl3, PdCl2, PtCl2) и 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ена в качестве основания. Контроль реакции осуществляли с помощью тонкослойной хроматографии (силикагель, дихлорметан-метанол (5:1)) и электронной спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой областях. После завершения реакции целевые продукты выделяли с помощью колоночной хроматографии (силикагель, дихлорметан-метанол (5:1)) для отделения от исходного фталонитрила и соли металла. После успешного синтеза конъюгатов фталоцианинов с углеводами была проведена реакция снятия защитных ацетильных групп с гексоз, а именно галактозы, глюкозы, маннозы и изопропилиденового остатка в случае β-D-рибофуранозы для определения их влияния на фотофизические параметры,а именно время жизни фосфоресценции или триплетного состояния и квантового выхода генерации синглетного кислорода. Следующим этапом научно-исследовательской работы являлось создание гликоконъюгатов на основе фталоцианинов А3В-типа, содержащих один фрагмент углевода в своем составе. Для получения гликозилированных фталоцианинов такого типа была использована темплатная смешанная конденсация гликофталонитрилов и трет-бутилфталонитрила при нагревании в бензонитриле в атмосфере инертного газа (аргона). Экспериментальным путем было найдено, что оптимальным соотношением реагентов является 1:8 для получения металлокомплексов гликоконъюгатов с высокими выходами (30-40%). Следует отметить, что выходы реакции не удалось поднять, поскольку данный метод является статистическим и наряду с целевым соединением образуются дизамещенный А2В2 и тетразамещенный А4В металлофталоцианины. Контроль реакции осуществляли с помощью тонкослойной хроматографии (силикагель, дихлорметан-метанол (9:1)) и электронной спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой областях. После завершения реакции целевые продукты выделяли с помощью колоночной хроматографии (силикагель, дихлорметан-метанол (9:1)) для отделения от побочных продуктов и соли металла. После успешного синтеза конъюгатов фталоцианинов с углеводами была также проведена реакция снятия защитных ацетильных групп с гексоз, а именно галактозы, глюкозы, маннозы и изопропилиденового остатка в случае β-D-рибофуранозы для определения их влияния на фотофизические параметры,а именно время жизни фосфоресценции или триплетного состояния и квантового выхода генерации синглетного кислорода. Все полученные гликозилированные фталоцианины были охарактеризованы с помощью ЯМР-, ИК-спектроскопии, масс-спектрометрии высокого разрешения, электронной спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой областях и элементного анализа. После успешного синтеза металлокомплексов гликозилированных фталоцианинов были проведены фотофизические исследования для определения время жизни фосфоресценции и квантового выхода генерации синглетного кислорода. Фосфоресценцию исследуемых соединений измеряли при 77 К в ацетоне на установке с механическим фосфороскопом. Свежеприготовленные растворы металлокомплексов в ацетоне замораживали в специальных металлических рамках толщиной 5 мм в жидком азоте. Образцы в рамках помещали в наполненные жидким азотом кварцевые сосуды Дьюара, закрепленные с помощью специальных держателей внутри фосфороскопа. Фосфоресценцию возбуждали фокусированным светом ксеноновой лампы (1 кВт) через красный граничный светофильтр КС-11 (λ 695 нм). Спектр фосфоресценции измеряли с помощью монохроматора с репликой дифракционной решетки и ширина щели соответствовала 10 нм. Было найдено, что наилучшими показателями обладают металлокомплексы гликозилированных фталоцианинов с палладием(II) и платиной(II) и времена жизни фосфоресценции составили в диапазоне 0.9-1.2 мс. Квантовый выход генерации синглетного кислорода исследуемых соединений определяли относительным методом с помощью химической ловушки. В качестве соединения-стандарта использовали TPP (мезо-тетрафенилпорфин). Согласно литературным данным, наиболее вероятное значение квантового выхода генерации синглетного кислорода этим порфирином в ацетоне составляет 0,65 ± 0,05. В качестве химической ловушки использовали 1,3-дифенилизобензофуран (ДФИБФ). Продукты реакции не имеют полос поглощения в видимом диапазоне спектра. Поэтому о количестве синглетного кислорода, образовавшегося за время фотореакции, можно судить по убыли оптической плотности в области максимума поглощения ДФИБФ. Для определения квантовых выходов генерации синглетного кислорода готовили смешанные растворы исследуемых соединений и ДФИБФ в фиксированном объеме растворителя. Измерения проводили в кварцевых флуоресцентных кюветах с длиной оптического пути 1 см. Растворы облучали определенное время светом, проходящим через монохроматор от ксеноновой лампы флуориметра Perkin Elmer MPF-44B, его мощность измеряли с помощью прибора ThorLabs PM-100D с сенсорной головкой S120VC (Германия). Длина волны света, которым облучались пробы, была подобрана по положению максимума длинноволновой полосы исследуемых соединений. Спектральная ширина щели монохроматора флуориметра соответствовала 5 нм. При облучении контролировали не только изменение оптической плотности в области максимума поглощения ДФИБФ, но и при длине волны возбуждающего света. За время облучения полоса поглощения сенсибилизатора не выцветала, т.е. оптическая плотность сенсибилизатора при длине волны возбуждающего света не изменялась. Оптическую плотность определяли с помощью двулучевого спектрофотометра Hitachi U-3400. Концентрацию ДФИБФ в пробе подбирали так, чтобы его оптическая плотность в области максимума поглощения составляла 0,80-1,20. При расчете квантового выхода относительным методом производили сравнение убыли оптической плотности ДФИБФ и времени облучения в экспериментах, проводимых для исследуемых соединений и соединения-стандарта. С соединением-стандартом проводили три эксперимента, а с исследуемыми соединениями – по четыре. Величины квантовых выходов генерации синглетного кислорода составили 0.4-0.9 и можно сделать вывод о возможном использовании полученных соединений в качестве фотосенсибилизаторов для ФДТ. Поскольку наилучшими фотофизическими характеристиками обладают палладиевые и платиновые комплексы гликозилированных фталоцианинов, то они были выбраны для in vitro исследований на раковых клеточных линиях Tca8113 и белых мышах при внутривенном введении фотосенсибилизатора. были выбраны для in vitro исследований на раковых клеточных линиях Tca8113 и белых мышах при внутривенном введении фотосенсибилизатора. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".