способ получения гибридного фотосенсибилизатора

Формула изобретения

Способ получения гибридного фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии, заключающийся в том, что поликристаллический порошок кремния со средним размером зерен около 5 мкм помещают в раствор для химического травления, состоящий из смеси плавиковой и азотной кислот и воды в пропорции 2:1:10, и выдерживают в нем в течение 60-90 мин, смесь кремниевых частиц в процессе химического травления непрерывно перемешивают, порофикацию кремния заканчивают, когда порошок, имевший первоначально металлический оттенок, становится желто-коричневого цвета и начинает светиться красноватым светом при облучении ультрафиолетовой лампой, порошок пористого кремния отфильтровывают из раствора и высушивают в течение 30 мин при температуре около 100°С, затем смешивают порошок пористого кремния с раствором фотосенсибилизатора из класса циклических тетрапирролов с концентрацией из диапазона от 5×10^-5 до 3×10^-3 моль/л, получившуюся суспензию фильтруют и высушивают на воздухе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к фармакологии и может быть использовано для получения фотосенсибилизаторов, используемых при лечении злокачественных опухолей.

Фотосенсибилизированная генерация синглетного кислорода широко применяется в медицине при фотодинамической терапии (ФДТ) рака, для подавления патогенных микробов в организме человека, а также в городском хозяйстве при очистке питьевой воды.

Известен способ [1] создания фотосенсибилизатора для ФДТ на основе фармацевтической композиции, включающей в себя производные хлорофилла А, например, хлорин е₆ и/или его соли в комплексе с поливинилпирролидоном (ПВП) при следующем соотношении компонентов (мас.%): хлорин е ₆ - 40-90, ПВП - 10-60. Использование комплекса с ПВП только для одного фотосенсибилизатора ограничивает возможности применения данного способа.

Известен способ [2] приготовления однослойных липидных везикул (липосом) с фотосенсибилизоторами, в котором предварительно готовят смесь липида и фотосенсибилизатора. В качестве последнего используют молекулы порфиринового типа. Затем применяют стандартные процедуры экструзии или эмульгирования. Не включенные в липосомы молекулы порфиринов отделяют центрифугированием. Этот подход, однако, также не лишен недостатков, так как подобные частицы-носители могут эффективно перехватываться иммунной системой, например, посредством фагоцитоза, и, кроме того, вступать в нежелательные взаимодействия с компонентами здоровых клеток.

Наиболее близким по технической сущности является способ [3] включения фотосенсибилизатора (метиленового голубого) в наночастицы полиакриламида, зольгелевого кремнезема и модифицированного силиката. Как и в предыдущем способе, фотосенсибилизатор добавляют в смесь химических реактивов на начальном этапе приготовления частиц-носителей. В результате протекания химических реакций образуются наноразмерные частицы. Для выделения однородных по размерам частиц и удаления непрореагировавших реактивов полученную суспензию дважды пропускают через специальные фильтры. Несмотря на использование относительно доступных реактивов, известный способ является достаточно трудоемким.

Задачей данного изобретения является получение гибридного фотосенсибилизатора для расширения арсенала средств воздействия на раковые клетки посредством фотодинамической терапии.

Способ получения гибридного фотосенсибилизатора, заключающийся в том, что поликристаллический порошок кремния со средним размером зерен около 5 мкм помещают в раствор для химического травления, состоящий из смеси плавиковой и азотной кислот и воды в пропорции 2:1:10, и выдерживают в нем в течение 60-90 минут. Смесь кремниевых частиц в процессе химического травления непрерывно перемешивают, порофикацию кремния заканчивают, когда порошок, имевший первоначально металлический оттенок, становится желто-коричневого цвета и начинает светиться красноватым светом при облучении ультрафиолетовой лампой, порошок пористого кремния отфильтровывают из раствора и высушивают в течение 30 минут при температуре около 100°С, затем смешивают порошок пористого кремния с раствором фотосенсибилизатора с концентрацией из диапазона от 5×10^-5 до 3×10^-3 моль/л, получившуюся суспензию фильтруют и высушивают на воздухе.

На чертеже представлены ИК-Фурье-спектры: порошка пористого кремния (кривая 1), порошка пористого кремния после выдерживания в растворе порфирина 5,10,15,20-тетрафенилпорфирина (кривая 2) и после последующего облучения образца с порфирином в течение 45 минут светом ксеноновой лампы (кривая 3).

Способ реализуется следующим образом.

Поликристаллический порошок кремния со средним размером зерен около 5 мкм помещают в раствор для химического травления, состоящий из смеси плавиковой и азотной кислот и воды в пропорции 2:1:10, и выдерживают в нем в течение 60-90 минут.

Поверхность кремниевого порошка является гидрофобной, и порошок сбивается в пену на поверхности раствора. Поэтому для однородной обработки кремниевых частиц необходимо непрерывное перемешивание смеси в процессе химического травления. Порофикацию кремния считают законченной, когда порошок, имевший первоначально металлический оттенок, становился желто-коричневого цвета и начинает светиться красноватым светом при облучении ультрафиолетовой лампой.

Порошок пористого кремния отфильтровывали из раствора и высушивали в течении 30 минут при температуре около 100 градусов Цельсия.

Нанесение молекул фотосенсибилизаторов на поверхность пористого кремния достигалось смешиванием порошка пористого кремния с раствором фотосенсибилизатора с концентрацией из диапазона от 5×10^-5 до 3×10^-3 моль/л. Затем получившаяся суспензия фильтровалась и высушивалась на воздухе.

Пример 1

Для проверки способности гидрофильных и гидрофобных фотосенсибилизаторов связываться с поверхностью пористого кремния использовали предварительно приготовленные пластины со слоем пористого кремния. Использовали пластины, т.к. с ними удобнее обращаться, а характеристики пористой поверхности почти идентичны поверхности на гранулах. В качестве фотосенсибилизаторов использовали соединения различной структуры: октаэтилпорфирин, тетрафенилпорфирин, мезопорфирин IX диметиловый эфир, хлорин ее а также порфирины, содержащие заряженные группы - 5,10,15,20-тетракис(4-N-метилпиридил)порфирин тетрахлорид и натриевая соль 5,10,15,20-тетракис(4-сульфонатофенил) порфирина. Нанесение молекул фотосенсибилизаторов на поверхность пористого кремния достигалось выдерживанием пластин с пористой поверхностью в растворах исследуемого соединения с концентрацией из диапазона от 5×10^-5 до 3×10^-3 моль/л в течение 1 ч. Более длительное выдерживание пластин в растворе не приводило к дальнейшему увеличению концентрации фотосенсибилизаторов внутри слоя пористого кремния. После этого пластины промывались и высушивались при комнатной температуре в течение 24 часов. Наличие фотосенсибилизатров в матрице пористого кремния контролировалось при помощи ИК-Фурье-спектрометра работающего в режиме диффузного отражения. Тем самым определили, что все указанные соединения включаются в слой пористого кремния на пластинах.

Пример 2

Для выполнения экспериментов по встраиванию фотосенсибилизаторов в поры порошкообразного пористого кремния нами был выбран 5,10,15,20-тетрафенилпорфирин.

На фигуре представлены ИК-Фурье-спектры порошка пористого кремния (кривая 1) в сравнении со спектром этого же порошка, но после выдерживания в растворе порфирина (кривые 2 и 3).

Характеристические полосы поглощения 2100, 910 и 620 см^-1 соответствуют Si-H_x (х=1, 2, 3) группам, находящимся на стенках пор пористого кремния. Эти полосы существенно уменьшают свою интенсивность после наполнения пористого кремния порфирином. Одновременно усиливается полоса 1090 см^-1, свидетельствующая об увеличение числа Si-O связей. В области 1600-1400 см^-1 появляются новые характеристические полосы порфирина, отражающие факт наличия молекул сенсибилизатора в пористой матрице кремния.

Кривая 3 показывает ИК-Фурье-спектр исследуемого образца с порфирином, после облучения его в течение 45 мин светом ксеноновой лампы. Синглетный кислород, образовавшийся в результате фотовозбуждения порфирина, должен способствовать ускоренному окислению поверхности нанокристаллов кремния, что и подтверждается ростом полосы поглощения в районе 1100 см^-1, соответствующей SiO₂.

Таким образом, использование кремния представляется особенно привлекательным, т.к. ранее в работе [4] было показано, что наноструктурный кремний в высокой степени совместим с биологическими тканями (даже способствует росту на своей поверхности живых клеток). Кроме того, кремний подвержен относительно быстрому разрушению под действием клеточной жидкости с образованием безвредных и легко выводимых из организма окислов кремния. Проникновение в поры кремния и растворимых, и нерастворимых в воде фотосенсибилизаторов значительно увеличивает потенциал применения заявленного способа.

Литература

1. Патент РБ 5651, 2003.

2. Incorporation of hydrophobia porphyrins into liposomes: characterization and structural requirements/ F.Postigo [et al.] // International Journal of Pharmaceutics - 2004. - Vol.278 - P.239-254.

3. Photodynamic characterization and in vitro application of methylene blue-containing nanoparticle platforms. / W.Tang [et al.] // Photochem. Photobiol. - 2005. - Vol.81 - P.242-249.

4. Bioactive polycrystalline silicon. / L.T.Canham [et al.] // Adv. Mater. - 1996. - Vol.8. - P.850-852.