Modified Porphyrin Derivatives for Photodynamic Therapy

W niniejszej pracy skupiono się na badaniach właściwości spektroskopowych modyfikowanych pochodnych porfiryn (FPC3H7, FPglyCH3) i ich potencjalnym zastosowaniu jako fotosensybilizatorów w terapii fotodynamicznej nowotworów (PDT) oraz fotodiagnostyce. Ich użyteczność w PDT wynika przede wszystkim z absorpcji promieniowania elektromagnetycznego z zakresu okna fototerapeutycznego (630-850 nm), gdzie nie absorbują inne, zawarte w tkankach organizmu barwniki. Zbadano także biodystrybucję sulfonamidowej pochodnej tetrahydroporfiryny (F2BMet) na myszach DBA/2 obarczonych guzem S91 (mysia melanoma), po 15 minutach od podania fotosensybilizatora. Czas ten wybrano w kontekście przyszłych badań nad terapią fotodynamiczną skierowaną przeciwko naczyniom (V-PDT). Z przeprowadzonego eksperymentu wynika, iż najwięcej fotosensybilizatora po tym czasie zgromadzonego jest we krwi i w wątrobie. Stosunkowo duża ilość fotosensybilizatora w porównaniu do otaczających tkanek, znajduje się także w guzie. Z wyliczonych współczynników podziału guz/skóra oraz guz/mięsień wynika, że w obu przypadkach w guzie ilość zaakumulowanego fotosensybilizatora jest prawie 2,5 – krotnie większa. Wyznaczono także limit detekcji badanych porfiryn, co posłużyło do ustalenia, jaką najmniejszą wartość stężenia związku w roztworze można oznaczać metodą fluorescencyjną. Badania te miały również ścisły związek z biodystrybucją, gdyż w niektórych tkankach gromadzą się bardzo małe ilości fotosensybilizatora i istotna jest wiedza, na jakim poziomie można jeszcze wykryć jego obecność. W związku z tym, że skuteczność PDT opiera się głównie na generowaniu reaktywnych form tlenu (ROS), odpowiedzialnych za niszczenie komórek nowotworowych bądź naczyń krwionośnych, zbadano mechanizm generowania ROS przez dwie pochodne porfirynowe. Zastosowano w tym celu dwie sondy fluorescencyjne: APF oraz SOSG, z których SOSG jest sondą selektywną wobec tlenu singletowego, natomiast APF jest sondą specyficzną wobec rodników hydroksylowych.This work has concentrated on the studies of spectroscopic properties of modified porphyrin derivatives (FPC3H7, FPglyCH3) and their potential use as photosensitizers in photodynamic therapy (PDT) for cancer treatment and photodiagnosis. Their application in PDT results from their absorption in phototherapeutical window (630- 850 nm), where the other compartments in the tissues of the organism do not absorb. The study also focus on biodistribution of sulfonamide tetrahydroporphiryn derivative in the S91 tumor bearing DBA/2 mice, after 15 minutes from photosensitizer application. This time was chosen to the further research of the vascular targeted photodynamic therapy (V-PDT). From the performed experiment there is an evidence that the highest amount of the photosensitizer has been found in the blood and liver. In compare to the surrounding tissues significant amount of the photosensitizer was observed in the tumor. Determined tumor/skin and tumor/muscle ratios demonstrate that in both cases the amount of accumulated photosensitizer in the tumor was 2,5 times higher. The detection limit was determined to establish the lowest concentration of the photosensitizer that can be detected by the spectrofluorymetry. This research was also connected with biodistribution and in particular tissues concentration of photosensitizer is very low, and the knowledge about the lowest level of photosensitizer that can be detected is needed. The efficacy of PDT is connected with generation the reactive oxygen species (ROS), which destroy the cancer tissues or blood vessels, so the mechanism of singlet oxygen and hydroxyl radical generation was studied. Two fluorescent probes: APF and SOSG were used. SOSG is selective to singlet oxygen, and APF is specific probe to hydroxyl radical