ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ ЗАМЕЩЕННЫХ ФУРОКУМАРИПОВ
|
Реферат
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Литературный обзор 8
1.1 Основные понятия 8
1.2 Виды фотосенсибилизаторов (ФС). Псоралены в качестве ФС 9
1.3 Фурокумарины 10
1.4 Флуорофоры 10
1.5 Закон Ламберта-Бера 11
1.6 Безызлучательные переходы 11
1.7 Сольватация 12
1.8 Эксилампы 13
2 Обьекты исследования и оборудование 15
2.1 Обьекты исследования 15
2.2 Реактивы 16
2.3 Оборудование 16
2.4 Методика эксперимента 17
3 Уравнение моделей 19
3.1 Формула используемая для теоретических расчетов 19
3.2 Кинетическая модель кумаринов 20
3.3 Вывод основного уравнения модели 20
3.4 Эксперименты с этанольными растворами: общая модель 21
3.5 Эксперименты для растворов с различной концентрацией воды 22
3.6 Оценка необходимого количества перекиси водорода 26
4 Экспериментальные результаты 28
4.1 Концентрационная зависимость 30
4.2 Спектры поглощения исследуемых соединений 31
4.3 Спектры флуоресценции исследуемых соединений и их концентрационная
зависимость 33
4.4 Графики конверсии для исследуемых соединений 33
4.5 Конверсия и скорость распада для соединения 5-МОП 33
4.6 Конверсия и скорость распада для соединения 8-МОП
4.7 Конверсия и скорость распада для соединения КС6 39
4.8 Конверсия и скорость распада для соединения КС7 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 47
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Литературный обзор 8
1.1 Основные понятия 8
1.2 Виды фотосенсибилизаторов (ФС). Псоралены в качестве ФС 9
1.3 Фурокумарины 10
1.4 Флуорофоры 10
1.5 Закон Ламберта-Бера 11
1.6 Безызлучательные переходы 11
1.7 Сольватация 12
1.8 Эксилампы 13
2 Обьекты исследования и оборудование 15
2.1 Обьекты исследования 15
2.2 Реактивы 16
2.3 Оборудование 16
2.4 Методика эксперимента 17
3 Уравнение моделей 19
3.1 Формула используемая для теоретических расчетов 19
3.2 Кинетическая модель кумаринов 20
3.3 Вывод основного уравнения модели 20
3.4 Эксперименты с этанольными растворами: общая модель 21
3.5 Эксперименты для растворов с различной концентрацией воды 22
3.6 Оценка необходимого количества перекиси водорода 26
4 Экспериментальные результаты 28
4.1 Концентрационная зависимость 30
4.2 Спектры поглощения исследуемых соединений 31
4.3 Спектры флуоресценции исследуемых соединений и их концентрационная
зависимость 33
4.4 Графики конверсии для исследуемых соединений 33
4.5 Конверсия и скорость распада для соединения 5-МОП 33
4.6 Конверсия и скорость распада для соединения 8-МОП
4.7 Конверсия и скорость распада для соединения КС6 39
4.8 Конверсия и скорость распада для соединения КС7 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 47
В экосистемах протекают процессы трансформации и разрушения под действием различных факторов, как биологических, так и физико-химических.
Долгие годы человечество исследует свойства такого класса веществ как фурокумарины. С их помощью проводят лечение раковых заболеваний. Однако множество из используемых сегодня методов хирургического, лучевого и лекарственного воздействий не обладают определенной избирательностью, то есть при воздействии на опухоль здоровые ткани так же повреждаются. Поэтому ведется активный поиск более эффективных и безвредных методов лечения. И в фотодинамической терапии (ФДТ) так же проводятся многочисленные исследования [7].
В 20х годах ученые обнаружили, что раковые опухоли способны накапливать порфирины крови. Аулер и Банцер выявили, что введённый в вену животному гематопорферин тоже накапливается в таких опухолях. В обогащённых гематопорфирином опухолях при облучении определенной длинной волны генерировался синглетный кислород или кислородсодержащие свободные радикалы и опухоли через некоторое время отмирали. Причем соседние здоровые ткани оставались неповрежденными, в чем у ФДТ явное преимущество перед лучевой и химиотерапией, а также отсутствие местных и системных осложнений органов и тканей, дает возможность проводить повторные процедуры ФДТ. А также при ФТД помимо лечения можно одновременно осуществлять диагностику опухолевого процесса. [9]
В 1961 году Липсон предложил заменить природный гематопорферин его более эффективным производным. Сначала порфирин обрабатывали кислотами, а затем его гидролизовали щелочью, а получившаяся сложная смесь топомерных и олигомерных порфиринов стали называть ПГП (производное гематопорферина). Это соединение в перспективе стали применять для терапии рака. Проведение опытов на людях дало положительные результаты.
Для проведения ПУВА терапии используют препарат, получаемый из растений - псорален, давая проглотить его в капсуле или нанеся на кожу, и спустя некоторое время, поврежденный участок облучают УФ светом (так как этот препарат поглощает именно его). Пигментация кожи восстанавливается уже после нескольких сеансов.
Ещё одно оригинальное предложение, пока реализованное только в лабораторных условиях, - добавлять небольшое количество ФС в воду: на свету вода с такой добавкой «сама» очистится от бактерий, грибков, личинок насекомых, а также от фенолов и пестицидов (которые тоже разрушает синглетный кислород). Недостатком этого способа является необходимость использования фотосенсибилизаторы, без которых реакции с фенолами либо совсем не идут, либо идут с очень низким квантовым выходом. Очевидно, что использование дополнительных реагентов создает новые проблемы по очистке вод от добавок. К тому же производительность фотохимических реакций в большем масштабе низка из-за их селективности, т.е. возможности использования малой доли энергии излучательной энергии источника. И этот способ имеет еще и такой недостаток, как фототоксичность и мутация клеток.
Фурокумарины образуют группу лекарственных препаратов, которые являются эпидермальными ФС. Они широко применяются в терапии витилиго, микоза и, в особенности, псориаза.
Фурокумариноваятерапия включает местное или стоматическое введение производного фурокумарина, обычно 8 - метоксипсоралена (8 - МОП), с последующим облучением через 1 - 2 часа ближним УФ-светом (320 - 400 нм). Хотя лечение по этому методу наиболее эффективно, оно не излечивает псориаз, а только устраняет его симптомы на различные сроки - от нескольких недель до нескольких месяцев, поэтому лечение необходимо повторять в течение неопределённого времени.
Слишком большая доза УФ - радиации может вызвать рак кожи, представляющий собой одну из наиболее распространенных форм рака, хотя обычно излечимую. Так как применение фурокумаринов увеличивает эритемную чувствительность кожи к УФ - излучению и индуцирует повреждения ДНК, возможно, что продолжительное использование этих лекарственных препаратов и длительное УФ - облучение, требуемые для лечения псориаза, могут привести к канцерогенезу. В экспериментах на животных было обнаружено, что применение больших доз 8 - метоксипсоралена с последующим УФ - облучением индуцирует карциномы (Карцинома (рак) - вид злокачественной опухоли, развивающейся из клеток эпителиальной ткани различных органов (кожи, слизистых оболочек и многих внутренних органов)) чешуйчатых клеток. Тем не менее, так как псориаз приводит к нетрудоспособности, а другие методы лечения ещё хуже переносятся больными, в общем случае фурокумариновая терапия рассматривается как меньшее зло, несмотря на опасность долговременного ее применения.
Из всего вышеизложенного видно, что за фотодинамическим воздействием лежат сложные механизмы, но очевидно, что первую стадию процесса определяют фотодинамические свойства ФС, эффективное заселение триплетов.
Таким образом целью курсовой работы является изучение свойств замещенных кумаринов с целью поиска более оптимальных соединений и расширения ряда веществ для проведения медицинского лечения, детоксикации воды и пр. с наилучшими качествами и минимизированными недостатками
Экспериментально исследовать спектрально-люминесцентные свойства ряда кумариновых сенсибилизаторов, а именно, получить графики зависимости конверсии и поглощения от времени облучения и от концентрации перекиси водорода в различных растворителях и найти более оптимальную комбинацию факторов для протекания конверсии, а также провести анализ полученных данных.
Долгие годы человечество исследует свойства такого класса веществ как фурокумарины. С их помощью проводят лечение раковых заболеваний. Однако множество из используемых сегодня методов хирургического, лучевого и лекарственного воздействий не обладают определенной избирательностью, то есть при воздействии на опухоль здоровые ткани так же повреждаются. Поэтому ведется активный поиск более эффективных и безвредных методов лечения. И в фотодинамической терапии (ФДТ) так же проводятся многочисленные исследования [7].
В 20х годах ученые обнаружили, что раковые опухоли способны накапливать порфирины крови. Аулер и Банцер выявили, что введённый в вену животному гематопорферин тоже накапливается в таких опухолях. В обогащённых гематопорфирином опухолях при облучении определенной длинной волны генерировался синглетный кислород или кислородсодержащие свободные радикалы и опухоли через некоторое время отмирали. Причем соседние здоровые ткани оставались неповрежденными, в чем у ФДТ явное преимущество перед лучевой и химиотерапией, а также отсутствие местных и системных осложнений органов и тканей, дает возможность проводить повторные процедуры ФДТ. А также при ФТД помимо лечения можно одновременно осуществлять диагностику опухолевого процесса. [9]
В 1961 году Липсон предложил заменить природный гематопорферин его более эффективным производным. Сначала порфирин обрабатывали кислотами, а затем его гидролизовали щелочью, а получившаяся сложная смесь топомерных и олигомерных порфиринов стали называть ПГП (производное гематопорферина). Это соединение в перспективе стали применять для терапии рака. Проведение опытов на людях дало положительные результаты.
Для проведения ПУВА терапии используют препарат, получаемый из растений - псорален, давая проглотить его в капсуле или нанеся на кожу, и спустя некоторое время, поврежденный участок облучают УФ светом (так как этот препарат поглощает именно его). Пигментация кожи восстанавливается уже после нескольких сеансов.
Ещё одно оригинальное предложение, пока реализованное только в лабораторных условиях, - добавлять небольшое количество ФС в воду: на свету вода с такой добавкой «сама» очистится от бактерий, грибков, личинок насекомых, а также от фенолов и пестицидов (которые тоже разрушает синглетный кислород). Недостатком этого способа является необходимость использования фотосенсибилизаторы, без которых реакции с фенолами либо совсем не идут, либо идут с очень низким квантовым выходом. Очевидно, что использование дополнительных реагентов создает новые проблемы по очистке вод от добавок. К тому же производительность фотохимических реакций в большем масштабе низка из-за их селективности, т.е. возможности использования малой доли энергии излучательной энергии источника. И этот способ имеет еще и такой недостаток, как фототоксичность и мутация клеток.
Фурокумарины образуют группу лекарственных препаратов, которые являются эпидермальными ФС. Они широко применяются в терапии витилиго, микоза и, в особенности, псориаза.
Фурокумариноваятерапия включает местное или стоматическое введение производного фурокумарина, обычно 8 - метоксипсоралена (8 - МОП), с последующим облучением через 1 - 2 часа ближним УФ-светом (320 - 400 нм). Хотя лечение по этому методу наиболее эффективно, оно не излечивает псориаз, а только устраняет его симптомы на различные сроки - от нескольких недель до нескольких месяцев, поэтому лечение необходимо повторять в течение неопределённого времени.
Слишком большая доза УФ - радиации может вызвать рак кожи, представляющий собой одну из наиболее распространенных форм рака, хотя обычно излечимую. Так как применение фурокумаринов увеличивает эритемную чувствительность кожи к УФ - излучению и индуцирует повреждения ДНК, возможно, что продолжительное использование этих лекарственных препаратов и длительное УФ - облучение, требуемые для лечения псориаза, могут привести к канцерогенезу. В экспериментах на животных было обнаружено, что применение больших доз 8 - метоксипсоралена с последующим УФ - облучением индуцирует карциномы (Карцинома (рак) - вид злокачественной опухоли, развивающейся из клеток эпителиальной ткани различных органов (кожи, слизистых оболочек и многих внутренних органов)) чешуйчатых клеток. Тем не менее, так как псориаз приводит к нетрудоспособности, а другие методы лечения ещё хуже переносятся больными, в общем случае фурокумариновая терапия рассматривается как меньшее зло, несмотря на опасность долговременного ее применения.
Из всего вышеизложенного видно, что за фотодинамическим воздействием лежат сложные механизмы, но очевидно, что первую стадию процесса определяют фотодинамические свойства ФС, эффективное заселение триплетов.
Таким образом целью курсовой работы является изучение свойств замещенных кумаринов с целью поиска более оптимальных соединений и расширения ряда веществ для проведения медицинского лечения, детоксикации воды и пр. с наилучшими качествами и минимизированными недостатками
Экспериментально исследовать спектрально-люминесцентные свойства ряда кумариновых сенсибилизаторов, а именно, получить графики зависимости конверсии и поглощения от времени облучения и от концентрации перекиси водорода в различных растворителях и найти более оптимальную комбинацию факторов для протекания конверсии, а также провести анализ полученных данных.
Результаты:
а) Экспериментально подтверждено выполнение закона Бугера - Ламберта - Бера, и в качестве наглядного результата построены графики зависимости изменения оптической плотности при изменении концентрации вещества в этанольных и водно-этанольных растворах.
б) Выявлено положительное влияние перекиси водорода на протекание реакции, то есть при добавлении H2O2 реакция протекала более эффективно и быстро, это подтвердилась для всех исследуемых соединений, при облучении их лампой XeBr (283 нм) и KrCl (222 нм).
в) Исследована реакция при одинаковых условиях её протекания, а именно времени облучения, экспериментальной установки, способа регистрации спектра поглощения, для растворителей с различной концентрацией перекиси водорода, разным соотношением этанола и воды, а также для различных концентраций соединений 5-МОП, 8-МОП, KC3, КС4, КС5, KC6 и КС7.
г) Так же в качестве положительного фактора для реакции распада, себя хорошо проявило добавление воды.
д) Для всех полученных данных были проведены расчеты и построены графики зависимости конверсии от времени облучения при для растворителей с различной концентрацией перекиси водорода, разным соотношением этанола и воды, а также для различных концентраций соединений 5-МОП, 8-МОП, KC3, КС4, КС5, KC6 и КС7.
е) Для всех исследуемых соединений были сделаны теоретические расчеты, которые согласуются с полученными экспериментальными зависимостями.
а) Экспериментально подтверждено выполнение закона Бугера - Ламберта - Бера, и в качестве наглядного результата построены графики зависимости изменения оптической плотности при изменении концентрации вещества в этанольных и водно-этанольных растворах.
б) Выявлено положительное влияние перекиси водорода на протекание реакции, то есть при добавлении H2O2 реакция протекала более эффективно и быстро, это подтвердилась для всех исследуемых соединений, при облучении их лампой XeBr (283 нм) и KrCl (222 нм).
в) Исследована реакция при одинаковых условиях её протекания, а именно времени облучения, экспериментальной установки, способа регистрации спектра поглощения, для растворителей с различной концентрацией перекиси водорода, разным соотношением этанола и воды, а также для различных концентраций соединений 5-МОП, 8-МОП, KC3, КС4, КС5, KC6 и КС7.
г) Так же в качестве положительного фактора для реакции распада, себя хорошо проявило добавление воды.
д) Для всех полученных данных были проведены расчеты и построены графики зависимости конверсии от времени облучения при для растворителей с различной концентрацией перекиси водорода, разным соотношением этанола и воды, а также для различных концентраций соединений 5-МОП, 8-МОП, KC3, КС4, КС5, KC6 и КС7.
е) Для всех исследуемых соединений были сделаны теоретические расчеты, которые согласуются с полученными экспериментальными зависимостями.
