ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
ГЛАВА 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ Yo,5.xCeo,5TbxF3 15
2.1 Синтез наночастиц Y0,5- xCe0,5TbxF3 (x=0,005; 0,01; 0,05; 0,2) 15
2.2 Экспериментальная техника 16
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 19
3.1 Характеризация наночастиц Y0,5- xCe05TbxF3 19
3.2 Спектрально-кинетические характеристики образцов Y0,5- xCe0,5TbxF3
(x=0,005; 0,01; 0,05; 0,2) 22
3.3 Исследование кинетики затухания люминесценции коллоида
наночастиц в присутсвии Радахлорина, а также конъюгированного с препаратом Радахлорин посредством полиэтиленимина 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 31
Проблема борьбы со злокачественными новообразованиями уже долгие
годы остается одной из самых актуальных проблем современной медицины
во всем мире. Ежедневно у каждого здорового человека образуется
несколько десятков атипичных клеток, с которыми без труда справляется
врожденный иммунитет. Однако, когда негативные факторы окружающей
среды начинают регулярно и агрессивно воздействовать на организм
человека, иммунная система перестает справляться со своей задачей и
возникает опухолевый процесс.
Фотодинамическая терапия (ФДТ) в настоящее время является
перспективным методом лечения рака [1]. Этот метод основан на
использовании генерации в тканях синглетного кислорода с помощью
молекул-фотосенсибилизаторов (ФС). Сущность метода заключается в том,
что ФС способны поглощать лазерное излучение и передавать полученную
энергию молекулам кислорода с образованием синглетного кислорода,
который взаимодействует с патологическими клетками и вызывает их гибель
посредством некроза или апоптоза. Проблемой является активация, так как
излучение видимого диапазона не проходит глубоко в биологические ткани.
Это ограничение позволяет снять комбинированная ФДТ. Молекула
ФС оказывается связанной с наночастицей, способной излучать свет в ответ
на возбуждение рентгеновским квантом. Актуальной задачей является
подбор таких наночастиц, т.к. с одной стороны материал должен эффективно
преобразовывать рентгеновское излучение в свет, который активирует
лекарство, а с другой не должен быть токсичным.
Цель данной работы заключалась в исследовании спектральнокинетических характеристик наночастиц (x=0,005; 0,01;
0,05; 0,2), полученных методом соосаждения из водных растворов.
Для этого требовалось выполнить следующие задачи:4
1. Произвести синтез наночастиц (x=0,005; 0,01; 0,05; 0,2)
методом соосаждения.
2. Собрать экспериментальные установки для регистрации спектров
люминесценции и кинетики затухания люминесценции.
3. Зарегистрировать спектры люминесценции и кинетики затухания
люминесценции наночастиц.
4. Зарегистрировать спектры затухания люминесценции коллоида
наночастиц в присутствии Ралахлорина, а также наночастиц
конъюгированных с Радахлорином посредством полиэтиленимина.
5. Оценить время затухания люминесценции наночастиц и коэффициент
передачи энергии Ce3+-Tb3+.
6. Исследовать кинетики затухания люминесценции коллоида наночастиц
в присутствии Радахлорина, также наночастиц конъюгированных с
препаратом Радахлорин посредством полиэтиленимина.
Произведен синтез наночастиц 0,5− 0,5 3 (х= 0,005; 0,01; 0,05; 0,2)
методом сосаждения. Размер и морфология полученных наночастиц
контролировались при помощи просвечивающей электронной микроскопии и
рентгеновской дифракции, что подтвердило кристалличность образцов.
Образцы имели размер 10 – 15 нм и демонстрировали постоянный состав и
структуру CeF3. Химический состав был исследован при помощи
рентгеновской флуоресценции, что показало, что ионы Tb3+ замещают ионы
Y3+.
Для исследования оптических свойств наночастиц были
зарегистрированы спектры и кинетики затухания люминесценции как ионов
Ce3+, так и ионов Tb3+ при возбуждении на длине волны 299 нм.
Кинетики затухания люминесценции ионов Tb3+ доказывают
существование концентрационного тушения, а образцы с различной
концентрацией ионов Tb3+ демонстрируют, что эффективность передачи
энергии растет при увеличении концентрации ионов Tb3+ и достигает 86%.
Исследованы кинетики затухания люминесценции наночастиц
Y0,4Ce0,5Tb0,1F3 в пристуствии Радахлорина, а также конъюгированных с
препаратом Радахлорин посредством полиэтиленимина. Коэффициент
передачи энергии между наночастицами и Радахлорином достигает 38%.
Таким образом, можно сделать вывод, что простой метод соосаждения
наночастиц из водного раствора позволяет получать перспективные
люминофоры для ФДТ.
Dougherty, T.J. Photodynamic therapy [Text] / T.J. Dougherty et al. // JNCI:
Journal of the national cancer institute. – 1998. – Т. 90. – №. 12. – С. 889-
905.
2. Dougherty, T.J. Photodynamic therapy (PDT) of malignant tumors [Text] /
T.J. Dougherty // Critical reviews in oncology/hematology. – 1984. – Т. 2. –
№. 2. – С. 83-116.
3. Allison,R. R. Photosensitizers in clinical PDT [Text] / R.R Allison et al.//
Photodiagnosis and photodynamic therapy. – 2004. – Т. 1. – №. 1. – С. 27-
42.
4. Boyle, R.W. Structure and biodistribution relationships of photodynamic
sensitizers [Text] / R.W. Boyle, D. Dolphin // Photochemistry and
photobiology. – 1996. – Т. 64. – №. 3. – С. 469-485.
5. Detty, M. R. Current clinical and preclinical photosensitizers for use in
photodynamic therapy [Text] / M.R. Detty, S.L. Gibson, S.J. Wagner //
Journal of medicinal chemistry. – 2004. – Т. 47. – №. 16. – С. 3897-3915.
6. Allison R. R., Sibata C. H. Oncologic photodynamic therapy
photosensitizers: a clinical review [Text] / R.R. Allison, C.H. Sibata //
Photodiagnosis and photodynamic therapy. – 2010. – Т. 7. – №. 2. – С. 61-
75.
7. Dolmans, D.E. Photodynamic therapy for cancer [Text] / D.E. Dolmans, D.
Fukumura, R.K. Jain // Nature reviews cancer. – 2003. – Т. 3. – №. 5. – С.
380.
8. Chatterjee, D.K. Nanoparticles in photodynamic therapy: an emerging
paradigm [Text] / D.K. Chatterjee, L.S. Fong, Y. Zhang // Advanced drug
delivery reviews. – 2008. – Т. 60. – №. 15. – С. 1627-1637.
9. Chen, W. Using nanoparticles to enable simultaneous radiation and
photodynamic therapies for cancer treatment [Text] / W. Chen, Zhang J. //32
Journal of nanoscience and nanotechnology. – 2006. – Т. 6. – №. 4. – С.
1159-1166.
10.Qiao, X.F. Triple-functional core–shell structured upconversion luminescent
nanoparticles covalently grafted with photosensitizer for luminescent,
magnetic resonance imaging and photodynamic therapy in vitro [Text] / X.F
Qiao et al. // Nanoscale. – 2012. – Т. 4. – №. 15. – С. 4611-4623.
11.Zhou, A. Pyropheophorbide A and c (RGDyK) comodified chitosanwrapped upconversion nanoparticle for targeted near-infrared photodynamic
therapy [Text] / A. Zhou et al. // Molecular pharmaceutics. – 2012. – Т. 9. –
№. 6. – С. 1580-1589.
12.Wang, X. Near-infrared light triggered photodynamic therapy in
combination with gene therapy using upconversion nanoparticles for
effective cancer cell killing [Text] / X. Wang et al. // Nanoscale. – 2014. – Т.
6. – №. 15. – С. 9198-9205.
13.Guo, H. Singlet oxygen-induced apoptosis of cancer cells using
upconversion fluorescent nanoparticles as a carrier of photosensitizer [Text]
/ H. Guo et al. // Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. –
2010. – Т. 6. – №. 3. – С. 486-495.
14.Letant, S.E. Semiconductor quantum dot scintillation under γ-ray irradiation
[Text] / S.E. Letant, T.F. Wang // Nano Letters. – 2006. – Т. 6. – №. 12. – С.
2877-2880.
15.Kochneva, E.V. Photosensitizer Radachlorin®: Skin cancer PDT phase II
clinical trials [Text] / E.V. Kochneva et al.// Photodiagnosis and
photodynamic therapy. – 2010. – Т. 7. – №. 4. – С. 258-267.
16.Neginskaya, M.A. Radachlorin as a photosensitizer [Text] / M.A.
Neginskaya et al. // Saratov Fall Meeting 2014: Optical Technologies in
Biophysics and Medicine XVI; Laser Physics and Photonics XVI; and
Computational Biophysics. – International Society for Optics and Photonics,
2015. – Т. 9448. – С. 94480O.33
17.Isakau, H.A. Toward understanding the high PDT efficacy of chlorin e6–
polyvinylpyrrolidone formulations: Photophysical and molecular aspects of
photosensitizer–polymer interaction in vitro [Text] / H.A. Isakau et al. //
Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. – 2008. – Т. 92. –
№. 3. – С. 165-174.
18.Glazov, A.L. Steady-state fluorescence-phosphorescence studies of
Radachlorin® kinetics and singlet oxygen formation in water [Text] / A.L.
Glazov, I.V. Semenova, O.S. Vasyutinskii // Journal of Applied and Laser
Spectroscopy. – 2015. – Т. 1. – №. 2.
19.Pankratov V. Mechanism for energy transfer processes between Ce3+ and
Tb3+ in LaPO4: Ce, Tb nanocrystals by time-resolved luminescence
spectroscopy [Text] / V. Pankratov et al. // physica status solidi (b). – 2010.
– Т. 247. – №. 9. – С. 2252-2257.
20.Ansari, A.A. Influence of surface functionalization on structural and photoluminescence properties of CeF3: Tb nanoparticles [Text] / A.A. Ansari //
Applied Surface Science. – 2017. – Т. 409. – С. 285-290.
21.Wang, F. Multicolour PEI/NaGdF4: Ce3+, Ln3+ nanocrystals by singlewavelength excitation [Text] / F. Wang et al. // Nanotechnology. – 2006. –
Т. 18. – №. 2. – С. 025701.
22.Grzyb, T. Structural, spectroscopic and cytotoxicity studies of TbF 3@ CeF
3 and TbF 3@ CeF 3@ SiO 2 nanocrystals [Text] / T. Grzyb et al. // Journal
of Nanoparticle Research. – 2013. – Т. 15. – №. 10. – С. 1958.
23.Zhang, M. Synthesis, characterization, and luminescence properties of
uniform Ln3+-doped YF3 nanospindles [Text] / M. Zhang et al. // The
Journal of Physical Chemistry C. – 2007. – Т. 111. – №. 18. – С. 6652-6657.
24.Sayed, F.N. Color tunable YF 3: Ce 3+/Ln 3+(Ln 3+: Eu 3+, Tb 3+, Dy 3+,
Sm 3+) luminescent system: role of sensitizer and energy transfer study
[Text] / F.N. Sayed et al. //RSC Advances. – 2012. – Т. 2. – №. 3. – С.
1161-1167.34
25.Li, C. LaF3, CeF3, CeF3: Tb3+, and CeF3: Tb3+@ LaF3 (Core− Shell)
Nanoplates: Hydrothermal Synthesis and Luminescence Properties [Text] /
C. Li et al. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2008. – Т. 112. – №. 8.
– С. 2904-2910.
26.Wang, Z.L. A facile synthesis and photoluminescent properties of
redispersible CeF3, CeF3: Tb3+, and CeF3: Tb3+/LaF3 (core/shell)
nanoparticles [Text] / Z.L. Wang et al. // Chemistry of Materials. – 2006. –
Т. 18. – №. 8. – С. 2030-2037.
27.Gomes, L. Luminescence properties of Yb: Er: KY3F10 nanophosphor and
thermal treatment effects [Text] / L. Gomes et al. // Optical Materials. –
2016. – Т. 54. – С. 57-66.