Фотосенсибілізатори в природі і медицині, статті

Фотосенсибілізатори - це речовини, які здатні "підсилювати" дію світла, а точніше, передавати його енергію іншим речовинам і тим самим запускати ланцюжок самих різних фізичних і хімічних процесів.

Щоб органічна речовина було фотосенсибілізатором, його молекула неодмінно повинна мати в своєму складі Хромофорную групу атомів, яка здатна поглинати світло у видимій або ближньої ультрафіолетової області спектра.

Саме Хромофор (це слово походить від грецького chroma - колір) забезпечують яскравість фарб в природі. Поглинувши квант світла, молекула отримує додаткову енергію і переходить в збуджений стан. При цьому змінюється конфігурація її електронної хмари. Говорячи спрощено, один з двох електронів, що знаходяться на верхній заповненої молекулярної орбіталі, перескакує на більш високий рівень енергії. Залежно від того, як взаємно орієнтовані спини цих двох електронів, стану називають синглетними або триплетними. Поглинувши квант, молекула переходить з основного стану в синглетное порушену. У такому стані вона живе зовсім недовго - не більше декількох мікросекунд, тобто мільйонні, а найчастіше лише мільярдні частки секунди.

Що відбувається далі? Є кілька шляхів. Молекула може випромінювати світло з іншого довжиною хвилі (це явище називають флуоресценцією), може розсіяти енергію в тепло або ж, наприклад, просто розвалитися на частини. Але є ще одна можливість, і саме вона зазвичай реалізується в фотосенсибілізатори - перехід в триплетное стан. Такий перехід називається інтеркомбінаціонной конверсією, при цьому електрон змінює напрямок спина. Триплетні стану - довгоживучі, зрозуміло за мірками мікросвіту. Типовий час їхнього життя - це соті і тисячні частки секунди, хоча в особливих умовах, наприклад в замороженому розчині, молекула може знаходитися в тріплетном стані кілька секунд або навіть десятків секунд. Для переходу з триплетного стану в основний теж є кілька шляхів: теплове розсіювання енергії, випускання світла (фосфоресценція). Однак сотих часток секунди все ж цілком достатньо, щоб значна частина порушених триплетних молекул встигла передати свою енергію іншим молекулам або вступити в хімічну реакцію.

Найбільший інтерес представляють ті реакції, які призводять до утворення вільних радикалів і активних форм кисню. Наприклад, збуджений барвник може відірвати атом водню від молекули білка. Білкова молекула перетворюється в радикал, і починається ланцюжок окислювальних реакцій. Сам фотосенсибілізатор примудряється "вийти сухим з ​​води": він дозволяє кисню відірвати вже не потрібний йому водень і повертається в початковий стан, готовий поглинути чергову порцію світла. Що стосується кисню, то він в результаті перетворюється в дуже активний аніон-радикал, так званий супероксид.

Якщо триплетна молекула сенсибілізатора безпосередньо стикається з молекулою кисню, то кисень відбирає у сенсибілізатора енергію і сам переходить в збуджений стан. Кисень в синглетному збудженому стані, як і супероксид, надзвичайно активний: обидві ці маленькі верткі частки дуже рухливі і здатні окислити буквально все, що попадається у них на шляху.

Фотосенсибілізатори зустрічаються в природі досить часто, вони містяться в організмі людини і тварин (наприклад, порфірини - компоненти гемоглобіну та інших білків), входять до складу рослин. Люди давно здогадалися, що рослини, що підвищують чутливість до світла, можна використовувати в медицині. Ще в ХIII столітті арабські лікарі застосовували препарати з аммі великий (сімейство зонтичних) для лікування депігментації шкіри (лейкодермії). Вже пізніше з'ясувалося, що до складу аммі входять фурокумаріни - саме вони і забезпечують фотосенсибилизирующего ефект. Зараз препарати на основі фурокумаринов в поєднанні з опроміненням довгохвильовим ультрафіолетом (320-390 нанометрів) застосовують для лікування псоріазу, вітіліго, мікозів.

Але фурокумаріни придатні для застосування тільки на поверхні шкіри. Велика частина ультрафио літа поглинається в епідермісі, тобто на глибині в одну десяту міліметра. Шар шкіри товщиною в два міліметри майже повністю затримує видиме світло в діапазоні 400-600 нанометрів, і тільки червоне світло з довжинами хвиль 630-750 нанометрів і інфрачервоне випромінювання здатні проникати в підшкірні тканини. До речі, в цьому легко переконатися за допомогою ялинкової гірлянди з мініатюрними різнокольоровими лампочками: прикрийте кінчиками пальців синю або зелену лампочку і ви нічого не побачите, а ось світло від червоної лампочки пройде крізь шкіру і внутрішні тканини, хоча і сильно ослаблений.

Тому для фотодинамічної терапії ракових пухлин, що активно розвивається в останні десятиліття, використовують сенсибілізатори на основі порфіринів - вони якраз поглинають червоне світло. Крім того, деякі порфірини мають чудову здатність накопичуватися саме в пухлинних клітинах, що дозволяє запобігти або зменшити пошкодження здорових клітин в процесі руйнування пухлини.

Окислювальні процеси, які "запускає" фотосенсибілізатор, для здорових тканин шкідливі і небезпечні. На жаль, серед широко поширених ліків багато таких, які мають побічну фотосенсибилизирующим дією. Це фенотіазини, тетрацикліни, сульфаніламіди, тіазиди, нестероїдні протизапальні препарати, антибіотики на основі налидиксовой кислоти (фторхінолони), піроксикам і деякі інші. Тому тим, хто приймає ці препарати, не варто проводити багато часу на сонці - це може закінчитися фотодерматитом або кон'юнктивітом, а також збільшує ризик розвитку катаракти і раку шкіри. Фотосенсибилизирующего ефект роблять деякі вітаміни, наприклад рибофлавін (B2) і піридоксин (B6).

Причиною підвищеної чутливості до світла можуть стати і рослини, причому зовсім екзотичні, а самі звичайні, наприклад звіробій, в якому міститься сильний фотосенсибілізатор гиперицин. Через це речовини іноді страждає домашню худобу: якщо корови випадково з'їдають багато звіробою, то після тривалого перебування на сонці на шкірі тварин з'являються почервоніння, пухирі, набряки. Відомі випадки, коли фотодерматит виникав через контакт з соком зелених частин петрушки, пастернаку, селери, які містять фурокумаріни.

ЗАМОВИТИ Фотостім або ЗАПИТАТИ