Chemia koloru cz.9

Zastosowania związane z biologiąDaniel T. Gryko

Plan wykładu

• Terapia fotodynamiczna (PDT)

• Barwienie komórek

• Barwniki żywności

Krótka historia PDT

• W 1900 r. Student Oscar Raab – niszczenie pantofelków W 1900 r. Student Oscar Raab – niszczenie pantofelków oranżem akrydynowym i światłemoranżem akrydynowym i światłem

• W 1903 r. von Tappeiner i Jesionek – rak skóry, eozyna + W 1903 r. von Tappeiner i Jesionek – rak skóry, eozyna + hvhv• W 1911 r. Hausmann – fotouczulające właściwości W 1911 r. Hausmann – fotouczulające właściwości

protoporfirynyprotoporfiryny• W 1913 r. Meyer-Betz wstrzyknął sobie hematoporfirynęW 1913 r. Meyer-Betz wstrzyknął sobie hematoporfirynę• W 1924 r. Policard zauważył, że stężenie porfiryn w kom. W 1924 r. Policard zauważył, że stężenie porfiryn w kom.

rakowych jest wyższe niż w zwykłychrakowych jest wyższe niż w zwykłych• W 1948 r. Figge zasugerował użycie porfiryn w PDTW 1948 r. Figge zasugerował użycie porfiryn w PDT• W 1972 r. Dougherty – pierwsze prace na myszachW 1972 r. Dougherty – pierwsze prace na myszach• W 1988 r. Dougherty opatentował PhotofrinW 1988 r. Dougherty opatentował Photofrin• W 1995 r. Sessler zakłada firmę PharmacyclicsW 1995 r. Sessler zakłada firmę Pharmacyclics

Mechanizm PDT

Fotouczulacz (SO)

Fotouczulacz (S1)

Fotouczulacz (T1)

hv

ISC

O2-*

1O2

3O2

Typ 2

Typ 1

M

M-ROS

Fotouczulacze - warunki

• Gromadzenie się głównie w komórkach nowotworowych, a nie zdrowych, (powinien pozostawać przez 70-150 godzin).

• Uaktywnianie się pod wpływem światła o takiej długości, jakiej nie pochłaniają tkanki lub woda. W przeciwnym razie reakcja fotochemiczna będzie zbyt słaba.

• Musi być bezpieczny dla nienaświetlanej laserem zdrowej tkanki.

PDT - leczenie

• Nadmierne wytwarzanie naczyń krwionośnych pod siatkówką oka jest jedną z głównych przyczyn utraty wzroku.

• Okazuje się, że niepotrzebne naczynia można zniszczyć za pomocą lasera (ryciny 1–6). Po dożylnym wstrzyknięciu (1) substancja fotouczulająca łączy się z krążącymi we krwi lipoproteinami LDL (2) i wraz z nimi gromadzi się w nowych naczyniach krwionośnych siatkówki (3). Światło lasera (4) uaktywnia fotouczulacz wyniku reakcji z tlenem uwalniane są wolne rodniki (5), które niszczą niepotrzebne naczynia (6)

Porfiria

• Zdarzają się przypadki samoistnego fotouczulenia. Niestety, dla człowieka są bardzo niekorzystne. Chodzi o rzadką chorobę metaboliczną - porfirię.

• W organizmie chorego gromadzą się nieprawidłowe związki z grupy porfiryn (uroporfiryna, koproporfiryna, protoporfiryna).

• Zależnie od postaci choroby i rodzaju porfiryny występują bardzo zróżnicowane objawy, które mogą sprawiać wrażenie choroby psychicznej, choroby serca czy na przykład zapalenia wyrostka robaczkowego. W niektórych przypadkach pod wpływem światła na skórze powstają pęcherze i przebarwienia. To skutek reakcji fotochemicznej spowodowanej obecnością dużej ilości nieprawidłowych porfiryn. Ratunkiem staje się więc ciemność.

• Niektórzy twierdzą, że źródłem legend o wampirach bojących się światła byli właśnie chorzy na porfirię.

Photofrin

N

NH N

HN

OH

OH

O

O

N

HNN

NH

HO

O

O

OHO

n

QLT Phototherapeutics, Vancuver, Kanada1993

PDT - perspektywy

• Cele:

a) skrócenie czasu przebywania w ciemności

b) dotarcie do nowotworów położonych głębiej (tzw. okienko biologiczne)

• Opracowywanie nowych fotouczulaczy

• Zabijanie bakterii i grzybów

• PDT - TPA

PDT – nowe fotouczulacze

NNH

N HN

MeO2C

MeO2C

MeO2C COOH

verteporfin

N

NH N

HN

HO

OH

OH

OH

NN

NN

NLu

Texafiryna

m-THPC

PDT - wyzwania

• To boli!!!

• Cena terapii!

• Bariera psychologiczna u lekarzy

Barwienie komórek

• Metoda Schiffa

• Gram (1884) (Gram-dodatnie, Gram-ujemne)

• Barwniki kationowe barwią DNA

• Selektywne barwienie - prędkość dyfuzji

• Agregacja barwników

• Barwniki reaktywne

Metoda Schiff’aNH2H2N

NH2

NH2H2N

NH2

SO3H

NHHN

NH2

SO3HSO3H

HO3SNHHN

NH2

SO3HHO3S

HSO3-

CH2OHSO3

-

- HSO3-

Barwienie fluorescencyjne

• Czułość!!!

O O

COOHHOOCCOOH

HO

Indykator pHλem = 535 nm

N

HO3SNH2

SO3H

O O

O2S

Lucifer Yellowλem = 535 nm

N

NBu2

O3S

Aktywność neuronówλabs = 544 nm, λem = 790 nm

Barwniki żywności

1860 r., Francja, fuksyna jako barwnik wina!!!!

C. I. Food Red 17

Tartrazyna

HO3S NN

NN

SO3H

HOOC

HO SO3H

N

HO

N

HO3S

Sunset Yellow

SO3H

N

HO

N

HO3S OMe