RU2479585C1 - Photosensitiser for photodynamic therapy - Google Patents

Photosensitiser for photodynamic therapy Download PDF

Info

Publication number
RU2479585C1
RU2479585C1 RU2012105450/04A RU2012105450A RU2479585C1 RU 2479585 C1 RU2479585 C1 RU 2479585C1 RU 2012105450/04 A RU2012105450/04 A RU 2012105450/04A RU 2012105450 A RU2012105450 A RU 2012105450A RU 2479585 C1 RU2479585 C1 RU 2479585C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ruvs
fluorescence
skin
dye
bacteriochlorin
Prior art date
Application number
RU2012105450/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Семен Валентинович Дудкин
Анастасия Александровна Игнатова
Елена Сергеевна Кобзева
Юрий Михайлович Лужков
Евгений Антонович Лукъянец
Елена Александровна Макарова
Наталья Борисовна Морозова
Анна Дмитриевна Плютинская
Алексей Валерьевич Феофанов
Валерий Иванович Чиссов
Раиса Ивановна Якубовская
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК")
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" (ФГБУ "МНИОИ им. П.А. Герцена Минздравсоцразвития России")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК"), Федеральное государственное бюджетное учреждение "Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" (ФГБУ "МНИОИ им. П.А. Герцена Минздравсоцразвития России") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК")
Priority to RU2012105450/04A priority Critical patent/RU2479585C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479585C1 publication Critical patent/RU2479585C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: described is a novel meso-tetra[1-(4'-bromobutyl)-3-pyridyl]bacteriochlorin tetrabromide of formula
Figure 00000005
as a photosensitiser for photodynamic therapy (PDT).
EFFECT: low phototoxicity, high photo-induced anti-tumour activity for further use thereof in PDT.
1 cl, 6 ex, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к фотосенсибилизаторам (ФС) для фотодинамической терапии (ФДТ) злокачественных новообразований и ряда других патологических состояний.The present invention relates to medicine, namely to photosensitizers (PS) for photodynamic therapy (PDT) of malignant neoplasms and a number of other pathological conditions.

Метод ФДТ основан на применении природных или синтетических ФС, которые обладают способностью к избирательному накоплению (тропностью) в опухолевой ткани. При облучении светом определенной длины волны ФС переходит в активированное состояние, которое инициирует образование цитотоксических агентов - синглетного кислорода и свободных радикалов, вызывающих разрушение структурных элементов опухолевой ткани.The PDT method is based on the use of natural or synthetic PSs that are capable of selective accumulation (tropism) in tumor tissue. When irradiated with light of a certain wavelength, the FS transforms into an activated state, which initiates the formation of cytotoxic agents - singlet oxygen and free radicals, which cause the destruction of the structural elements of the tumor tissue.

Перспективными ФС являются производные фталоцианина. Так, препарат Фотосенс на основе сульфированного фталоцианина алюминия имеет длинноволновый максимум поглощения при λmax=675 нм с высоким коэффициентом молярной экстинкции ε (свыше 100000), высокий квантовый выход флуоресценции (патент РФ №2220722, A61K 31/409, 2004), что позволяет добиваться фотоиндуцированных некрозов на глубине до 1,0 см. Однако Фотосенс обладает недостаточно высокой селективностью накопления в опухолевых клетках, длительным сохранением в тканях, что может привести к фототоксичности кожи.Prospective FS are phthalocyanine derivatives. Thus, the Photosens preparation based on sulfonated aluminum phthalocyanine has a long-wavelength absorption maximum at λ max = 675 nm with a high molar extinction coefficient ε (over 100,000) and a high fluorescence quantum yield (RF patent No. 2220722, A61K 31/409, 2004), which allows achieve photoinduced necrosis to a depth of 1.0 cm. However, Photosens does not have a sufficiently high selectivity of accumulation in tumor cells, long-term preservation in tissues, which can lead to phototoxicity of the skin.

Успешное применение метода ФДТ для лечения злокачественных новообразований стимулирует поиск новых ФС с улучшенными свойствами. Наиболее перспективны для ФДТ ФС с максимумом поглощения в красном и ближнем инфракрасном диапазоне (700-800 нм), так называемом «терапевтическом окне», где собственное поглощение биологической ткани минимально, что обеспечивает возможность более глубокого проникновения излучения в ткань и, как следствие, высокую эффективность терапии (Bonnett R.J. Heterocyclic Chem. 2002. V.39. P.455-470).The successful application of the PDT method for the treatment of malignant neoplasms stimulates the search for new FS with improved properties. The most promising for PDT are FS with a maximum absorption in the red and near infrared ranges (700-800 nm), the so-called “therapeutic window”, where the intrinsic absorption of biological tissue is minimal, which allows deeper penetration of radiation into the tissue and, as a result, high efficacy of therapy (Bonnett RJ Heterocyclic Chem. 2002. V.39. P.455-470).

Перспективными ФС для ФДТ, поглощающими в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, являются бактериохлорины (тетрагидропорфирины). Гидрирование еще одной двойной связи в молекуле хлорина приводит к дальнейшему батохромному смещению длинноволновой полосы поглощения. Так, тукад, палладиевое производное бактериохлорина (Tookad) с максимумом поглощения при 760 нм, разрешен для лечения простаты.Bacteriochlorins (tetrahydroporphyrins) are promising PS for PDT absorbing in the near infrared range of the spectrum. Hydrogenation of another double bond in the chlorin molecule leads to a further bathochromic shift of the long-wavelength absorption band. So, tucad, a palladium derivative of bacteriochlorin (Tookad) with a maximum absorption at 760 nm, is allowed to treat the prostate.

Задачей предлагаемого изобретения является изыскание ФС, характеризующегося поглощением в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, высокой тропностью к опухолевой ткани, уменьшением побочных эффектов за счет сокращения времени циркуляции в организме и обладающих высокой фотоиндуцированной активностью.The objective of the invention is the search for FS, characterized by absorption in the near infrared range of the spectrum, high tropism for tumor tissue, reduction of side effects due to the reduction of circulation time in the body and having high photoinduced activity.

Для решения поставленной задачи синтезирован ФС, представляющий собой положительно заряженный бактериохлорин - мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида (3-РуВС) следующей формулы:To solve this problem, PS was synthesized, which is a positively charged bacteriochlorin - meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide (3-RuBC) of the following formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

Известны ФС ряда катионных солей мезо-тетра(N-алкил-3-пиридил)бактериохлорина (US Patent 6410568, 2002). Предлагаемый ФС отличается наличием в алкильной (н-бутильной) цепи терминального атома брома. Введение атомов брома способствует увеличению вероятности интеркомбинационного перехода в триплетное состояние и тем самым увеличению выхода фотоиндуцируемого синглетного кислорода и, что более важно, позволяет провести дальнейшую кватернизацию с участием терминальных атомов брома.PSs of a number of cationic salts of meso-tetra (N-alkyl-3-pyridyl) bacteriochlorin are known (US Patent 6410568, 2002). The proposed PS is characterized by the presence in the alkyl (n-butyl) chain of the terminal bromine atom. The introduction of bromine atoms increases the likelihood of an intercombination transition to the triplet state and thereby increases the yield of photoinduced singlet oxygen and, more importantly, allows further quaternization with the participation of terminal bromine atoms.

3-РуВС синтезирован алкилированием мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина 1,4-дибромбутаном. Исходный мезо-тетра(3-пиридил)порфирин получен конденсацией эквимолярных количеств пиррола с 3-пиридинальдегидом в кипящей уксусной кислоте в присутствии воздуха. Выделение и очистку порфирина проводили хроматографически на силикагеле хлороформом.3-RuBC is synthesized by alkylation of meso-tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin with 1,4-dibromobutane. The starting meso-tetra (3-pyridyl) porphyrin was obtained by condensation of equimolar amounts of pyrrole with 3-pyridinaldehyde in boiling acetic acid in the presence of air. Porphyrin was isolated and purified by chromatography on silica gel with chloroform.

Figure 00000002
Figure 00000002

Восстановление мезо-тетра(3-пиридил)порфирина проводили диимидом, генерируемым в условиях реакции из п-толуолсульфонилгидразина в присутствии сухого поташа в сухом пиридине. Катионная водорастворимая четвертичная соль 3-РуВС получена при кипячении мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина с избытком 1,4-дибромбутана в нитрометане в инертной атмосфере.The recovery of meso-tetra (3-pyridyl) porphyrin was carried out with diimide generated under the reaction conditions from p-toluenesulfonylhydrazine in the presence of dry potash in dry pyridine. The cationic water-soluble quaternary salt of 3-RuBC was obtained by boiling meso-tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin with an excess of 1,4-dibromobutane in nitromethane in an inert atmosphere.

В ЭСП спектре тетракатионной соли 3-РуВС в метаноле полосы Q1 и Q2 расположены при 761 и 515 нм. На Фиг.1 приведен 1Н ЯМР спектр 3-РуВС в CD3OD в области ароматических протонов. В спектре наблюдается синглет β-пиррольных протонов при 8,21 м.д. и четыре сигнала протонов мезо-пиридиниевых колец - при 8,51 м.д. (Н-5), 9,17 м.д. (Н-6), 9,39 м.д. (Н-4) и 9,81 м.д. (Н-2).In the ESP spectrum of the tetracationic 3-RuVS salt in methanol, the Q1 and Q2 bands are located at 761 and 515 nm. Figure 1 shows the 1 H NMR spectrum of 3-RuBC in CD3OD in the region of aromatic protons. A singlet of β-pyrrole protons is observed in the spectrum at 8.21 ppm. and four signals of protons of meso-pyridinium rings - at 8.51 ppm (H-5), 9.17 ppm. (H-6), 9.39 ppm. (H-4) and 9.81 ppm. (H-2).

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

Физико-химические и фотофизические свойства 3-РуВСPhysico-chemical and photophysical properties of 3-RuVS

3-РуВС легко растворим в воде и водно-солевых растворах при комнатной температуре.3-RuVS is readily soluble in water and water-salt solutions at room temperature.

3-РуВС стабилен в водных многокомпонентных растворах в течение 6 месяцев при варьировании концентраций от 2 до 40 мкМ в темновых условиях (λmax=761 нм в спектрах поглощения λmax =751 нм в спектрах флуоресценции). На фиг.2 приведены спектры поглощения раствора 3-РуВС (5 мкМ) в 0,9% растворе NaCl сразу после растворения (сплошная линия), через месяц (штриховая линия) и через 6 месяцев (пунктирная линия) хранения при +4°C.3-RuVS is stable in aqueous multicomponent solutions for 6 months with varying concentrations from 2 to 40 μM under dark conditions (λmax = 761 nm in the absorption spectra λ max = 751 nm in the fluorescence spectra). Figure 2 shows the absorption spectra of a solution of 3-RuBC (5 μM) in a 0.9% NaCl solution immediately after dissolution (solid line), one month later (dashed line), and after 6 months (dashed line) storage at + 4 ° C .

Фотосенсибилизатор 3-РуВС в бесклеточной среде подвержен фотовыцветанию, что сопровождается снижением интенсивности флуоресценции без изменения формы спектра.The 3-RuVS photosensitizer in a cell-free medium is prone to fading, which is accompanied by a decrease in fluorescence intensity without changing the shape of the spectrum.

Фотобличинг 3-РуВС наблюдали также и in vivo в процессе облучения кожи мыши, которое проводили под контролем флуоресценции. Показано снижение интенсивности флуоресценции в облученном участке до уровня фона (участок кожи без воздействия), характер спектра при этом оставался неизменным. Это происходило, по-видимому, как за счет прекращения кровотока в результате повреждения сосудов и/или образования тромбов, так и интенсивного выгорания красителя в зоне облучения и не связано с деградацией красителя в процессе облучения. После его завершения флуоресценция в облученном участке кожи начинала увеличиваться, что свидетельствовало о поступлении красителя в облученный участок из кровотока.Photobleaching of 3-RuVS was also observed in vivo during irradiation of mouse skin, which was carried out under the control of fluorescence. A decrease in the fluorescence intensity in the irradiated area to the background level (skin area without exposure) was shown, while the nature of the spectrum remained unchanged. This happened, apparently, both due to the cessation of blood flow as a result of vascular damage and / or blood clots, as well as intense dye burnout in the irradiation zone and was not associated with dye degradation during irradiation. After its completion, fluorescence in the irradiated area of the skin began to increase, indicating the entry of dye into the irradiated area from the bloodstream.

Фотоиндуцированная активность 3-РуВС в системе in vitroPhotoinduced activity of 3-RuBC in the in vitro system

Краситель обладал высокой фотоиндуцированной активностью в отношении опухолевых клеток человека различного эпителиального происхождения: эпидермоидной карциномы гортаноглотки (НЕр2), аденокарциномы легкого (А549) и карциномы толстой кишки (НТ29) при варьировании концентрации раствора красителя от 0,15 до 70 мкМ, времени инкубации до светового воздействия 0,5-6 часов и плотности энергии 2-10 Дж/см2. Величина ИК50, оцененная по МТТ-тесту, составляла от 0,4 до 5 мкМ.The dye possessed high photoinduced activity against human tumor cells of various epithelial origin: epidermoid carcinoma of the larynxopharynx (HEP2), lung adenocarcinoma (A549) and colon carcinoma (HT29) with varying dye solution concentrations from 0.15 to 70 μM, incubation time to light exposure to 0.5-6 hours and an energy density of 2-10 J / cm 2 . The value of the IC 50 estimated by the MTT test ranged from 0.4 to 5 μm.

Распределение и флуоресцентная контрастность 3-РуВС у животных с опухолями различного генезаDistribution and fluorescence contrast of 3-RuVS in animals with tumors of various origins

Оценка распределения 3-РуВС в опухолях мышей (карцинома легкого Льюис (LLC), саркома S37 (S37), меланома В16 (В16), лимфолейкоз Р388 (Р388)) и окружающей ткани, проведенная методом локальной флуоресцентной спектроскопии, показала, что фотосенсибилизатор накапливался как в опухоли, так и в окружающих тканях.Assessment of the distribution of 3-RuVS in mouse tumors (Lewis lung carcinoma (LLC), sarcoma S37 (S37), melanoma B16 (B16), lymphocytic leukemia P388 (P388)) and surrounding tissue, performed by local fluorescence spectroscopy, showed that the photosensitizer accumulated as in the tumor and in the surrounding tissues.

В опухолевой ткани нормированная флуоресценция (ФН) красителя достигала максимального значения через 30-60 минут после введения, а затем к 72 часам снижалась на 72%-85% от максимального значения в зависимости от гистологического типа опухоли. Наиболее высокие уровни ФН в коже и мышце наблюдались также через 30-60 минут после введения субстанции. Максимальная флуоресцентная контрастность красителя как относительно кожи, так и относительно мышцы регистрировалась через 5 секунд-30 минут после введения и составляла 2,3-3,3 усл. ед. и 1,6-2,3 усл. ед. соответственно.In the tumor tissue, the normalized fluorescence (FN) of the dye reached a maximum value 30-60 minutes after administration, and then by 72 hours it decreased by 72% -85% of the maximum value depending on the histological type of the tumor. The highest levels of FN in the skin and muscle were also observed 30-60 minutes after administration of the substance. The maximum fluorescence contrast of the dye, both with respect to the skin and relative to the muscle, was recorded 5 seconds to 30 minutes after administration and amounted to 2.3-3.3 srvc. units and 1.6-2.3 conv. units respectively.

Кожная фототоксичность 3-РуВСSkin phototoxicity 3-RuVS

Эффективность и безопасность фотосенсибилизатора определяется, с одной стороны, фоторазрушением опухолевой ткани, с другой стороны, фотоповреждением окружающей ткани, особенно кожи, которое происходит как во время сеанса ФДТ (характерная местная реакция кожи), так и после его завершения (общая реакция кожи при несоблюдении светового режима).The effectiveness and safety of the photosensitizer is determined, on the one hand, by the photo-destruction of the tumor tissue, on the other hand, by photo-damage to the surrounding tissue, especially the skin, which occurs both during the PDT session (a characteristic local skin reaction) and after its completion (general skin reaction if not observed light mode).

Оценка фототоксичности кожи у интактных мышей, проведенная через различные интервалы времени между введением 3-РуВС и облучением (30 минут-28 суток) показала, что фотосенсибилизатор обладает низкой кожной фототоксичностью, минимальная реакция кожи на уровне контроля зафиксирована у животных, облученных на 7-28 сутки после введения красителя. Глубокое повреждение кожи не выявлено. Наличие фоновых значений флуоресценции 3-РуВС в коже не оказывало существенного влияния на его кожную фототоксичность.Assessment of skin phototoxicity in intact mice, carried out at various time intervals between the administration of 3-RuVS and irradiation (30 minutes to 28 days) showed that the photosensitizer has low skin phototoxicity, the minimum skin response at the control level was recorded in animals irradiated at 7-28 day after the introduction of the dye. No deep skin damage was detected. The presence of background fluorescence values of 3-RuVS in the skin did not significantly affect its cutaneous phototoxicity.

3-РуВС имеет меньшую фототоксичность кожи по сравнению с фталоцианинами [фотосенсом, фталосенсом и холосенсом (патенты РФ: 2183635, C07D 487/22, 2002 г.; 2282646, С09В 47/32, 2006 г.)].3-RuVS has lower skin phototoxicity compared to phthalocyanines [photosens, phthalosens and holosens (RF patents: 2183635, C07D 487/22, 2002; 2282646, С09В 47/32, 2006)].

Фотоиндуцированная противоопухолевая активность 3-РуВС у животных с опухолями различного гистогенезаPhoto-induced antitumor activity of 3-RuBC in animals with tumors of various histogenesis

При исследовании фотоиндуцированной противоопухолевой активности 3-РуВС у животных с карциномой легкого Льюис (LLC), саркомой S37 (S37), меланомой В16 (В16), лимфолейкозом Р388 (Р388) в зависимости от дозы красителя (1,0-10,0 мг/кг), интервала между его введением и облучением (5 минут - 24 часа) и плотности энергии (50-300 Дж/см2) выявлена высокая дозозависимая противоопухолевая эффективность: ТРО составило 63,6-100%, УПЖ 26,2-48,5%, излеченность животных достигала 33,3%-100% в зависимости от опухолевой модели. Максимальный противоопухолевый эффект был получен у животных с опухолью LLC, минимальный - у мышей с меланомой В16 и лимфолейкозом Р388.In the study of photo-induced antitumor activity of 3-RuBC in animals with Lewis lung carcinoma (LLC), S37 sarcoma (S37), B16 melanoma (B16), P388 lymphocytic leukemia (P388) depending on the dye dose (1.0-10.0 mg / kg), the interval between its administration and irradiation (5 minutes - 24 hours) and energy density (50-300 J / cm 2 ) revealed a high dose-dependent antitumor efficacy: SRW was 63.6-100%, UPZ 26.2-48, 5%, the cure rate of animals reached 33.3% -100%, depending on the tumor model. The maximum antitumor effect was obtained in animals with an LLC tumor, the minimum - in mice with B16 melanoma and P388 lymphocytic leukemia.

Настоящее изобретение характеризуется следующими примерами.The present invention is characterized by the following examples.

Пример 1Example 1

мезо-Тетра(3-пиридил)бактериохлорин. Смесь мезо-тетра(3-пиридил)порфина (0,2 г, 0,32 ммоль), п-толуолсульфонилгидразида (0,12 г, 0,65 ммоль) и сухого поташа (0,44 г, 3,2 ммоль) в 12 мл сухого пиридина нагревают при перемешивании до 108-110°C в атмосфере аргона. Перемешивание продолжают при этой же температуре в течение 12 ч, добавляя в реакционную массу через каждые 1,5 ч новую порцию п-толуолсульфонилгидразида (0,12 г, 0,65 ммоль). Далее реакционную массу охлаждают, отфильтровывают осадок, фильтрат упаривают досуха, промывают водой и сушат на воздухе. Технический продукт растворяют в хлороформе и хроматографируют на нейтральной окиси алюминия, элюируя хлороформом. Собирают первую розовую фракцию и после удаления растворителя получают 0,08 г (40%) мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина. Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: 622,025 [М]+. ЭСП, λмакс, нм (lg ε), хлороформ: 747 (5,05), 683 (3,78), 521 (4,71), 491 (3,78), 380 (5,08), 367 (4,95), 357 (5,00).Meso-Tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin. A mixture of meso-tetra (3-pyridyl) porphin (0.2 g, 0.32 mmol), p-toluenesulfonyl hydrazide (0.12 g, 0.65 mmol) and dry potash (0.44 g, 3.2 mmol) in 12 ml of dry pyridine is heated with stirring to 108-110 ° C in argon atmosphere. Stirring is continued at the same temperature for 12 hours, adding a new portion of p-toluenesulfonyl hydrazide (0.12 g, 0.65 mmol) to the reaction mass every 1.5 hours. Next, the reaction mass is cooled, the precipitate is filtered off, the filtrate is evaporated to dryness, washed with water and dried in air. The technical product is dissolved in chloroform and chromatographed on neutral alumina, eluting with chloroform. The first pink fraction was collected and, after removal of the solvent, 0.08 g (40%) of meso-tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin was obtained. Mass spectrum (MALDI-TOF), m / z: 622.025 [M] + . ESP, λ max , nm (log ε), chloroform: 747 (5.05), 683 (3.78), 521 (4.71), 491 (3.78), 380 (5.08), 367 ( 4.95), 357 (5.00).

мезо-Тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид. мезо-Тетра(3-пиридил)бактериохлорин (0,15 г, 0,24 ммоль) растворяют в 5 мл нитрометана и добавляют 1,5 мл 1,4-дибромбутана. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 1 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу разбавляют 5 мл бензола и охлаждают льдом. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают последовательно смесью нитрометан:бензол (1:1), затем бензолом и гексаном. Получают 0,24 г (66,2%) мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромида. Электронный спектр поглощения, вода, λмакс, нм (lg ε): 763 (5,02), 702 (4,24), 518 (4,72), 374 (4,95), 351 (4,98). Электронный спектр поглощения, метанол, λмакс, нм (lg ε): 761 (5,04), 700 (3,76), 516 (4,71), 488 (3,89), 374 (4,93), 349 (4,96). Спектр 1Н ЯМР (CD3OD), δ, м.д.: 2,07-2,14 (м, 8Н, СН2), 2,38-2,45 (м, 8Н, СН2), 3,61 (т, 8Н, CH2), 4,13-4,28 (м, 8Н, β-Н), 4,94-4,98 (м, 8Н, СН2), 8,21 (с, 4Н, β-Н), 8,49-8,52 (м, 4Н, Н-5 (Ру)), 9,17 (ш, 4Н, Н-6 (Ру)), 9,39 (д, 4Н, Н-4 (Ру)), 9,78-9,83 (м, 4Н, Н-2 (Ру)).Meso-Tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide. Meso-Tetra (3-pyridyl) bacteriochlorin (0.15 g, 0.24 mmol) is dissolved in 5 ml of nitromethane and 1.5 ml of 1,4-dibromobutane is added. The reaction mass is stirred while boiling for 1 h in an inert atmosphere. After cooling to room temperature, the reaction mass was diluted with 5 ml of benzene and cooled with ice. The precipitate formed is filtered off, washed successively with a mixture of nitromethane: benzene (1: 1), then with benzene and hexane. 0.24 g (66.2%) of meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide is obtained. Electronic absorption spectrum, water, λ max , nm (log ε): 763 (5.02), 702 (4.24), 518 (4.72), 374 (4.95), 351 (4.98). Electronic absorption spectrum, methanol, λ max , nm (log ε): 761 (5.04), 700 (3.76), 516 (4.71), 488 (3.89), 374 (4.93), 349 (4.96). Spectrum 1 H NMR (CD 3 OD), δ, ppm: 2.07-2.14 (m, 8H, CH 2 ), 2.38-2.45 (m, 8H, CH 2 ), 3 61 (t, 8H, CH 2 ), 4.13-4.28 (m, 8H, β-H), 4.94-4.98 (m, 8H, CH 2 ), 8.21 (s, 4H, β-H), 8.49-8.52 (m, 4H, H-5 (En)), 9.17 (w, 4H, H-6 (En)), 9.39 (d, 4H H-4 (En), 9.78-9.83 (m, 4H, H-2 (En)).

Найдено, %: С 43,39, 43,20; Н 4,65, 4,67; N 7,31, 7,13. C56H62Br8N8×3H2O. Вычислено, %: С 43,66; Н 4,45; N 7,27.Found,%: C 43.39, 43.20; H 4.65, 4.67; N, 7.31; 7.13. C 56 H 62 Br 8 N 8 × 3H 2 O. Calculated,%: C 43.66; H 4.45; N, 7.27.

Пример 2Example 2

Фотовыцветание 3-РуВС в бесклеточной среде. Оценку фотовыцветания флуорохрома проводили в среде Игла, содержащей 7% ЭТС. Концентрация рабочего раствора составляла 13 мкМ. Регистрацию спектров флуоресценции проводили сразу после приготовления растворов и после светового воздействия. Световая доза составляла 5 и 10 Дж/см2, плотность мощности 16,0 мВт/см2. В качестве источника оптического излучения применяли галогеновую лампу мощностью 500 Вт с широкополосным фильтром КС-13 (λ≥640 нм) и водным фильтром толщиной 5 см. Измерения флуоресценции поводили контактным способом на лазерном спектральном анализаторе «ЛЭСА-06» (ЗАО «БИОСПЕК», Россия) в спектральном диапазоне 649-850 нм. Выявлено значительное снижение интенсивности флуоресценции в максимуме при 751 нм без изменения профиля спектра, что свидетельствовало о фотобличинге 3-РуВС в растворах при воздействии светом. На Фиг.3 приведены спектры флуоресценции 3-РуВС до воздействия светом (1), при облучении 5 Дж/см2 (2) и 10 Дж/см2 (3) в культуральной среде.Photo-fading of 3-RuVS in a cell-free environment. Evaluation of the photo-fading of fluorochrome was carried out in Eagle's medium containing 7% ETS. The concentration of the working solution was 13 μM. The fluorescence spectra were recorded immediately after the preparation of the solutions and after light exposure. The light dose was 5 and 10 J / cm 2 , the power density of 16.0 mW / cm 2 . A 500 W halogen lamp with a KS-13 broadband filter (λ≥640 nm) and a water filter with a thickness of 5 cm was used as an optical radiation source. Fluorescence measurements were performed by the contact method on a LESA-06 laser spectral analyzer (CJSC BIOSPEK, Russia) in the spectral range of 649-850 nm. A significant decrease in the fluorescence intensity was revealed at a maximum at 751 nm without changing the profile of the spectrum, which testified to the photobleaching of 3-RuVS in solutions when exposed to light. Figure 3 shows the fluorescence spectra of 3-RuVS before exposure to light (1), when irradiated with 5 J / cm 2 (2) and 10 J / cm 2 (3) in a culture medium.

Пример 3Example 3

Фотоиндуцированная активность 3-РуВС в отношении клеток эпидермоидной карциномы гортаноглотки человека (культура клеток НЕр-2). Фотосенсибилизатор вносили в культуральную среду в концентрации от 0,4 до 15 мкМ. Время инкубации варьировали от 30 минут до 4-х часов. Облучение проводили галогеновой лампой мощностью 500 Вт с использованием широкополосного фильтра КС-13 (λ≥640 нм) и водного фильтра толщиной 5 см. Уровень ингибирования роста культуры вычисляли по формуле:The photoinduced activity of 3-RuBC against human epidermoid carcinoma cells of the larynxopharynx (HEp-2 cell culture). The photosensitizer was introduced into the culture medium at a concentration of from 0.4 to 15 μM. The incubation time ranged from 30 minutes to 4 hours. Irradiation was carried out with a 500 W halogen lamp using a KS-13 broadband filter (λ≥640 nm) and a 5 cm thick water filter. The level of growth inhibition of the culture was calculated by the formula:

ИР(%)=[(Пко)/Пк]×100%IR (%) = [(P to -P o ) / P to ] × 100%

где ИР - ингибирование роста культуры, в процентах;where IR - inhibition of culture growth, in percent;

По и Пк - число жизнеспособных клеток, выраженное в единицах оптической плотности соответственно в опытных (с красителем) и контрольных (без красителя) пробах. Биологически значимым эффектом считали ингибирование роста культуры на 50% (ИК50).P about and P to - the number of viable cells, expressed in units of optical density, respectively, in the experimental (with dye) and control (without dye) samples. Inhibition of culture growth by 50% (IC 50 ) was considered a biologically significant effect.

Показано, что фотосенсибилизатор 3-РуВС обладал высокой фотоксичностью в отношении клеток культуры НЕр2. Максимальная фотоиндуцированная активность наблюдалась при 2-х часах инкубации (ИК50 составляла 0,40±0,05 мкМ), при увеличении временного интервала величина ИК50 изменялась незначительно. 3-РуВС не обладал темновой токсичностью в течение суток наблюдения (ИК50>>20 мкг/мл).It was shown that the 3-RuBC photosensitizer was highly toxic to HEp2 culture cells. The maximum photoinduced activity was observed at 2 hours of incubation (IC 50 was 0.40 ± 0.05 μM), with an increase in the time interval, the IC 50 value changed slightly. 3-RuVS did not exhibit dark toxicity during the day of observation (IR 50 >> 20 μg / ml).

Пример 4Example 4

Распределение 3-РуВС в опухоли LLC и флуоресцентная контрастность относительно окружающей ткани. Оценку распределения 3-РуВС в опухолевой и окружающей ткани проводили у мышей с карциномой LLC в интервале от 5 секунд до 72 часов методом локальной флуоресцентной спектроскопии. Фотосенсибилизатор вводили внутривенно в эффективной (терапевтической) дозе 5,0 мг/кг. Флуоресценцию регистрировали контактным способом на лазерном спектральном анализаторе для флуоресцентной диагностики опухолей и контроля за ФДТ «ЛЭСА-06» (ЗАО «БИОСПЕК», Россия). Флуоресценцию возбуждали излучением He-Ne лазера (длина волны генерации 632.8 нм).Distribution of 3-RuBC in an LLC tumor and fluorescence contrast relative to surrounding tissue. The distribution of 3-RuVS in the tumor and surrounding tissue was evaluated in mice with LLC carcinoma in the range from 5 seconds to 72 hours using local fluorescence spectroscopy. The photosensitizer was administered intravenously in an effective (therapeutic) dose of 5.0 mg / kg. Fluorescence was recorded by the contact method on a laser spectral analyzer for fluorescence diagnosis of tumors and monitoring PDT "LESA-06" (CJSC "BIOSPEC", Russia). Fluorescence was excited by radiation from a He-Ne laser (lasing wavelength 632.8 nm).

В опухолевой ткани LLC нормированная флуоресценция красителя достигала максимального значения через 30 минут после введения, а затем снижалась на 85% от максимального значения к 48 часам. Наиболее высокие уровни нормированной флуоресценции в коже и мышце наблюдались через 30 минут после введения субстанции. Максимальная флуоресцентная контрастность красителя как относительно кожи, так и относительно мышцы регистрировалась также через 30 минут после введения и составляла 3,3±0,7 и 2,3±0,4 усл. ед. соответственно.In LLC tumor tissue, the normalized dye fluorescence reached a maximum value 30 minutes after administration, and then decreased by 85% from the maximum value by 48 hours. The highest levels of normalized fluorescence in the skin and muscle were observed 30 minutes after administration of the substance. The maximum fluorescence contrast of the dye with respect to both the skin and the muscle was also recorded 30 minutes after administration and amounted to 3.3 ± 0.7 and 2.3 ± 0.4 srvc. units respectively.

Пример 5Example 5

Кожную фототоксичность 3-РуВС оценивали у интактных мышей через 30 минут (максимальное накопление красителя в коже), а также через 1, 7 и 28 суток после введения фотосенсибилизатора.Cutaneous phototoxicity of 3-RuVS was evaluated in intact mice 30 minutes later (maximum dye accumulation in the skin), as well as 1, 7, and 28 days after administration of the photosensitizer.

3-РуВС вводили внутривенно в одной из эффективных доз для мышей - 5,0 мг/кг. Для проведения облучения депилированного участка кожи были выбраны стандартные режимы, такие же, как и при ФДТ опухолей (плотность мощности - 100 мВт/см2, плотность энергии - 150 Дж/см2). Использовали светодиодный источник красного света, длина волны которого соответствовала максимуму поглощения красителя - 759±18 нм.3-RuVS was administered intravenously in one of the effective doses for mice - 5.0 mg / kg. For irradiation of the depilated skin area, the standard modes were chosen, the same as those for PDT of tumors (power density - 100 mW / cm 2 , energy density - 150 J / cm 2 ). An LED red light source was used, the wavelength of which corresponded to the maximum absorption of the dye - 759 ± 18 nm.

У всех животных после облучения в течение первых суток развивался отек, интенсивность которого зависела от интервала времени между введением 3-РуВС и облучением. Наиболее выраженный отек регистрировался у животных через сутки после сеанса облучения. Максимальный отек зафиксирован у мышей, облученных через 30 минут после введения красителя, при облучении через сутки размер отека резко снижался и составлял лишь 27% от максимального, через 7 и 28 суток - 10% и 4% соответственно и был соизмерим с отеком у контрольных животных (3% от максимально зафиксированного). Глубокое повреждение кожи не обнаружено.After irradiation, all animals developed edema during the first day, the intensity of which depended on the time interval between administration of 3-RuVS and irradiation. The most pronounced edema was recorded in animals one day after the irradiation session. The maximum edema was recorded in mice irradiated 30 minutes after dye administration; upon irradiation after 24 hours, the edema size sharply decreased and amounted to only 27% of the maximum, after 7 and 28 days - 10% and 4%, respectively, and was comparable with edema in control animals (3% of the maximum recorded). No deep skin damage was detected.

Пример 6Example 6

Фотоиндуцированная противоопухолевая активность 3-РуВСPhoto-induced antitumor activity of 3-RuVS

Исследование проведено у животных с карциномой легкого Льюис (LLC) в зависимости от дозы красителя (2,5-5,0 мг/кг). Облучение проводили светодиодным источником (759±18 нм) с плотностью мощности 100 мВт/см2 (плотность энергии 150 Дж/см2) через 30 минут после введения фотосенсибилизатора. Противоопухолевую эффективность оценивали по торможению роста опухоли (ТРО), увеличению продолжительности жизни (УПЖ) и критерию излеченности (КИ).The study was conducted in animals with Lewis lung carcinoma (LLC), depending on the dose of the dye (2.5-5.0 mg / kg). Irradiation was carried out by an LED source (759 ± 18 nm) with a power density of 100 mW / cm 2 (energy density of 150 J / cm 2 ) 30 minutes after the introduction of the photosensitizer. Antitumor efficacy was assessed by inhibition of tumor growth (SRW), an increase in life expectancy (VL) and the criterion of cure (KI).

В течение суток после облучения у животных образовался интенсивный отек в зоне облучения, который сохранялся до 4-5 суток. После проведения облучения гибели животных отмечено не было. При использовании тетрабромидного производного бактериохлорина в дозе 2,5 мг/кг ТРО составило 70,9-100%, УПЖ не достигало биологически значимого уровня, излеченных животных не выявлено. При увеличении дозы до 3,75 мг/кг наблюдалось увеличение эффективности. ТРО составляло уже 94,4-100%, УПЖ - 48,5%, КИ - 33,3%. Для дозы 5,0 мг/кг выявлена еще более высокая эффективность: 100% торможение роста опухоли и 100% излеченность животных (в течение 120 суток наблюдения).During the day after irradiation, the animals formed intense edema in the irradiation zone, which lasted up to 4-5 days. After irradiation, no animal deaths were noted. When using a tetrabromide derivative of bacteriochlorin at a dose of 2.5 mg / kg, the SRW was 70.9-100%, VL did not reach a biologically significant level, and no cured animals were found. With an increase in dose to 3.75 mg / kg, an increase in efficacy was observed. SRW was already 94.4-100%, UPZH - 48.5%, CI - 33.3%. For a dose of 5.0 mg / kg, an even higher efficiency was revealed: 100% inhibition of tumor growth and 100% cure of animals (within 120 days of observation).

Таким образом, предложенный ФС обладает всеми необходимыми свойствами для его дальнейшего использования для ФДТ.Thus, the proposed FS has all the necessary properties for its further use for PDT.

Claims (1)

Мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид как фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии
Figure 00000001
Meso-tetra [1- (4'-bromobutyl) -3-pyridyl] bacteriochlorin tetrabromide as a photosensitizer for photodynamic therapy
Figure 00000001
RU2012105450/04A 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitiser for photodynamic therapy RU2479585C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012105450/04A RU2479585C1 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitiser for photodynamic therapy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012105450/04A RU2479585C1 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitiser for photodynamic therapy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2479585C1 true RU2479585C1 (en) 2013-04-20

Family

ID=49152684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012105450/04A RU2479585C1 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Photosensitiser for photodynamic therapy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2479585C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535097C1 (en) * 2013-08-07 2014-12-10 Оскар Иосифович Койфман Photosensibiliser and method of obtaining thereof
RU2536966C1 (en) * 2013-12-25 2014-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitisers for photodynamic therapy
RU2537759C1 (en) * 2013-07-12 2015-01-10 Евгений Валерьевич Жаров Method for photodynamic therapy of oncological diseases
RU2549953C2 (en) * 2013-12-25 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy
RU2663900C1 (en) * 2017-08-21 2018-08-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" Water-soluble dosage form of meso-tetra(3-pyridyle)bacteriochlorin for photodynamic therapy
RU2670201C1 (en) * 2018-06-13 2018-10-19 Геннадий Александрович Меерович Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms
RU2789236C1 (en) * 2021-12-02 2023-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method for production of water-soluble mixture of 5,10,15,20-tetrakis(n-methyl-pyridine-3-yl)chlorine and 5,10,15,20-tetrakis(n-methyl-pyridine-3-yl)bacteriochlorine of controlled composition

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410568B1 (en) * 1998-03-31 2002-06-25 Astrid Schastak Porphyrins and their use as photosensitizer
RU2220722C1 (en) * 2002-08-21 2004-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-производственный институт органических полупродуктов и красителей" Method of preparing substance of light sensitizer for photodynamic therapy
CN101665496A (en) * 2009-09-18 2010-03-10 华东师范大学 Method for synthesizing ionic type metal porphyrin

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410568B1 (en) * 1998-03-31 2002-06-25 Astrid Schastak Porphyrins and their use as photosensitizer
RU2220722C1 (en) * 2002-08-21 2004-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-производственный институт органических полупродуктов и красителей" Method of preparing substance of light sensitizer for photodynamic therapy
CN101665496A (en) * 2009-09-18 2010-03-10 华东师范大学 Method for synthesizing ionic type metal porphyrin

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Picard Nathalie et al. Photochemical @Photobiological Sciences. 8(2), р.224-232, (english) 2009. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537759C1 (en) * 2013-07-12 2015-01-10 Евгений Валерьевич Жаров Method for photodynamic therapy of oncological diseases
RU2535097C1 (en) * 2013-08-07 2014-12-10 Оскар Иосифович Койфман Photosensibiliser and method of obtaining thereof
RU2536966C1 (en) * 2013-12-25 2014-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitisers for photodynamic therapy
RU2549953C2 (en) * 2013-12-25 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Photosensitiser for photodynamic therapy
RU2663900C1 (en) * 2017-08-21 2018-08-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" Water-soluble dosage form of meso-tetra(3-pyridyle)bacteriochlorin for photodynamic therapy
RU2670201C1 (en) * 2018-06-13 2018-10-19 Геннадий Александрович Меерович Photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria, including in biofilms
RU2789236C1 (en) * 2021-12-02 2023-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method for production of water-soluble mixture of 5,10,15,20-tetrakis(n-methyl-pyridine-3-yl)chlorine and 5,10,15,20-tetrakis(n-methyl-pyridine-3-yl)bacteriochlorine of controlled composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2479585C1 (en) Photosensitiser for photodynamic therapy
Gorman et al. In vitro demonstration of the heavy-atom effect for photodynamic therapy
AU694450B2 (en) Phthalocyanine photosensitizers for photodynamic therapy and methods for their synthesis and use
JP5567024B2 (en) Method for producing chlorin and its use as a medicament
Garcia et al. Photophysical behaviour and photodynamic activity of zinc phthalocyanines associated to liposomes
Çakır et al. Amphiphilic zinc phthalocyanine photosensitizers: synthesis, photophysicochemical properties and in vitro studies for photodynamic therapy
Bıyıklıoğlu et al. Synthesis, photophysical and photochemical properties of quinoline substituted zinc (II) phthalocyanines and their quaternized derivatives
Moeno et al. Synthesis and characterization of novel zinc phthalocyanines as potential photosensitizers for photodynamic therapy of cancers
RU2718923C2 (en) Low-molecular derivatives of carboxamide halogenated porphyrins, specifically chlorines and bacteriochlorins, and use thereof
CA2323150C (en) New porphyrins and their use
Riega et al. Chalcogen bearing tetrasubstituted zinc (II) phthalocyanines for CT26 colon carcinoma cells photodynamic therapy
Gorduk Octa-substituted metallophthalocyanines bearing (2, 3-dihydrobenzo-1, 4-benzodioxin-2-yl) methoxy and chloro groups: Synthesis, characterization and photophysicochemical studies
RU2476218C1 (en) Photosensitisers for photodynamic therapy
Zhang et al. Synthesis and antitumor activity evaluation of a novel porphyrin derivative for photodynamic therapy in vitro and in vivo
Gül et al. BODIPY precursors and their cyclotriphosphazene Derivatives: Synthesis, photochemical properties and their application in PDT
CN116332923A (en) Carbazole and phenazine compound meso-position substituted cyanine dye, and preparation method and application thereof
Ranjbari et al. Synthesis of novel cationic photosensitizers derived from chlorin for application in photodynamic therapy of cancer
US6984656B2 (en) Core modified porphyrins
Wang et al. Synthesis and evolution of S-Porphin sodium as a potential antitumor agent for photodynamic therapy against breast cancer
RU2549953C2 (en) Photosensitiser for photodynamic therapy
RU2282646C1 (en) Photosensitizing agents for photodynamic therapy
RU2278119C1 (en) Tetraazachlorines as photosensibilizators for photodynamic therapy
RU2340615C1 (en) Alkylthiosubstituted phtalocyanides, their medicinal forms and method of photodynamic therapy
RU2725876C1 (en) Derivatives of fluorine-containing chlorins exhibiting anti-tumour activity
Özçil et al. Evaluation of singlet oxygen generators of novel water-soluble perylene diimide photosensitizers

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200218