zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1555Research ArticleМОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯMOLECULAR SPECTROSCOPYФотофизические характеристики и эффективность образования синглетного кислорода pH-чувствительным сенсибилизатором на основе мезотетракис(4-N-метилпиридил)порфирина и наночастиц гидроксиапатитаPhotophysical Properties and Efficiency of Singlet Oxygen Formation by a рH-Sensitive Sensitizer Based on Meso-Tetrakis(4-N-Methylpyridyl)Porphyrin and Hydroxyapatite NanoparticlesПархоцМ. В.ParkhatsM. V.

Минск

Minsk

m.parkhots@dragon.bas-net.byЛепешкевичС. В.LepeshkevichS. V.

Минск

Minsk

ПеткевичА. В.PetkevichA. V.

Минск

Minsk

ВеремейчикМ. В.VerameichykM. V.

Минск

Minsk

РогачевА. А.RogachevA. A.

Минск

Minsk

ТереховС. Н.TerekhovS. N.

Минск

Minsk

ТунджелД.TuncelD.

Анкара

Ankara

ДжагаровБ. М.DzhagarovB. M.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиБеларусьB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusBelarusИнститут химии новых материалов НАН БеларусиБеларусьInstitute of Chemistry of New Materials of the National Academy of Sciences of BelarusBelarusБелорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarusИнститут материаловедения и нанотехнологий, Национальный исследовательский центр нанотехнологий, Университет БилькентТурцияInstitute of Materials Science and Nanotechnology, National Nanotechnology Research Center, Bilkent UniversityTurkey202422052024913335343Copyright © Пархоц М.В., Лепешкевич С.В., Петкевич А.В., Веремейчик М.В., Рогачев А.А., Терехов С.Н., Тунджел Д., Джагаров Б.М., 20242024Пархоц М.В., Лепешкевич С.В., Петкевич А.В., Веремейчик М.В., Рогачев А.А., Терехов С.Н., Тунджел Д., Джагаров Б.М.Parkhats M.V., Lepeshkevich S.V., Petkevich A.V., Verameichyk M.V., Rogachev A.A., Terekhov S.N., Tuncel D., Dzhagarov B.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1555

Исследованы фотофизические характеристики и эффективность фотосенсибилизированного образования синглетного кислорода мезо-тетракис(4-N-метилпиридил)порфирином в комплексе с наночастицами гидроксиапатита. Показано, что при взаимодействии порфирина с наночастицами на их поверхности образуются по крайней мере три типа комплексов, характеризующихся различным доступом кислорода к молекулам порфирина. Обнаружено, что вращение пиридильных заместителей порфирина в комплексе с наночастицами гидроксиапатита существенно затруднено, при этом молекулы порфирина на поверхности наночастиц оказываются в менее полярном окружении по сравнению с водой. При образовании комплексов наблюдается падение квантового выхода фотосенсибилизированного образования синглетного кислорода не менее чем в девять раз. Установлено, что уменьшение рН раствора менее 5.0 (pH < 5.0) способствует высвобождению порфирина из наночастиц гидроксиапатита, при этом эффективность образования синглетного кислорода увеличивается, хотя и не достигает значений, характерных для свободного порфирина.

The photophysical properties and efficiency of photosensitized singlet oxygen formation by mesotetrakis(4-N-methylpyridyl)porphyrin in a complex with hydroxyapatite nanoparticles were studied. It was shown that, on surface of hydroxyapatite nanoparticles, at least three types of complexes, characterized by different access of oxygen to porphyrin molecules, are formed. It was found that the rotation of the pyridyl substituents of porphyrin in the complex with hydroxyapatite nanoparticles is significantly hindered, while the porphyrin molecules on the surface of the nanoparticles locates in a less polar environment compared to water. The decrease of the quantum yield of the photosensitized singlet oxygen formation by at least 9 times is observed for the porphyrin in the complex with hydroxyapatite nanoparticles. It has been established that the decreasing of the pH to less than 5.0 (pH < 5.0) promotes the release of the porphyrin from hydroxyapatite nanoparticles, while the efficiency of singlet oxygen formation increases, although it does not reach the values characteristic for free porphyrin.

наночастицы гидроксиапатитамезо-тетракис(4-N-метилпиридил)порфиринсинглетный кислородфотосенсибилизаторhydroxyapatite nanoparticlesmeso-tetrakis(4-N-methylpyridyl)porphyrinsinglet oxygenphotosensitizerРабота выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект № Ф22ТУРЦ-008).ReferencesR. Khalifehzadeh, H. Arami. Adv. Colloid Interface Sci., 279 (2020) 102157(1—20)R. Khalifehzadeh, H. Arami. Adv. Colloid Interface Sci., 279 (2020) 102157(1—20)V. Sokolova, M. Epple. Chem. Eur. J., 27 (2021) 1—19V. Sokolova, M. Epple. Chem. Eur. J., 27 (2021) 1—19M. Epple, K. Ganesan, R. Heumann, J. Klesing, A. Kovtun, S. Neumann, V. Sokolova. J. Mater. Chem., 20 (2010) 18—23M. Epple, K. Ganesan, R. Heumann, J. Klesing, A. Kovtun, S. Neumann, V. Sokolova. J. Mater. Chem., 20 (2010) 18—23D. Huang, B. He, P. Mi. Biomater. Sci., 7 (2019) 3942—3960D. Huang, B. He, P. Mi. Biomater. Sci., 7 (2019) 3942—3960T. Nomoto, S. Fukushima, M. Kumagai, K. Miyazaki, A. de Inoue, P. Mi, Y. Maeda, K. Toh, Y. Matsumoto, Y. Morimoto, A. Kishimura, N. Nishiyama, K. Kataoka. Biomater. Sci., 4 (2016) 826—838T. Nomoto, S. Fukushima, M. Kumagai, K. Miyazaki, A. de Inoue, P. Mi, Y. Maeda, K. Toh, Y. Matsumoto, Y. Morimoto, A. Kishimura, N. Nishiyama, K. Kataoka. Biomater. Sci., 4 (2016) 826—838M. Nakayama, W. Q. Lim, S. Kajiyama, A. Kumamoto, Y. Ikuhara, T. Kato, Y. Zhao. ACS Appl. Mater. Interfaces, 11 (2019) 17759—17765M. Nakayama, W. Q. Lim, S. Kajiyama, A. Kumamoto, Y. Ikuhara, T. Kato, Y. Zhao. ACS Appl. Mater. Interfaces, 11 (2019) 17759—17765V. S. Chirvony, V. A. Galievsky, N. N. Kruk, B. M. Dzhagarov, P.-Y. Turpin. J. Photochem. Photobiol. B, 40 (1997) 154—162V. S. Chirvony, V. A. Galievsky, N. N. Kruk, B. M. Dzhagarov, P.-Y. Turpin. J. Photochem. Photobiol. B, 40 (1997) 154—162E. Izbicka, R. T. Wheelhouse, E. Raymond, K. K. Davidson, R. A. Lawrence, D. Sun, B. E. Windle, L. H. Hurley, D. D. Von Hoff. Cancer Res., 59 (1999) 639—644E. Izbicka, R. T. Wheelhouse, E. Raymond, K. K. Davidson, R. A. Lawrence, D. Sun, B. E. Windle, L. H. Hurley, D. D. Von Hoff. Cancer Res., 59 (1999) 639—644S. Tada-Oikawa, S. Oikawa, J. Hirayama, K. Hirakawa, S. Kawanishi. Photochem. Photobiol., 85 (2009) 1391—1399S. Tada-Oikawa, S. Oikawa, J. Hirayama, K. Hirakawa, S. Kawanishi. Photochem. Photobiol., 85 (2009) 1391—1399А. С. Сташевский, В. А. Галиевский, Б. М. Джагаров. Приборы и методы измерений, 1 (2011) 25—31А. С. Сташевский, В. А. Галиевский, Б. М. Джагаров. Приборы и методы измерений, 1 (2011) 25—31S. V. Lepeshkevich, A. S. Stasheuski, M. V. Parkhats, V. A. Galievsky, B. M. Dzhagarov. J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 120 (2013) 130—141S. V. Lepeshkevich, A. S. Stasheuski, M. V. Parkhats, V. A. Galievsky, B. M. Dzhagarov. J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 120 (2013) 130—141S. V. Lepeshkevich, S. N. Gilevich, M. V. Parkhats, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1864 (2016) 1110—1121S. V. Lepeshkevich, S. N. Gilevich, M. V. Parkhats, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1864 (2016) 1110—1121F. J. Vergeldt, R. B. M. Koehorst, A. V. Hoek, T. J. Schaafsma. J. Phys. Chem., 99 (1995) 4397—4405F. J. Vergeldt, R. B. M. Koehorst, A. V. Hoek, T. J. Schaafsma. J. Phys. Chem., 99 (1995) 4397—4405Б. М. Джагаров, Н. Н. Крук, B. C. Чирвоный, В. А. Галиевский, П. И. Турпен. Успехи химии порфиринов, в 3-х т., 2, под ред. О. А. Голубчикова, СПб, НИИ химии СПбГУ (1999) 50—69Б. М. Джагаров, Н. Н. Крук, B. C. Чирвоный, В. А. Галиевский, П. И. Турпен. Успехи химии порфиринов, в 3-х т., 2, под ред. О. А. Голубчикова, СПб, НИИ химии СПбГУ (1999) 50—69N. N. Kruk, B. M. Dzhagarov, V. A. Galievsky, V. S. Chirvony, P.-Y. Turpin. J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 42 (1998) 181—190N. N. Kruk, B. M. Dzhagarov, V. A. Galievsky, V. S. Chirvony, P.-Y. Turpin. J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 42 (1998) 181—190A. G. Gyulkhandanyan, M. V. Parkhots, V. N. Knyukshto, S. V. Lepeshkevich, B. M. Dzhagarov, A. A. Zakoyana, A. G. Gyulkhandanyan, M. A. Sheyranyan, G. A. Kevorkian, G. V. Gyulkhandanyana. Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care VI, Proc. SPIE, 10685 (2018) 1068504(1—9)A. G. Gyulkhandanyan, M. V. Parkhots, V. N. Knyukshto, S. V. Lepeshkevich, B. M. Dzhagarov, A. A. Zakoyana, A. G. Gyulkhandanyan, M. A. Sheyranyan, G. A. Kevorkian, G. V. Gyulkhandanyana. Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care VI, Proc. SPIE, 10685 (2018) 1068504(1—9)М. В. Пархоц, В. А. Галиевский, А. С. Сташевский, Т. В. Трухачева, Б. М. Джагаров. Опт. и спектр., 107 (2009) 1026—1032М. В. Пархоц, В. А. Галиевский, А. С. Сташевский, Т. В. Трухачева, Б. М. Джагаров. Опт. и спектр., 107 (2009) 1026—1032Б. М. Джагаров, Е. С. Жарникова, В. А. Галиевский, А. С. Сташевский, М. В. Пархоц. Изв. вузов. Физика, 64 (2021) 22—29Б. М. Джагаров, Е. С. Жарникова, В. А. Галиевский, А. С. Сташевский, М. В. Пархоц. Изв. вузов. Физика, 64 (2021) 22—29B. Röder, M. Büchner, I. Rückmanna, M. O. Senge. Photochem. Photobiol. Sci., 9 (2010) 1152—1158B. Röder, M. Büchner, I. Rückmanna, M. O. Senge. Photochem. Photobiol. Sci., 9 (2010) 1152—1158M. O. Senge, S. Macgown, J. O’Brien. Chem. Comm. (Camb.), 51 (2015) 17031—17063 [21] E. I. Zenkevich. Macroheterocycles, 7 (2014) 103—121M. O. Senge, S. Macgown, J. O’Brien. Chem. Comm. (Camb.), 51 (2015) 17031—17063 [21] E. I. Zenkevich. Macroheterocycles, 7 (2014) 103—121V. S. Chirvony, I. V. Avilov, A. Yu. Panarin, V. L. Malinovskii, V. A. Galievsky. Chem. Phys. Lett., 434 (2007) 116—120V. S. Chirvony, I. V. Avilov, A. Yu. Panarin, V. L. Malinovskii, V. A. Galievsky. Chem. Phys. Lett., 434 (2007) 116—120

The authors declare that there are no conflicts of interest present.