Определение кинетических характеристик диссоциации комплексов мета-тетра(гидроксифенил)хлорина и сополимера декстран-поли-N-изопропилакриламида методом флуоресцентной спектроскопии

С использованием методов флуоресцентной спектроскопии исследована способность термочувствительного сополимера декстран-поли-N-изопропилакриламида (Д-ПNИПАМ) связывать и высвобождать фотосенсибилизатор (ФС) мета-тетра(гидроксифенил)хлорин (мТГФХ). Показано, что эффективность сорбции молекул мТГФХ сополимером зависит от его фазового состояния: при температуре ˂34—35 °С мТГФХ эффективно захватывается Д-ПNИПАМ (сополимер в глобулярной конформации), но при температурах ˃34—35 °С ФС практически не адсорбируется на Д-ПNИПАМ (сополимер в клубкообразной конформации). Методом динамического рассеяния света показано наличие дополнительных структурных перестроек в глобуле Д-ПNИПАМ под действием высоких температур (˃45 °С). Проведено сравнение скоростей диссоциации мТГФХ из комплексов с Д-ПNИПАМ, формировавшихся в диапазоне температур 37—60 °С, рассчитаны константы скорости выхода мТГФХ из полимерной глобулы. Показано, что высокая температура комплексообразования (45—60 °С) мТГФХ с Д-ПNИПАМ приводит к увеличению практически в два раза скорости выхода молекул ФС из состава глобулы сополимера при физиологических температурах по сравнению с аналогичными комплексами, образованными при температуре 37—40 °С. Проведена оценка времени, необходимого для термоиндуцируемых структурных перестроек в Д-ПNИПАМ. Переход глобула–клубок в молекуле Д-ПNИПАМ, вызванный снижением температуры ˂34—35 °С, осуществляется менее чем за 1 мин, в то время как для обратимости конформационных изменений в глобуле сополимера при повышении температуры среды ˃45 °С требуется ~150 мин. Полученные результаты позволяют предположить, что термозависимые конформационные перестройки в сополимере Д-ПNИПАМ могут быть использованы для эффективной регуляции скорости диссоциации ФС в клеточных и тканевых системах.

1. W. Jiang, M. Liang, Q. Lei, G. Li, S. Wu. Cancers, 15, N 3 (2023) 585

2. D. Aebisher, J. Szpara, D. Bartusik-Aebisher. Int. J. Mol. Sci., 25, N 15 (2024) 8258

3. Z. Huang. Technol. Cancer Res. Treat., 4, N 3 (2005) 283—293

4. H. Abrahamse, M. R. Hamblin. Biochem. J., 473, N 4 (2016) 347—364

5. A. Wiehe, M. O. Senge. Photochem. Photobiol., 99, N 2 (2023) 356—419

6. A. M. C. Ibarra, R. B. Cecatto, L. J. Motta, L. J. Motta, A. L. Dos Santos Franco, D. de Fatima Teixeira da Silva, F. D. Nunes, M. R. Hamblin, M. F. S. D. Rodrigues. Lasers Med. Sci., 37 (2022) 1441—1470

7. I. Yakavets, M. Millard, V. Zorin, H.-P. Lassalle, L. Bezdetnaya. J. Control. Release, 28, N 304 (2019) 268—287

8. A. Escudero, C. Carrillo-Carrión, M. C. Castillejos, E. Romero-Ben, C. Rosales-Barrios, N. Khiar. Mater. Chem. Front., 5, N 10 (2021) 3788—3812

9. Z. Wang, F-J. Xu, B. Yu. Front. Bioeng. Biotechnol., 9 (2021) 783354

10. S. Throat, S. Bhattacharya. Adv. Polymer Technol., 2024 (2024) 444990

11. X. Xu, Y. Liu, W. Fu, M. Yao, Z. Ding, J. Xuan, D. Li, S. Wang, Y. Xia, M. Cao. Polymers, 12, N 3 (2020) 580

12. N. Kutsevol, Y. Kuziv, V. Zorin, I. Kravchenko, T. Zorina, A. Marynin, L. Bulavin. Ukrainian J. Physics, 65, N 7 (2020) 638—646

13. I. Kablov. Y. Kuziv. Abs. 63 Int. Conf. for Students of Physics and Natural Sciences “Open Readings 2020” [electronic resource], 17–20th March 2020, Vilnius, Publishing Centre of the University of Vilnius (2020) 497

14. L. Tang, L. Wang, X. Yang, Y. Feng, Y. Li, F. Wei. Prog. Mat. Sci., 115 (2021) 100702

15. C. Vasile, R. P. Dumitriu, C. N. Cheaburu, A. M. Oprea. Appl. Surface Sci., 256, N 3 (2009) S65—S71

16. Z. Ayar, M. Shafieian, N. Mahmoodi, O. Sabzevari, Z. Hassannejad. J. Appl. Polym. Sci., 138, N 40 (2021) e51167

17. D. Van Duinen, H.-J. Butt, R. Berger. Langmuir, 35, N 48 (2019) 15776—15783

18. H. Ren, X. P. Qiu, Y. Shi, P. Yang, F. M. Winnik. Macromolecules, 53, N 13 (2020) 5015—5648

19. V. Chumachenko, N. Kutsevol, Y. Harahuts, M. Rawiso, A. Marinin, L. Bulavin. J. Mol. Liquids, 235 (2017) 77—82

20. I. Yakavets, I. Yankovsky, L. Bezdetnaya, V. Zorin. Dyes and Pigments, 137 (2017) 299—306

21. И. В. Яковец, И. В. Янковский, И. И. Хлудеев, H. Lassalle, Л. Н. Бездетная, В. П. Зорин. Журн. прикл. спектр., 84, № 6 (2017) 953—960 [I. Yakavets, I. Yankovsky, I. Khludeyev, H. Lassalle, L. Bezdetnaya, V. Zorin. J. Appl. Spectr., 84, N 6 (2017) 1030—1036]

22. И. В. Коблов, И. Е. Кравченко, Т. Е. Зорина, В. Каскех, В. П. Зорин. Журн. прикл. спектр., 92, № 1 (2025) 13—21 [I. V. Koblov, I. E. Kravchenko, T. E. Zorina, V. Kaskeh, V. P. Zorin. J. Appl. Spectr., 92, N 1 (2025) 8—15]

23. K. Tauer, D. Gau, S. Schulze, A. Vonlkel, R. Dimova. Colloid. Polym. Sci., 287 (2009) 299—312

24. S. Luo, J. Xu, Z. Zhu, C. Wu, S. Liu. J. Phys. Chem., 110, N 18 (2006) 9132—9139

25. D. Portehault, L. Petit, D. Hourdet. Soft Matter, 6 (2010) 2178—2186

26. N. Xue, X.-P. Qiu, Y. Chen, T. Satoh, T. Kakuchi, F. M. Winnik. J. Poly. Sci., B: Polym. Phys., 54, N 20 (2016) 2059—2068

27. И. В. Коблов, И. Е. Кравченко, Т. Е. Зорина, В. Каскех, В. П. Зорин. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 2 (2024) 30—37

28. M. J. Johnston, S. C. Semple, S. K. Klimuk, K. Edwards, M. L. Eisenhardt, E. C. Leng, G. Karlsson, D. Yanko, P. R. Cullis. Biochim. Biophys. Acta, 1758, N 1 (2006) 55—64