Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 8 · BIOMEDICAL RADIO ELECTRONICS

Диагностический измерительный стенд для исследования спектрально-люминесцентных свойств малотоксичных фотосенсибилизаторов на основе комплексов порфиринов с иттербием

V.M. Markushev1, V.D. Rumiantseva2, I.P. Shilov2, A.S. Gorshkova2

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Fryazino Branch of Kotelnikov IRE RAS, Friazino, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.8.19 UDC 616.073, 547.979.733 EDN VAQIQI

Abstract

Porphyrins are known to have an ability to accumulate in malignant tumors, which had led to their use in photodynamic cancer therapy. As for early cancer diagnostics, photosensitizers based on metal (in particular lanthanide) complexes of porphyrins, seem to be the most promising. Among the lanthanides, the ytterbium ion has the highest internal quantum yield (up to 4%), which is why its low-toxic porphyrins complexes may be used in NIR-luminescent diagnostics. The laser measuring test-bench with excitation in visible range of spectrum (wavelength ~ 530 nm) designed for the analysis of spectral-luminescent and kinetics characteristics of ytterbium porphyrin complexes, was developed. Photophysical properties of lanthanide porphyrin complexes emitting in NIR-spectral range, are considered. The DMSO solvent influence on the ytterbium ion luminescence was studied in comparison with aqueous solutions. It was shown that the luminescence intensity greatly increases with DMSO concentration increase. Yb-porphyrin сomplexes in DMSO solution with concentration of 20-30%, allowed in medicine, are of practical interest concerning intravenous injections. For such DMSO concentrations Yb luminescence lifetime is ~ 5-10 μs. A lifetime for complex of 5,10,15,20-tetra(1-N-( p -fluorophenyl)-3( o -chlorophenyl)pyrazol-4-yl)porphyrin was found to be about 20 μs, which is the most high luminescence lifetime among ytterbium complexes synthesized earlier. In the future, this can lead to a significant reduction in а drug dose with а possible saving of diagnostic contrast ratio values.

  • измерительный стенд
  • люминесценция
  • БИК-люминесцентная диагностика
  • иттербиевые комплексы порфиринов
  • measuring stand
  • luminescence
  • near infrared luminescent diagnostics
  • ytterbium complexes of porphyrins
Аннотация (на русском)

Диагностический измерительный стенд для исследования спектрально-люминесцентных свойств малотоксичных фотосенсибилизаторов на основе комплексов порфиринов с иттербием

Представлены результаты разработки диагностического высокочувствительного лазерного измерительного стенда для изучения спектрально-люминесцентных и кинетических характеристик наноразмерных малотоксичных фотосенсибилизаторов на основе комплексов порфиринов с иттербием. Исследованы спектральные свойства некоторых образцов иттербиевых комплексов порфиринов, перспективных для диагностики опухолей.

For citation

Markushev V.M., Rumiantseva V.D., Shilov I.P., Gorshkova A.S. Диагностический измерительный стенд для исследования спектрально-люминесцентных свойств малотоксичных фотосенсибилизаторов на основе комплексов порфиринов с иттербием // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.8.19

References

  1. Comby S., Bunzli J. Lanthanide near-infraredluminescence in molecular probes and devices // Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Elsevier Science, Amsterdam, 2007, Vol. 37, pp. 217-470.
  2. Bulach V., Sguerra F., Mir Wais Hosseini. Porphyrin lanthanide complexes for NIR emission // Coordination Chemistry Review, 2012, Vol. 256, pp. 1468-1478.
  3. Armelao L., Quici S. and et al. Design of luminescent lanthanide complexes: From molecules to highly efficient photo-emitting materials // Coordination Chemistry Review, 2010, Vol. 254, pp. 487-505.
  4. Ivanov A.V., Rumyantseva V.D., Shchamkhalov K.S., Shilov I.P. Luminescence Diagnostics of Malignant Tumors in the IR Spectral Range Using Yb-Porphyrin Metallocomplexes // Laser Phys., 2010, Vol. 20, No. 12, pp. 2056-2065.
  5. Градюшко А.Т., Цвирко М.П. Вероятность интеркомбинационных переходов в молекулах порфиринов и металлопорфиринов // Оптика и спектроскопия, 1971, Т. 31, № 4, С. 548-556.
  6. Болдырев К.Н., Попова М.Н., Безматерных Л.Н., Беттинелли М. Неэквивалентные центры Yb в одноцентровых лазерных кристаллах YYbAl(BO) // Квантовая электроника, 2011, Т. 41, № 2, С. 120-124.
  7. Павлович В.С., Луговский А.П., Сагайдак Д.И., Ступак А.П. Фотофизические свойства порошка и растворов N-(n-метоксифенил)-4-октиламино-1,8-нафталимида // Ж. прикладной спектроскопии, 2013, Т. 80, № 4, С. 539-544.