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
2025, № 6 · BIOMEDICAL RADIO ELECTRONICS

Study of photocytotoxicity and dark cytotoxicity of the Yb complex of 2,4-di(α-methoxyethyl)deuteroporphyrin IX for biomedical photonics purposes

I.P. Shilov1, Y.V. Alekseev2, A.V. Ivanov2,3, V.D. Rumyantseva1,4

1 Fryazino Branch of Kotelnikov IRE RAS, Friazino, Russia
2 «Skobelkin Scientific and Practical Center of Laser Medicine» FMBA of Russia, Moscow, Russia
3 «N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology» of the Russian Ministry of Health, Moscow, Russia
4 MIREA - Russian Technological University, Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.6.13 UDC 628.953.2 EDN TMPMLB

Abstract

The photocytotoxicity and dark toxicity of the Yb complex of 2,4-di(α-methoxyethyl)deuteroporphyrin IX (Yb-DMDP) were studied to determine the prospects for its further application in biomedical photonics. The parameters of Yb-DMDP intrinsic cytotoxicity (dark) and photocytotoxicity were determined using the MTT assay. For dark cytotoxicity, the 50% survival rate of cancer cells (IC50) was 10-5.15 mol/L for Skov-3 cells, and for phototoxicity, the IC50 was 10-5.53 mol/L. Thus, it has been shown that the Yb-DMDP compound has moderate intrinsic (dark) toxicity and insignificant photocytotoxicity compared to the drug «Photoditazine», which is widely used in clinical practice. Low photocytotoxicity will allow the Yb-DMDP effective use in the processes of IR-luminescent diagnostics of tumors, and moderate dark cytotoxicity, apparently, can make it possible to use it in antimicrobial therapy without photoexcitation.

  • photocytotoxicity
  • Dark cytotoxicity
  • ytterbium porphyrin complex
  • MTT assay
  • cell irradiation stand
  • photosensitizers
  • photodynamic effect
Аннотация (на русском)

Изучение фотоцитотоксичности и темновой цитотоксичности Yb-комплекса 2,4-ди(α-метоксиэтил)дейтеропорфирина IX для целей биомедицинской фотоники

Проведено исследование фотоцитотоксичности и темновой токсичности Yb-комплекса 2,4-ди(α-метоксиэтил)дейтеропорфирина IX (Yb-ДМДП) для определения дальнейших перспектив его применения в биомедицинской фотонике. МТТ-методом были определены параметры собственной цитотоксичности (темновой) и фотоцитотоксичности Yb-ДМДП. Для темновой цитотоксичности значение параметра 50% выживаемости раковых клеток (IC50) составляла 10-5,15 моль/л для клеток Skov-3, а для фототоксичности значение IC50 составляла 10-5,53 моль/л. Таким образом показано, что соединение Yb-ДМДП обладает умеренной собственной (темновой) токсичностью и незначительной фотоцитотоксичтностью по сравнению с широко применяемым в клинической практике препаратом «Фотодитазин» Низкая фотоцитотоксичность позволит эффективно использовать Yb-ДМДП в процессах ИК-люминесцентной диагностики опухолей, а умеренная темновая цитотоксичность, по всей видимости, может дать возможность его применения в антимикробной терапии без фотовозбуждения.

For citation

Shilov I.P., Alekseev Y.V., Ivanov A.V., Rumyantseva V.D. Study of photocytotoxicity and dark cytotoxicity of the Yb complex of 2,4-di(α-methoxyethyl)deuteroporphyrin IX for biomedical photonics purposes // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.6.13

References

  1. Алексеев Ю. В., Ширяев В. С., Шевченко И. В., Шветский Ф. М. Обоснование и перспективы применения продуктов фотолиза фотосенсибилизаторов хлоринового ряда для антимикробной терапии в клинической практике // Медицинская физика. - 2024. - №. 3. - С. 92-101. https://doi.org/10.52775/1810-200X-2024-103-3-92-101
  2. da Fonseca A. S., de Paoli F., Mencalha A. L. Photodynamic therapy for treatment of infected burns // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. - 2022. - V. 38. - P. 102831. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2022.102831
  3. Suvorov N. V., Shchelkova V. V., Rysanova E. V. et al. New cationic chlorin as potential agent for antimicrobial photodynamic therapy // Biomedical Photonics. - 2024. - V. 13. - №. 3. - P. 14-19. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2024-13-3-14-19
  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. - V. 20. - №. 12. - P. 2056-2065. https://doi.org/10.1134/S1054660X10220032
  5. Алексеев Ю. В., Рябов М. В., Дуванский В. А. и др. Клинические аспекты применения иттербиевых комплексов порфиринов для визуализации новообразований в дерматологии // Клиническая дерматология и венерология. - 2022. - Т. 21. - №. 3. - С. 326-332. https://doi.org/10.17116/klinderma202221031326
  6. Шилов И. П., Румянцева В. Д., Алексеев Ю. В., Иванов А. В. Иттербиевые комплексы порфиринов в люминесцентной диагностике и тераностике рака // Известия РАН. Серия физическая. - 2020. - Т. 84. - №. 11. - С. 1643-1647. https://doi.org/10.31857/S0367676520110253
  7. Шилов И. П., Румянцева В. Д., Горшкова А. С., Иванов А. В. О возможности использования иттербиевого комплекса 2,4-ди(a-метоксиэтил)дейтеропорфирина IX для тераностики новообразований поверхностной локализации // Журнал радиоэлектроники. - 2024. - №. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.4.3
  8. Kwong W. L., Sun R. W. Y., Lok C. N. et al. An ytterbium (III) porphyrin induces endoplasmic reticulum stress and apoptosis in cancer cells: cytotoxicity and transcriptomics studies // Chemical Science. - 2013. - V. 4. - №. 2. - P. 747-754. https://doi.org/10.1039/C2SC21541A
  9. Алексеев Ю. В., Давыдов Е. В., Пономарев Г. В. и др. Перспективы применения продуктов фотолиза 2,4-ди(1-метоксиэтил)дейтеропорфирина IX (димегина) в клинической практике // Российский биотерапевтический журнал. - 2016. - Т. 15. - №. 1. - С. 6.
  10. Бондаренко В. М., Алексеев Ю. В., Миславский О. В., Пономарев Г. В. Перспективы применения динатриевой соли 2,4-ди(1- метоксиэтил)дейтеропорфирина IX ("димегина") для фотодинамической терапии неонкологических заболеваний // Биомедицинская химия. - 2014. - Т. 60. - №. 3. - С. 338-347. http://dx.doi.org/10.18097/PBMC20146003338