System modelowy oparty na sacharydach do badania właściwości fotofi zycznych oraz generowania tlenu singletowego

Barbara Smolak, Klaudia Dynarowicz, Dorota Bartusik-Aebisher, Adrian Truszkiewicz, David Aebisher, Aleksandra Kawczyk-Krupka, Wiesław Guz: System modelowy oparty na sacharydach do badania właściwości fotofi zycznych oraz generowania tlenu singletowego przez zieleń indocyjaninową, 15, 2026, 457-472.

Streszczenie

Wprowadzenie. Zieleń indocyjaninowa (ICG) jest klinicznie zatwierdzonym barwnikiem fluorescencyjnym w zakresie bliskiej podczerwieni, stosowanym w diagnostyce medycznej, m.in. w obrazowaniu naczyń, ocenie perfuzji tkanek oraz w procedurach chirurgicznych wspomaganych fl uorescencją. Była ona również badana jako fotouczulacz w zastosowaniach fotochemicznych, gdzie jej aktywność wiąże się z procesami przeniesienia energii indukowanymi światłem, prowadzącymi do powstawania reaktywnych form tlenu, w tym tlenu singletowego. Właściwości fotofi zyczne ICG silnie zależą od mikrośrodowiska, a w układach wodnych barwnik łatwo ulega agregacji oraz degradacji fotofi zycznej. Immobilizacja ICG w matrycach opartych na sacharydach stanowi potencjalną strategię stabilizacji jego odpowiedzi optycznej oraz zachowania aktywności fotouczulającej. Celem niniejszej pracy było zbadanie absorpcji, fluorescencji oraz generowania tlenu singletowego przez ICG immobilizowaną w cienkowarstwowych strukturach sacharydowych w warunkach ograniczenia powierzchniowego.

Metody. Próbki cienkowarstwowe przygotowano poprzez wprowadzenie ICG do prostej matrycy sacharydowej opartej na sacharozie i syropie kukurydzianym. Widma absorpcji oraz fl uorescencji w stanie stacjonarnym rejestrowano za pomocą spektroskopii UV– VIS oraz fl uorescencyjnej, natomiast generowanie tlenu singletowego oceniano poprzez bezpośrednią detekcję jego charakterystycznej fosforescencji w bliskiej podczerwieni z wykorzystaniem techniki TCSPC (time-correlated single-photon counting). Pomiary wykonano dla sześciu niezależnie przygotowanych próbek, z powtórzeniami zapewniającymi wysoką powtarzalność wyników.

Wyniki. Filmy ICG–sacharydowe wykazywały stabilne maksimum absorpcji w okolicy 790 nm oraz maksimum fluorescencji przy 830 nm, przy bardzo dobrej zgodności profi li widmowych pomiędzy wszystkimi próbkami. Co istotne, konsekwentnie obserwowano wyraźne pasmo fosforescencji tlenu singletowego w zakresie 1260–1270 nm, co stanowi bezpośredni dowód eksperymentalny, że immobilizacja ICG w cienkich filmach sacharydowych nie hamuje zdolności do generowania tlenu singletowego. Obserwowane cechy widmowe wskazują na skuteczną stabilizację barwnika oraz ograniczenie wygaszania związanego z agregacją.

Wnioski. Cienkowarstwowe matryce sacharydowe stanowią proste i powtarzalne środowisko, w którym charakterystyczne właściwości optyczne i fotochemiczne zieleni indocyjaninowej mogą być zachowane w warunkach ograniczenia powierzchniowego. Przedstawiony układ należy traktować jako model powierzchniowy do badań fotochemicznych immobilizowanych fotouczulaczy, a nie jako bezpośredni odpowiednik warunków in vivo, gdzie zachowanie ICG jest determinowane przez wiązanie z białkami oraz selektywność biologiczną.

Słowa kluczowe: zieleń indocyjaninowa, fluorescencja, absorpcja, matryca sacharydowa, tlen singletowy, fotochemia, terapia fotodynamiczna