Фотоиндуцированная диссоциация

Имеет место при фотодинамической терапии.

Еще в начале 20-го века было обнаружено, что раковая клетка обладает одним чрезвычайно интересным свойством – она может селективно накапливать и некоторое время удерживать окрашенные вещества, как находящиеся в организме, так и вводимые в него извне. Возникла идея воздействовать на этот участок излучением с длиной волны, возбуждающей лишь данное соединение, причем так, чтобы энергия излучения была бы достаточно малой – не повреждала находящихся рядом здоровых клеток. Эта идея была впервые реализована в 1978 году американским профессором Т.Догерти, который сообщил об успешном лечении 25 пациентов. В дальнейшем метод фотодинамической терапии получил развитие в Англии, Франции, ФРГ, Италии, Японии, Китае, а с 1992 года в нашей стране.

Развитие и становление фотодинамической терапии рака тесно связано с разработкой первых сенсибилизаторов на основе порфиринов. Наиболее перспективным из них оказался гематопорфирин. Он представляет собой полученный из крови пигмент, который обладает способностью накапливаться в раковых клетках. Производные гематопорфирина при облучении образуют синглетный кислород. Он образует гидроксилрадикалы, которые реагируют с органическими молекулами и поэтому могут разрушать клетку. Это явление положено в основу фотодинамической терапии рака. В качестве светочувствительного вещества (фотосенсибилизатора) чаще используется дигематопорфиринэфир, который хорошо накапливается в больных клетках.

В нашей стране во второй половине 80-х гг. был разработан первый отечественный сенсибилизатор. Он прошел клиническую проверку и с 1996 г. разрешен для медицинского применения (Москва, Научный центр лазерной медицины).

Основные преимущества фотодинамической терапии рака заключаются в следующем.

– При фотодинамической терапии разрушаются раковые клетки и не повреждаются здоровые ткани, в том числе коллагеновые волокна – каркасные структуры тканей и органов. Благодаря этому, после фотодинамической терапии, когда опухоль разрушена, нормальные клетки при своем размножении заполняют каркас органа. Это особенно важно для тонкостенных и трубчатых органов (желудок, кишки, пищевод, трахея и т.п.), так как предотвращает прободение.

– Высокая селективность (сенсибилизатор избирательно накапливается в опухоли, отношение концентраций в опухоли и нормальной ткани у используемых сегодня препаратов – от 3 до 10).

– Медикамент не токсичен.

– Используется для диагностики (по флюоресценции) и терапии.

– Позволяет избежать общего (системного) воздействия на организм, по сравнению с химиотерапией.

– Имеет низкую стоимость.

Недостаткифотодинамической терапии рака заключаются в следующем.

– Возникновение светочувствительности кожи.

– Невозможность системного применения (например, при лейкемии).

– Глубина проникновения излучения ограничена.

– Возможна боль после воздействия из-за воспалительного процесса и некроза опухоли.

– Для пациента основной проблемой применения фотодинамической терапии является то, что он должен находиться несколько дней в темном помещении, поскольку используемые в фотодинамической терапии вещества не являются настолько специфичными, чтобы накапливаться только в раковых клетках. Если пациент попадает под прямое солнечное облучение или под свет люминесцентной лампы, то повреждение получит все тело. Через 2-3 дня концентрация фотосенсибилизатора в нормальной биоткани уменьшается настолько, что пациент снова может иметь прямой контакт с дневным светом.

В настоящее время используются фотосенсибилизаторы второго поколения – на базе пигментов, основой которых является хлорофилл.

Основные требования, предъявляемые к сенсибилизаторам:

– высокая селективность в отношении раковых клеток и нормальных тканей,

– сенсибилизаторы должны обладать низкой токсичностью и легко выводиться из организма,

– слабо накапливаться в коже,

– быть устойчивыми при хранении и введении в организм,

– обладать хорошей люминесценцией для надежной диагностики,

– иметь высокий квантовый выход триплетного состояния с энергией, не меньшей 94 кДж/моль,

– иметь интенсивный максимум поглощения в области 660 – 900 нм (для воздействия на обширные и глубоко расположенные опухоли).

Основные исследования в области фотодинамической терапии идут в следующих направлениях:

– углубление понимания фотохимических процессов,

– фотодинамическая дозиметрия,

– новые медикаменты, новые формы применения медикаментов,

– новые источники излучения, новые системы доставки излучения,

– новые области применения (вирусные заболевания, псориаз и др.),

– применение в офтальмологии для лечения опухолей,

– комплексная терапия – гипертермия, фотодинамическая терапия, химиотерапия.

Основное ограничение метода фотодинамической терапии – глубина действия лазерного излучения. Используемые фотосенсибилизаторы в основном имеют спектр фотодинамического воздействия с максимумами в области 620 – 690 нм. Проницаемость для излучения биологических тканей в этом диапазоне составляет несколько миллиметров. Известно, что максимальная проницаемость тканей находится в дальней красной и ближней ИК области 750 – 1500 нм и соответствует диапазону генерации эффективных, надежно работающих и доступных лазеров. Создание и внедрение фотосенсибилизаторов, обеспечивающих эффективную генерацию синглетного кислорода в этой области спектра, могло бы существенно расширить сферу применения фотодинамической терапии.

В настоящее время проводится направленный поиск таких фотосенсибилизаторов среди производных хлоринов, бактериохлоринов, пурпуринов, бензопорфиринов, тексафиринов, этиопурпуринов, нафтало- и фталоцианинов. При этом особый интерес представляют фотосенсибилизаторы, обладающие способностью не только быстро накапливаться в опухолях, но и с высокой скоростью распадаться. Предполагается, что со временем, как это принято в химиотерапии опухолей, будет создан банк препаратов адресного спектра применения, адаптированных к определенным формам рака.

В фотодинамической терапии используют излучение с плотностью мощности q = 400 – 800 мВт/см². Облучение проводится 15 – 20 мин.

Основные типы лазеров, использующихся для проведения фотодинамической терапии: на красителе с накачкой аргоновым лазером, на парах меди, на парах золота, КТР-лазер, 532 нм (зеленый), лазер на гранате с неодимом 2-ая гармоника – 670 нм (от 1,34 мкм), диодные лазеры.