Флуоресцентные методы для анализа биоаналитов (биоактивные вещества)

Еще студентом О. Raab проводил свои исследования под руководством von Тappeiner. Он дал высокую оценку открытию О. Raab и предположил, что это явление может иметь применение в медицинской практике. Следует отметить, что позже по его инициативе это направление получило свое дальнейшее развитие.
Именно фон Тапинер впервые ввел термин «фотодинамическое действие», который используется до настоящего времени [8]. Кроме того, Tappeiner и A. Jesionek всего лишь через несколько лет после открытия этого явления, в 1903 г. были предприняты первые попытки клинического применения метода фотодинамической терапии для лечения онкологических больных.
В 1920‑е годы среди многих свойств злокачественных опухолей была отмечена их способность накапливать порфирины, проявляющие флюоресцирующие свойства под воздействием ультрафиолетового излучения. Свою лепту в становление метода флуоресцентной диагностики внесли наблюдения, сделанные в 1924 г. A. Polikard и H. Auler, G. Banzer в 1942 г. [10]. Дальнейшее изучение фотодинамического эффекта способствовало возникновению в медицине нового направления – фотодинамической терапии злокачественных опухолей.
В 1960‑е годы начинается новый современный этап в развитии изучения фотодинамического явления (исследования R. Lipson и др.). Однако начало широкого использования рассматриваемого метода в клинической онкологии относится к концу семидесятых годов прошлого столетия. Эту тематику успешно разрабатывали Kelly J. F., Shell M. E.; Dougherty T. J., Kaufman J. E., Goldfarb A., KonakaC., KatoH., OkitsuH. и др. [11].
В России, в Московском научно‑исследовательском онкологическом институте имени П. А. Герцена (МНИОИ), экспериментальные исследования в области флуоресцентной диагностики были начаты в начале 1980‑х гг. и в 1984 г. были доложены первые результаты данных работ [10]. Однако, несмотря на многолетние экспериментальные исследования, флуоресцентный метод диагностики получил развитие в клинике только с 1992 г.
Длительное отсутствие опыта клинического изучения метода было связано с высокой стоимостью зарубежных фотосенсибилизаторов порфиринового ряда, которые до настоящего времени являются наиболее распространенными препаратами для флуоресцентной диагностики, а также отсутствием отечественных фотосенсибилизаторов и лазерной аппаратуры [11].
В начале 1990‑х гг. была создана лекарственная форма первого отечественного фотосенсибилизатора. Через два года, в 1994 г., были начаты клинические испытания фотосенсибилизатора второго поколения [10]. В настоящее время в клинической практике успешно применяются фотосенсибилизаторы третьего поколения.
Развитие и совершенствование метода флуоресцентной диагностики на современном этапе в медицине осуществляется по двум приоритетным направлениям:
1) разработка и внедрение в практику новых препаратов – фотосенсибилизаторов; совершенствование методики флуоресцентной диагностики;
2) глубокое и всестороннее изучение фармакокинетики и особенностей распределения препаратов внутри ткани.
Вместе с тем сегодня перед медициной стоят проблемы: для дальнейшего совершенствования метода фотодинамической терапии требуется поиск новых фотосенсибилизаторов, обладающих более высокой фотоактивностью, опухолетропностью, способностью к возбуждению в ближнем инфракрасном диапазоне спектра; создание высокочувствительной и надежной диагностической и терапевтической аппаратуры [10-12].
Внедрению метода флуоресцентной диагностики в России способствовало создание отечественной диагностической и терапевтической аппаратуры. Последний фактор наряду с наличием отечественных фотосенсибилизаторов делает метод не только высокоэффективным по ряду показаний, но также и экономически целесообразным.

Заключение

В заключение следует отметить, что с момента открытия спонтанного сверхслабого свечения растений Л. Колли (1954) и тканей органов животных Б. Н. Тарусовым (1961) задачи практического применения флуоресцентных методов претерпели значительные изменения. На начальных этапах использования сверхслабого свечения в биологии многих ученых привлекало спонтанное свечение различных биообъектов.
Соответственно, основным требованием к люминометрам была высокая чувствительность прибора. С развитием представлений о механизме биохемифлуоресценции стало очевидным, что практически невозможно учесть или количественно оценить вклад всех факторов в спонтанное свечение. Наряду с этим накапливалась информация об индукторах флуоресценции и количественной зависимости эмиссии света в хемифлуоресцентных реакциях от концентрации реагирующих веществ. Наиболее изучена в настоящее время индуцированная флуоресценция, электрофлуоресценция и др., с помощью которой стало возможным не только изучать, но и моделировать окислительно-восстановительные процессы, происходящие в биологических объектах, по изменению интенсивности свечения в процессе реакции.
Благодаря экспрессности, чувствительности, возможности автоматизации измерения и компьютерной обработке полученных результатов флуоресцентные методы находят все более широкое применение для решения практических задач в биологии, медицине и пищевой промышленности.



Список литературы

Мельников Б.Н. Виноградова Г.И. Применение красителей. Учеб. для вузов. - М.: Химия, 1986. - 240 с.
Чекалин М.А., Пассет Б.В., Иоффе Б. А. Технология органических красителей и промежуточных продуктов: Учебное пособие для техникумов.- 2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1980. - 472 с.
Донченко Л.В. Безопасность пищевой продукции: Учебник. / Л.В. Донченко, В.Д. Надытка. – 2-е изд. – М.: Дели принт, 2005. – 348 с.
Нечаев А.П. Пищевая химия / А.П. Нечаев. – СПб.: ГИОРД, 2001. – 592 с.
Барашков Н.И. Флуоресцентный анализ на службе здоровья / Н.И. Барашков. - М.: Наука, 1985. – 95 с.
Кириллов В.В. Современные спектральные методы анализа, используемые в пищевой промышленности / В.В. Кирилов. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2006. – 99 с.
Болотов В., Нечаев А., Сарафанова Л. Пищевые красители. Классификация, свойства, анализ, применение. – М.: ГИОРД, 2008. – 240 с.
Бородкин В. Ф. Химия красителей.- М.: Химия, 1981. - 248 с.
Овербергер Ч.Дж., Анселм Ж-П., Ломбардино Дж.Г. Органические соединения со связями «азот - азот». - Л.:, Химия, 1970. - 128 с.
Орлова О. В., Фомичева Т. Н. Технология лаков и красок: Учебник для техникумов. - М.: Химия, 1990. - 384 с.
Акчурин С.В. Использование флуоресцентных методов для изучения динамики белков и липидов в аспекте современной биотехнологии ветеринарных препаратов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2008. № 7. С. 5-8.
Суходол С.С. Флуоресцентные методы в криминалистике. В сборнике: Альманах-2016. Международная академия авторов научных открытий и изобретений волгоградское отделение, российская академия естественных наук, европейская академия естественных наук, волгоградская академия МВД Российской Федерации. Волгоград, 2016. С. 324-330.











2


Рис. 1 Энергетическая модель люминесценции

г

д

а

б

в

г

Ен – основное (нормальное)
энергетическое состояние

Ев – возбуждённое
энергетическое состояние

2 подуровни
1 основного уровня
0

Ев0 ( Ев1 ( Ев2

Рис. 2 Спектры поглощения (1)
и флюоресценции (2)



Рис. 3. Зависимость интенсивности флюоресценции от концентрации флюоресцирующего вещества

а)

б)

Рис. 4 Влияние длины волны возбуждающего излучения на выход (а) и интенсивность (б) флюоресценции.