Fotofizyczna i fotochemiczna kontrola właściwości porfirynowych i chlorynowych układów fotouczulaczy pod kątem potencjalnych zastosowań w terapii fotodynamicznej i fototermicznej

Abstract

Terapia fotodynamiczna (PDT) jest jedną z klinicznie stosowanych metod leczenia nowotworów oraz wybranych schorzeń nienowotworowych, której działanie opiera się na generowaniu reaktywnych form tlenu, w szczególności tlenu singletowego, przez fotosensybilizatory aktywowane światłem. Skuteczność procesu fotodynamicznego zależy bezpośrednio od właściwości fotofizycznych zastosowanego fotosensybilizatora, obejmujących zdolność do tworzenia długożyjących stanów wzbudzonych oraz efektywnego przekazywania energii do cząsteczkowego tlenu. Pomimo wysokiego potencjału terapeutycznego wielu fotosensybilizatorów porfirynowych i chlorynowych, ich praktyczne zastosowanie jest często ograniczone przez hydrofobowy charakter oraz skłonność do agregacji w środowisku wodnym. Agregacja prowadzi do istotnych zmian dynamiki stanów wzbudzonych, wygaszania fluorescencji, zahamowania tworzenia stanów trypletowych, a w konsekwencji do obniżenia wydajności generowania tlenu singletowego. Jednocześnie rozwój nanomateriałów stworzył nowe możliwości projektowania wielofunkcyjnych układów terapeutycznych łączących efekty fotodynamiczne i fototermiczne. W takich systemach kluczowe znaczenie ma szczegółowe poznanie oddziaływań pomiędzy fotosensybilizatorami, układami transportującymi oraz nanomateriałami, które mogą w istotny sposób wpływać na ich właściwości i skuteczność terapeutyczną.

Photodynamic therapy (PDT) is a clinically established treatment modality that relies on the generation of reactive oxygen species (ROS), particularly singlet oxygen, by light-activated photosensitizers. The therapeutic efficacy of PDT strongly depends on the photophysical properties of the photosensitizer, including its ability to form long-lived excited states and efficiently transfer energy to molecular oxygen. However, many highly potent photosensitizers exhibit limited performance under physiological conditions because of their hydrophobic nature and tendency to aggregate in aqueous environments. Aggregation leads to profound changes in excited-state dynamics, fluorescence quenching, suppression of triplet-state formation, and, consequently, reduced singlet oxygen generation. At the same time, the emergence of nanostructured materials has created new opportunities for the development of multifunctional therapeutic systems that combine photodynamic and photothermal effects. In such systems, a detailed understanding of the interactions between photosensitizers, carrier systems, and nanomaterials is essential for optimizing therapeutic performance