Фотоника молекул цианиновых красителей в растворах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Для служебного пользования

Экз.№ £

УДК 535.37:541.14:621.373

Самцов Михаил Петрович ФОТОНИКА МОЛЕКУЛ ЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В РАСТВОРАХ

01.04.05.-оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Минск 1998

_____________Работа выполнена в научно-исследовательском институте

прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор Е.С. Воропай

доктор физико-математических наук академик НАН Беларуси А.Н. Рубинов

доктор физико-математических наук профессор Д.С. Умрейко

Оппонирующая организация:

доктор физико-математических наук профессор Л.Н. Кивач

Институт молекулярной и атомной физики НАН Беларуси.

Защита состоится 30 октября 1998г. в 1400 часов на заседании совета по защите диссертаций Д 02.01.17 в Белорусском государственном университете (220080, г.Минск, пр. Ф.Скарины 4, главный корпус БГУ, ауд.206, тел. ученого секретаря совета 220-73-20).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГУ

Автореферат разослан 29 сентября 1998г.

/

Ученый секретарь совета по защите диссертаций доктор физ.-мат. наук, профессор «ЬУ(■£. ^ оропай Е.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В связи с расширением областей использования сложных органических соединений (и в первую очередь красителей) в условиях воздействия на них светового излучения все большую актуальность приобретает изучение процессов взаимодействия таких молекулярных систем со светом. Из множества органических красителей важное место занимают соединения, молекулы которых обладают излучателышми переходами, проявляющимися в ближнем ИК диапазоне. Это обусловлено как спецификой оптических свойств в указанном спектральном диапазоне, так и широкими возможностями применения оптических систем с использованием такого излучения: в лазерной технике, регистрирующих слоях оптических дисков, инфракрасной фотографии, биологических системах и т.д. К такого рода веществам следует, прежде всего, отнести циашшовые красители, составной частью которых являются полиметиновые красители (ПК) и дицианометилено-вые производные пирана - одни из немногих классов органических молекул, обладающих относительно низкоэнергетическими электронно-возбужденными состояниями. Изучение спектрально-люминесцентными методами фотофизических и фотохимических свойств молекул этого класса, а также влияния на них внешних воздействий (природы растворителей, температуры и т.д.), учитывая их важность для выяснения природы электронных переходов и связанной с этим фотодеструкцией соединений, а также возможностей и условий использования красителей, является акгуалыюй задачей. Подобные исследования представляют интерес и в плане построения общей картины протекания фотофизнческих процессов в сложных органических молекулах.

Анализ литературных данных свидетельствует, что к началу выполнения настоящей работы имелась недостаточная информация о природе различных полос поглощения и испускания ПК, малоизученными оставались закономерности фотодеструкции этих соединений. Выяснение механизма фотопревращений и установление корреляций последних со структурными особенностями молекул красителей открывают пути управления их фотоста-билыюстыо: посредством целенаправленного синтеза новых соединений;

введением дополнительных веществ; подбором типа растворителя, вязкости, температуры и т.п.

Исследования фотоники ПК в полимерных пленках, поглощающих в области излучения полупроводниковых лазеров (ближний ИК диапазон), представляют несомненный интерес и с точки зрения выяснения механизма формирования информационных питов на регистрирующих слоях оптических дисках для однократной записи и многократного ее воспроизведения. На такого рода дисках получена одна из самых высоких для практически реализованных систем плотность записи (до 108 бит/см2), обеспечено бесконтактное считывание информации и высокая надежность воспроизведения, скорость поиска и передачи данных. Вместе с тем, выявленные закономерности при исследовании процессов взаимодействия со светом молекул ПК в растворах, следует с осторожностью переносить на красители в полимерных слоях. Это связано со значительными структурными изменениями и различной динамикой их поведения в вязких средах, иными константами скоростей внутримолекулярных переходов в ПК, а также с различными концентрационными эффектами.

Оптико-физические методы получают все более широкое распространение и в биологии. Одно из таких направлений - использование фотосенсибилизаторов для фототерапии рака в результате взаимодействия с биологическими структурами различной степени сложности. Применяемые в настоящее время в практической медицине фотосенсибилизатсры имеют весьма существенный недостаток, связанный с тем, что проникновение света в биологические ткани в области поглощения пигментов и глубина повреждения опухоли после фотовоздействня на них все еще незначительны; кроме того, повреждаются окружающие здоровые ткани. В связи с этим перспективным является изучение фотоники биоактивных соединений, имеющих интенсивное поглощение в спектральной области прозрачности биологических тканей

- а именно в ближнем ИК диапазоне. Существенный интерес в этом плане представляют полиметиновые красители.

Связь работы с научными программами и темами. Диссертационная работа выполнялась в рамках общегосударственных программ и проектов:

- Тема "Краситель" выполнялась по постановлению № 136 от 18.04.78г. ГК СМ СССР, № гос. регистрации 79021891, 1978-1980 гг.;

- Тема "Спектроскопия 13" по Республиканской комплексной программе "Развитие спектроскопических методов и их применение для исследования свойств, структуры и превращения вещества", № гос. регистрации 81021737, 1981-1985гг.;

-Тема "Спектрально-поляризационными и кинетическими методами изучить эффективность преобразования энергии светового возбуждения сложными молекулами и центрами окраски" по Республиканской комплексной программе "Снектроскопия-2", № гос. регистрации 01860022820, 1986-1990 гг.;

- Тема "Разработать методы, аппаратно-программные средства и исследовать фотофизические свойства сложных органических молекул с целью создания на их основе новых эффективных лазерных сред и управляющих элементов" по программе АН СССР "Молекулярная люминесценция", № гос. регистрации 01910049117, 1991-1995 гг.;

- Тема "Исследовать спектроскопические характеристики и фотохимические превращения в конденсированных средах - сложных молекулах, комплексах и центрах окраски" выполняемая по распоряжению Минобразования, № гос. регистрации 19961222,1996-2000 гг.

Исходя из важности понимания физики процессов, происходящих в цианиновых красителях после акта взаимодействия их с квантами возбуждающего света сформулирована и цель настоящей диссертационной работы: установление закономерностей фотоники молекул цианиновых красителей и на этой основе выработка рекомендаций по оптимизации их. структуры и свойств, целенаправленному поиску новых соединений, перспективных для квантовой электроники и медицины.

Объекты и предмет исследования. В работе приведены результаты исследования фотоники цианиновых красителей: известных и ряда новых симметричных полимепшовых красителей, а также производных красителя БСМ(4-дицианометилен-2-метил-6-[р-(диметиламино)стирил]-4Н-пиран).

Методология и методы проведенного исследования. При выполнении работы использованы методы молекулярного спектрального анализа и фотолюминесценции при температуре образцов от 77 К до 363 К. В процессе работы осуществлялась регистрация электронных спектров поглощения и флуоресценции, замедленной флуоресценции, фосфоресценции и возбуждения люминесценции, проводились измерения квантового выхода, степени

поляризации и длительности флуоресценции молекул красителей и их фото-пр'одуктов. Для анализа структуры молекул привлекались методы спектроскопии комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения. Методы лазерной спектроскопии использованы при исследовании генерационных свойств красителей, методы фотохимии - для определения квантовых выходов и кинетики фотодеструкции красителей.

Разработан ряд методик, элементов и узлов, составляющих основу спектрометрических комплексов: методика и комплекс аппаратуры для исследования по флуоресценции красителей непосредственно в опухолевых тканях кинетики накопления и выведения фотосенсибилизаторов; оптическая схема и конструкция импульсного спектрофлуориметра с временным диапазоном от 0,5 не до 16,4 мке для изучения кинетики затухания люминесценции, временных зависимостей спектров и анизотропии люминесценции, определения среднего числа фотонов люминесценции на один импульс возбуждения; на основе регрессионного анализа спектров поглощения в ближнем ИК-диапазоне методика (включая аппаратуру и программное обеспечение) по определению количественного и качественного состава углеводородных смесей.

Научная новизна. В диссертации впервые:

- показано, что электронные спектры поглощения ПК в высокочастотной области формируются не только за счет оптических переходов в системе термов концевых групп молекул красителей, но и вследствие аналогичных переходов в высокие электронные состояния метановой цепи сопряжения;

- установлена решающая роль испускания молекул с нарушенной 71 - электронной системой связей метановой цепи сопряжения в возникновении коротковолнового свечения полиметиповых красителей при стоксовом возбуждении;

- обнаружено и исследовано явление увеличения анизотропии флуоресценции полиметиновых красителей в растворах при уменьшении вязкости растворителей (с ростом температуры); наблюдаемое аномальное явление отнесено за счет изменения соотношения между временем жизни в возбужденном состоянии молекул красителей и временем их вращательной релаксации;

- по люминесценции в спектральном диапазоне 1,27 мкм выявлена способность полиметиновых красителей и дицианометиленовых производных пи-

ранового ряда к образованию сипглетного кислорода и его роль в фотодсст-рукции последних;

- предложен механизм необратимых фотопревращений полиметиновых красителей в растворах и полимерных слоях при возбуждении фотонами различной энергии;

- дана интерпретация влияния структурных особенностей молекул полиметиновых красителей на эффективность фотообесцвечивания, на основании которой созданы новые красители с модифицированной метановой цепью, обладающие более высокой (в 5-10 раз) фотостабильностью;

- обнаружено и интерпретировано значительное (в 1,5 раза) изменение к.п.д. генерации растворов ПК при нагревании (охлаждении) в диапазоне 10-30°С, достигнуто повышение эффективности генерации при использовании многокомпонентных растворов ПК;

- выявлена фототоксичность полиметиновых красителей с ортофениленовым мостиком в цепи сопряжения в отношении опухолевых клеток (in vitro и in vivo) и определены оптимальные условия их применения.

Практическая (экономическая, социальная) значимость полученных результатов. Разработанные методики, фотометрические схемы на основе зеркальной оптики и импульсные источники света использованы при разработке систем и узлов спекгрофлуорометрической аппаратуры, которая может применяться при решении широкого круга задач. Выяснение механизма необратимых фотопревращений и связи структурных особенностей молекул полиметиновых красителей с их фотостабильностью позволили провести целенаправленный синтез новых эффективных лазерных сред, обладающих высокой фотоустойчивостыо. Результаты по исследованию спектрально-люминесцентных и генерационных характеристик растворов многокомпонентных смесей дали возможность улучшить их параметры. Ряд препаратов на основе новых полиметиновых красителей являются потенциально эффективными фотосенсибилизаторами для целей фототерапии онкологических заболеваний.

Экономическая значимость работы состоит в возможности использования рекомендаций по оптимизации параметров уже имеющихся и новых по-шметиновых красителей при их производстве (в качестве коммерческих 1родуктов).

_______Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Отнесение полос в высокочастотной области спектра поглощения полиметиновых красителей к электронным переходам в системе термов определенных фрагментов молекул. Свечение полиметиновых красителей с квантовым выходом, превышающим 10"3 в высокочастотной области при сто-ксовом возбуждении, является испусканием молекул с нарушенной % - электронной системой связей метановой цепи сопряжения.

2. Аномальная зависимость анизотропии флуоресценции полиметиновых красителей в растворах при изменении вязкости (нагревании), несмотря на несферичность молекул адекватно описывается в рамках модели, учитывающей более быстрое по сравнению с временем вращательной релаксации изменение времени жизни молекул красителей в возбужденном состоянии.

3. Способность молекул полиметиновых красителей к генерации синг-летного кислорода и механизм его фотосенсибилизации. Взаимосвязь процесса образования синглетного кислорода молекулами полиметиновых красителей и необратимых фотопревращений этих соединений в растворах и полимерных пленках при возбуждении в области частот менее 22000 см"1. Резкое возрастание эффективности фотообесцвечивания полиметиновых красителей при возбуждении в высокочастотной области является следствием образования в таких условиях радикалов.

4. Краситель БСМ и его производные обладают способностью генерации синглетного кислорода, однако с ним не взаимодействуют. Необратимое фотообесцвечивание этого класса красителей происходит вследствие фотореакции, имеющей радикальный характер.

5. Эффективные пути управления генерационными свойствами и фото-стабильностыо полиметиновых красителей при использовании их в качестве основы лазерных сред. Обнаруженное изменение к.п.д. генерации растворов полиметиновых красителей в узком диапазоне температур (Юн- 30°С) хорошо укладывается в рамки модели, учитывающей влияние на этот параметр процесса внутренней конверсии. Путем использования многокомпонентных растворов для полиметиновых красителей возможно достигнуть увеличения энергетического к.п.д. генерации в 1,5 раза.

6. Предложенные новые красители обеспечивают широкий диапазон перестройки длины волны генерации (620 нм + 1150 им) и отличаются повышенной фотостабилыюстыо, а перспективные в качестве основы регистрирующих слоев оптических дисков для записи информации удовлетворяют требованиям международного стандарта.

7. Новые индолининовые трикарбоцианиновые красители с ортофени-леновым мостиком в цепи сопряжения, поглощающие в области прозрачности биологических тканей, как фотосенсибилизаторы для фототерапии рака при оптимальных условиях фотовоздействия обеспечивают гибель клеток на шубику опухолевых тканей до 14 мм.

Личный вклад соискателя. В диссертации представлены результаты работ, выполненных автором, начиная с постановки задачи исследования, осуществления подготовки и выполнения измерений и кончая анализом и интерпретацией полученных результатов. Кроме того, Е.С.Воропай участвовал в процессе постановки ряда задач и при интерпретации экспериментальных результатов; А.П. Луговский, Г.М. Сосновский, Ю.Л. Пташников, О.Н. Бубель и М.В. Эрдман осуществляли синтез исследованных соединений; другие соавторы участвовали в организации, проведении отдельных экспериментальных измерений и обсуждении их результатов.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на III Всесоюзной конференции "Лазеры на основе сложных органических соединений и их применение" (Ужгород, 1980 г.), на III Всесоюзной конференции по органическим люминофорам (Харьков, 1980 г.), на Всесоюзном совещании по люминесценции, посвященном 90-летию со дня рождения академика С.И.Вавилова (Ленинград, 1981 г.), на IV Всесоюзном совещании по фотохимии (Ленинград, 1981 г.), на IV Всесоюзном совещании по молекулярной люминесценции и ее применениям (Харьков, 1982 г.), на Ш Всесоюзном симпозиуме "Физика и химия полиметиновых красителей" (Киев, 1982 г.), на IV Всесоюзной конференции "Перестраиваемые по частоте лазеры" (Новосибирск, 1983 г.), на Втором координационном совещании "Фотохимия лазерных сред на красителях" (Киев, 1984 г.), на Всесоюзной конференции "Органические люминофоры и их применение в народном хозяйстве" (Харьков, 1984 г.), на Всесоюзном совещании по фотохимии (Суздаль, 1985

г.), на Всесоюзном симпозиуме "Физика и -химия полиметииовых красителей" (Звенигород, 1985 г.), на Всесоюзном совещании "Инверсная заселенность и генерация на переходах в атомах и молекулах" (Томск, 1986 г.), на рабочем координационном семинаре по фотохимии лазерных сред на красителях (Минск, 1986 г.), на 2 Всесоюзной конференции "Теоретическая и прикладная оптика" (Ленинград, 1986 г.), на V Всесоюзной конференции "Органические люминофоры и их применение в народном хозяйстве" (Харьков, 1987 г.), на Всесоюзном совещании по молекулярной люминесценции (Караганда, 1989 г.), на VI Всесоюзного совещании по фотохимии (Новосибирск, 1989 г.), на V Всесоюзном симпозиуме "Физика и химия полиметииовых красителей" (Черноголовка, 1989 г.), на VII Всесоюзном координационном совещании "Фотохимия лазерных сред на красителях" (Луцк, 1990 г.), на VII Всесоюзной конференции "Органические люминофоры и их применение в народном хозяйстве" (Харьков, 1990 г.), на Международной конференции "Лазерная оптика 93" (С.-Петербург, 1993 г.), на Международной конференции "Современные проблемы лазерной физики и спектроскопии" (Гродно, 1993 г.), на Международной конференции по люминесценции ( Москва, 1994 г.), на Республиканской конференции "Научное и аналитическое приборостроение" (Минск, 1995 г.), на Международной конференции "Лазерная физика и спектроскопия" (Гродно, 1995 г.), на Международной научной конференции "Физика и химия органических люминофоров" (Харьков, 1995 г.), на Втором съезде Белорусского общества фотобиологов и биофизиков "Молекулярно-клеточные основы функционирования биосистем" (Минск, 1996 г.), на межгосударственной научно-технической конференции "Квантовая электроника" (Минск, 1996 г.), на Европейской конференции по квантовой электронике (Hamburg, 1996 г.), на 1 съезде онкологов стран СНГ (Москва, 1996 г.), на 16-ом форуме по раковым заболеваниям (Paris, 1996 г.), на международной конференции BIOS'97 (San Jose, 1997).

Опубликованность результатов. Результаты, вошедшие в настоящую диссертационную работу, опубликованы в 25 статьях в научных журналах, 8 статьях в сборниках, 43 тезисах докладов на конференциях, защищены 4 авторскими свидетельствами и одна заявка подана на выдачу патента. Общее количество страниц опубликованных материалов составляет - 276.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, перечня условных обозначений, 6 глав, заключения, списка литературы. Полный объем диссертации содержит 268 страниц, из них 170 страниц текста, 23 таблицы, 49 рисунков и списка литературы из 281 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана оценка современного состояния решаемой проблемы и обоснование необходимости проведения работы.

В общей характеристике работы указана актуальность темы, связь работы с крупными научными программами и темами, обоснована цель работы, ее научная новизна и практическая значимость, изложены основные защищаемые положения, личный вклад соискателя, апробация и опубликован-ность результатов, структура и объем диссертации.

Разделы обзора литературы приведены в оригинальных главах работы.

В первой главе работы после перечня объектов исследования изложены результаты изучения особенностей люминесценции красителей. В твердых матрицах при низких температурах определена предельная степень поляризации флуоресценции полиметиновых красителей и экспериментально подтверждена низкосимметричная структура молекул ПК. Сделано заключение о взаимной ориентации осцилляторов поглощения и флуоресценции по отношению к полиметиновой цепи - осцилляторы ориентированы вдоль метановой цепи сопряжения.

На основании исследования поляризационных спектров полиметиновых красителей проведено отнесение переходов между определенными энергетическими состояниями молекул. Угол между концевыми группами и метановой цепью сопряжения у подобранных для этих исследований пар красителей составляет примерно к/1, что должно быть справедливо и в отношении соответствующих этим фрагментам осцилляторов. На основании анализа поляризационных спектров таких пар установлено, что полосы поглощения ПК в коротковолновой области (<500нм) частично обусловлены переходами в системе термов концевых групп, а частично переходами в высшие электронные состояния полиметиновой цепи.

При исследовании анизотропных свойств флуоресценции полиметино-вых красителей в зависимости от вязкости (температуры) раствора обнаружено, что наряду с областями, где с ростом температуры наблюдается (как и для большинства красителей) уменьшение степени поляризации флуоресценции, существуют области постоянства, и даже аномального увеличения поляризации с температурой. Отсутствие зависимости степени поляризации флуоресценции по спектрам флуоресценции и формы спектров флуоресценции при изменении плотности мощности возбуждающего света свидетельствует о том, что возможное свечение фотоизомеров молекул красителей не является причиной наблюдаемого явления. На основании анализа изменения с температурой (вязкостью растворителей) квантового выхода флуоресценции и времени вращательной релаксации молекул красителей показано, что наблюдаемый эффект коррелирует с уменьшением (или постоянством) соотношения, между временем вращательной релаксации и временем жизни в возбужденном состоянии молекул ПК. Показано соответствие изменения степени поляризации флуоресценции от температуры с формулой Левшина - Пер-рена. Это свидетельствует о применимости гидродинамического приближения для ПК, несмотря на несферичную форму молекул и принципиальную возможность проявления эффекта инерционности вращения на деполяризацию их флуоресценции. Высказано мнение, что этот эффект обусловлен образованием вследствие межмолекулярных взаимодействий близких к сферической сольватных оболочек молекул. Определены молярные объемы соль-ватных оболочек красителей, которые для разных систем изменяются в пределах от 180 до 1600 см3, что однозначно указывает на сольватацию ПК в растворах. Обнаруженное постоянство анизотропии флуоресценции в широкой области изменения температуры и вязкости важно для практического использования растворов ПК в качестве рабочих элементов лазеров.

Выполнено исследование влияния флуктуации состава и структуры сольватных оболочек люминесцентных молекул на положение, форму спектров флуоресценции и фосфоресценции, кинетику затухания фосфоресценции красителей. Показано, что межмолекулярные взаимодействия оказывают влияние на положение сингаетных и триплетных уровней молекул и должны учитываться при изучении их спектрально-люминесцентных свойств в растворах.

В работе исследована природа коротковолнового свечения полимети-новых красителей при стоксовом возбуждении, которое интерпретировалось рядом авторов как флуоресценция из верхних возбужденных синглетных состояний молекул. Проделано это с целью выяснения возможной связи достаточно большой длительности этого свечения и, как будет показано ниже, возрастания эффективности фотодеструкции полиметиновых красителей при уменьшении длины волны возбуждающего света. Поляризационные спектры коротковолнового свечения и обычной флуоресценции красителей различаются как по структуре, так и знаку степени поляризации. Спектры возбуждения коротковолнового свечения отличаются от спектров поглощения красителей и идентичны спектрам подвергнутых фотооблучению растворов. Фотовоздействие в пределах длинноволновой полосы поглощения красителей приводит к резкому увеличению интенсивности коротковолнового свечения. При этом интенсивность свечения возрастает во столько же раз во сколько уменьшается в растворе концентрации молекул красителей. Установлено, что длительность, спектральные и поляризационные характеристики, коротковолнового свечения ПК в процессе фстгооблучения и накопления в растворах фотопродуктов красителей остаются неизменными. На основании анализа полученных результатов сделано заключение, что коротковолновое свечение полиметиновых красителей при стоксовом возбуждении обусловлено люминесценцией фотопродуктов красителей, образующихся вследствие нарушения 7Г-электронной системы связей молекул красителей.

Вторая глава посвящена изучению процессов необратимых фотопревращений цианиновых красителей. При облучении полиметиновых красителей в пределах длинноволновой полосы поглощения квантовый выход фотореакции ПК не зависит от длины волны света в любом растворителе, дегазация растворов приводит к уменьшению более чем на порядок квантового выхода фотодеструкции красителей. Исследования ПК и их фотопродуктов методами ИК и КР спектроскопии показали, что в процессе необратимых фотопревращений в спектрах появляются новые полосы, соответствующие С=0 колебанию. На основании изучения люминесценции кислорода в растворах выявлена способность полиметиновых красителей генерировать синглетный кислород. Установлено, что фотопродукты и фотоизомеры красителей не участвуют в сенсибилизации свечения кислорода. Показано, что при возбуж-

12 _ дении молекул ПК в пределах-длишюволновой полосы иоглощеиия большему времени жизни синглетного кислорода в растворе соответствует больший выход фотораспада красителей, при одинаковом времени жизни синглетного кислорода больший выход соответствует растворителю меньшей вязкости. Это позволяет заключить, что эффективность фотодеструкции в растворах зависит от вероятности встречи молекул ПК с синглетным кислородом. Установлено, что красители, имеющие больший выход образования синглетного кислорода, более эффективно обесцвечиваются. Сделано заключение, что фотодеструкция полиметиновых красителей в растворах при возбуждении в пределах длинноволновой полосы поглощения обусловлена взаимодействием с синглетным кислородом.

Для выяснения механизма переноса энергии электронного возбуждения на кислород исследовано влияние внешнего тяжелого атома на фотофизические и фотохимические свойства полиметиновых красителей. Показано, что введение йодистого калия приводит к уменьшению квантового выхода флуоресценции и времени жизни молекул в возбужденном синглетном состоянии. Проведено сравнение результатов экспериментальных исследований с полученным на основании рассмотрения теоретической модели соотношением, учитывающим влияние добавки К1 на квантовый выход фотодеструкции полиметиновых красителей. При моделировании рассматривалось несколько возможных механизмов возбуждения кислорода. Сопоставление результатов экспериментальных измерений с расчетными показало их соответствие для модели, предполагающей возбуждение кислорода вследствие переноса энергии электронного возбуждения на кислород от молекул ПК в триплетном состоянии. Полученное при таких предположениях соотношение для дифференциальных квантовых выходов фотодеструкции при отсутствии тушителя (Ф0) и при введении в раствор К1 (ФК1) имеет вид:

Ф0 + . о ,

где к/, к<ь, кцс -константы скоростей соответственно излучателыюго перехода, безызлучательной дезактивации и интеркомбинационной конверсии из 81 состояния, Ац- константа скорости тушения Б] состояния К1, г] -время жизни 8(-состояния в отсутствие тушителя.

Разработаны методики и проведены исследования фотодеструкции молекул ПК при их возбуждении в высокие электронные состояния. При переходе к возбуждению в области высокочастотных полос поглощения красителей на эффективность фотодеструкции ПК существенно влияет энергия возбуждающих квантов света и природа растворителя (см. Рис.1). В ацетоне и этаноле при облучении в спектральной области 13000-22000 см"1 квантовый выход фотодеструкции не зависит от частоты возбуждающего света, а в аце-тонитриле и диметилформамиде выход имеет постоянное значение только в пределах низкочастотной полосы поглощения.

/Л

Рис.1. Спектр поглощения (1), поляризационный спектр (2), зависимость квантового выхода фотодеструкции от частоты фотооблучения красителя 7006 в диметилформамиде (3) и этаноле (4). Полосы поглогцения обозначен-

ные (и-е) соответствуют номеру электронного состояния 1-5, в которое происходит переход молекул при поглощении света определенной частоты.

Путем использования поляризационных методик выполнено отнесение полос поглощения к переходам между определенными электронными состояниями молекул ПК. Показано, что для ПК в этаноле и ацетоне выход существенно возрастает только при возбуждении молекул в четвертое электронное состояние, а в ацетонитриле и диметилформамиде - уже нри возбуждении во второе. Одинаковый характер изменения спектров поглощения при облучении в спектральной области постоянства выхода фотодеструкции свидетельствует о том, что при этом образуются одинаковые фотопродукты. Дегазация растворов приводит к уменьшению более чем на порядок квантового выхода фотодеструкции. На основании полученных результатов сделано заключение, что при таких условиях облучения необратимые фотопревращения ПК происходят вследствие взаимодействия их с синшетным кислородом.

Для спектралыюй области, в которой наблюдается возрастание эффективности фотопревращений ПК, проведены измерения выхода фотодеструкции в зависимости от концентрации красителя, а также кислорода. В результате показано, что при увеличении концентрации красителей квантовый выход фотодеструкции возрастает в несколько раз. Последнее свидетельствует о том, что фотодеструкция ПК при таких условиях засветки не обусловлена протеканием мономолекулярной фотореакции.

При дегазации растворов, в зависимости от природы растворителя выход фоторсакции ПК или увеличивается или остается неизменным. Выявлены различия в электронных спектрах поглощения воздухонасыщенных и дегазированных растворов, а также спектров возбуждения свечения растворов красителей после фотовоздействия излучением различной частоты, что свидетельствует об образовании разных фотонродукгов. Полученные результаты свидетельствуют, что от частоты падающего излучения зависит и механизм фотодеструкции ПК.

Осуществлена проверка предположения о зависимости эффективности фотодеструкции ПК от частоты возбуждающего света вследствие увеличения с частотой выхода образования синптетного кислорода. Путем сравнения спектров возбуждения замедленной флуоресценции и спектров поглощения красителей проведен анализа влияния частоты возбуждения на квантовый выход замедленной флуоресценции 1Ж нри возбуждении образцов в основ-

ную и высокочастотные полосы поглощения. В результате показано, что константа скорости интеркомбинациопной конверсии, а следовательно, и концентрация молекул ПК в триплетном состоянии и концентрация образующегося за счет этого синглетного кислорода не зависят от частоты возбуждающего излучения и не определяют ускорение фотодеструкции ПК при увеличении частоты фотооблучения. Вместе с тем, сравнение спектров ИК поглощения красителей и фотопродуктов, полученных при облучении воздухона-сыщепных растворов, показало, что в спектре появляются новые полосы, соответствующие С=0 - колебанию. Полученные результаты свидетельствуют об участии кислорода в обесцвечивании ПК и при высокочастотном возбуждении.

Изучено влияние на квантовый выход фотодеструкции ПК при высокочастотном возбуждении эффективного тушителя радикалов - ионола. Установлено, что введение ионола в концентрации 10"2 М приводит к уменьшению выхода фотодеструкции в 2-7 раз. Таким образом, вся совокупность проведенных экспериментальных исследований процессов необратимых фотопревращений ПК в растворах при возбуждении фотонами разной энергии позволяет сделать вывод, что фотодеструкция ПК в области возрастания эффективности фотодеструкции обусловлена образованием радикалов с участием в этом процессе кислорода и растворителя.

Анализ влияния струюурных особенностей молекул ПК на их фотостабильность при возбуждении в пределах длинноволновой полосы поглощения показал, что введение в полиметиновую цепь тяжелых атомов, которое приводит к увеличению выхода молекул в триплетное состояние, сопровождается увеличением выхода фотораспада примерно на порядок. Фотостабильность ПК возрастает при введении в полиметиновую цепь мостиковых структур, обеспечивающих ее экранирование от воздействия кислорода. В частности, введение ортофениленового или диметиленового мостиков в метановую цепь сопряжения приводит к увеличению фотостабильности в 5-10 раз.

Проведено изучение закономерностей процесса необратимых фотопревращений молекул дициаггометиленовых производных пирана при фотооблучении в длинноволновую полосу поглощения. Установлена зависимость выхода их фотореакции от наличия в растворе кислорода, дегазация растворов приводит к уменьшению выхода более чем на порядок, это свидетельствует об участии кислорода в процессе фотодеструкции этих соединений. По лю-

___минесцснцни кислорода в растворах красителей выявлена способность исследованных соединений генерировать синглетный кислород. В отличие от ПК для дидианометиленовых производных пирана различного строения выявлено несоответствие между выходом генерации ими синглетного кислорода и квантовым выходом фотодеструкции, а введение в раствор К1 или КВг приводит к уменьшению их квантового выхода фотодеструкции. Путем исследования поляризованной флуоресценции дицианометиленовых производных пирана показано, что введение соединений, содержащих тяжелые атомы, не влияет заметным образом на длительность флуоресценции. Установлено, что в полярных растворителях (спирты, ацетонитрил) наблюдается несоответствие между выходом фотодеструкции дицианометиленовых производных пирана и временем жизни в них синглетного кислорода. Обнаружено, что введение тушителей синглетного кислорода (^-содержащих соединений) или дополнительного фотосенсибилизатора образования синглетного кислорода не оказывает влияния на эффективность фотодеструкции дицианометиленовых производных пирана в пределах точности определения квантового выхода фотодеструкции. Это означает, что дицианометиленовые производные пирана хотя и являются сенсибилизаторами образования синглетного кислорода, но сами они не вступают с ним во взаимодействие. В то же время введение тушителей радикалов (ионола и аскорбиновой кислоты) приводит к уменьшению эффективности фотораспада в 2+4 раза. Здесь имеет место уже радикальный характер фотодеструкции дицианометиленовых производных пирана. С таким заключением согласуются и приведенные выше данные по влиянию введения К1 и КВг на эффективность фотодеструкции дицианометиленовых производных пирана. Принимая во внимание, что йод и бром являются ингибиторами радикалов, уменьшение выхода фотодеструкции дицианометиленовых производных пирана при введении К1 и КВг подтверждает радикальный характер фотореакции.

В третьей главе работы приведены результаты исследования свойств генерации лазерного излучения активными средами на основе полиметиновых красителей и дицианометиленовых производных пирана. На этом основании создан ряд новых соединений, эффективных в качестве активных лазерных сред для ближней ИК области спектра. Эффективность процессов фотодеструкции заметно уменьшается при экранировании полиметиновой цепи замес-

тителями, а также мри использовании структур, обеспечивающих малый выход молекул в триплетное состояние. В частности, создание активных сред на основе красителей с ортофениленовым или диметиленовым мостиком в ме-тшювой цепи сопряжения привело к увеличению фотостабилыюсти при возбуждении в основную полосу поглощения в 5-10 раз. Изучение генерационных параметров (при накачке первой гармоникой рубинового или второй гармоникой неодимового лазеров) и фотостабильности этих соединений показало, что они превосходят известные лучшие аналоги для сопоставимых спектральных областей по генерационным параметрам (область перестройки частоты и КПД генерации), и особенно превосходят их по фотостабилыюсти.

Генерационные параметры и фотостабильность красителей

Краситель Растворитель нм нм к.п.д. генер. (%) АХ. генерации нм фг Ф-106 <2-1 <г3

ОСМ5 ОМБО 500 711 40 650-830 0,02 0,3 1250

БСМ6 ОМБО 503 736 42 670-850 0,006 0,5 840

БСМ7 БМБО 497 693 38 620-800 0,04 0,6 633

БСМ* БМЭО 482 645 46 615-720 0,6 9,2 50

7030 этанол 723 760 33 765-812 0,12 0,37 891

7031 этанол 720 746 30 750-810 0,10 0,3 1000

341* этанол 744 770 38 780-826 0,28 3,0 127

7006 ДМФ 749 818 25 808-905 0,02 1,7 147

Ж-125* БМЗО - - 14 840-920 - 10 14

Ж-144* ОМЗО - - 21 835-890 - 60 3,5

7003 ДМФ 834 912 16 903-1000 - 17 9,4

7005 ДМФ 834 914 16 908-997 - 20 8,0

980* ДМФ - - 20 920-950 - 170 1,2

7012 ДМФ 970 1008 10 1045-1150 - 89 1Д

7015 ДМФ 855 895 7 912-1020 - 110 0,6

Дашше для красителей, -помеченных -звездочкой (*) взяты из публикаций. Эксплуатационный параметр (7 - это отношение к.п.д. генерации к выходу фотодеструкции (Ф) красителя, ОМБО - диметилсульфаксид, ДМФ - диме-тилформамид.

На основании использования упомянутых результатов реализованы методы по улучшению фотостабильности активных сред путем введения в них добавок. Показано, что введение МСЦ-бНгО или №, Со, Бе - металлопорфи-ринов в активные среды на основе ПК приводит к повышению их фотостабильности в 1,3-^2 раза, при этом остаются неизменными генерационные параметры. Использование достаточно вязкого растворителя, выбор пары красителей с соответствующими спектрально-люминесцентными свойствами и их концентраций позволило для смесей полиметиновых красителей впервые получить увеличение в 1,5 раза энергетического к.п.д. генерации. Для таких многокомпонентных сред проведен анализ влияния присутствия акцептора энергии электронного возбуждения на длительность возбужденного состояния донора. Установлено, что перенос энергии между компонентами смеси осуществляется по излучательному механизму.

Обнаружено значительное (в 1,5 раза) изменение к.п.д. генерации растворов ПК в рабочем диапазоне температур для жидкостных лазеров (10-30 °С). Показано, что наблюдаемое явление связано с изменением с температурой квантового выхода флуоресценции красителей. Путем сопоставления расчетных данных и результатов экспериментальных исследований наблюдаемое явление интерпретировано в рамках модели влияния на к.п.д. генерации изменения эффективности процесса внутренней конверсии молекул красителей. По результатам исследований сделаны рекомендации, направленные на обеспечение температурной стабилизации параметров генерации ПК (использование более вязких растворителей, а также необходимого для каждого конкретного красителя уровня превышения накачки над пороговой).

В четвертой главе изложены результаты исследования фотофизических и фотохимических свойств ПК в полимерных пленках, частным случаем которых являются регистрирующие слои оптических дисков для записи информации. При увеличении концентрации красителей в пленках на несколько порядков уменьшается квантовый выход их флуоресценции. Спектры поглощения ПК в таких полимерных пленках при высокой концентрации красите-

лей также претерпевают значительные изменения. Максимум спектра смещается в длинноволновую область на несколько десятков нанометров, увеличивается полуширина более чем в 3 раза, на коротковолновом крае спектра существенно увеличивается интенсивность дополнительного максимума. Кроме того, молярный коэффициент экстинкции в максимуме поглощения ПК в активных слоях в ~ 2 раза меньше, чем в малоконцентрированном растворе. Наблюдаемые изменения спектров и выхода флуоресценции свидетельствуют об образовании в пленках ассоциатов молекул красителей.

Образование информационных питов в регистрирующих слоях и считывание информации по отражению излучения обычно осуществляется полупроводниковыми лазерами (А,=830нм). Одной из важнейших характеристик в таких системах является значение и спектральная зависимость коэффициента отражения. Спектр отражения красителей на оптических дисках сдвинут по отношению к их спектру поглощения на несколько десятков нанометров в длинноволновую сторону, в максимуме коэффициент отражения приближается к 40%, а в области Я=830нм колеблется ог 8% до 34%. Путем сканирования по поверхности диска установлено, что относительное изменение коэффициента отражения не превышает 3% от измеряемой величины.

Дегазация ПК в пленках путем выдержки образцов при низком давлении (10 3 Тор) в течение нескольких часов и последующем облучении их в длинноволновую полосу поглощения приводит практически к остановке процесса фотодеструкции: без дегазации квантовый выход фотодеструкции составляет ~10~5, а после дегазации - менее 10"8. Дополнительное введение в состав пленок эффективных тушителей синглетного кислорода и триплетных состояний молекул красителей, органических и неорганических комплексов, содержащих никель, существенно замедляет фотодеструкцшо ПК. Так, в случае введения МС12-6Н20 квантовый выход фотодеструкции уменьшается в 37 раз. Таким образом, при возбуждении в пределах длинноволновой полосы поглощения фотодеструкция ПК происходит преимущественно вследствие самосенсибилизированного окисления синглетным кислородом. Этот вывод подтверждается характерной кинетикой фотообесцвечивания. На начальном участке наблюдается практически линейное уменьшение оптической плотности и затем резкое замедление процесса, увеличение мощности падающего света приближает момент торможения фотодеструкции красителей. Прекра-

щенис на достаточно длинный промежуток времени (на несколько часов), а затем возобновление фотооблучения приводит к повторению чередования быстрого выцветания с последующим замедлением. Наблюдаемые изменения возможны из-за расхода в полимерной матрице кислорода.

При переходе к засветке в коротковолновые полосы поглощения фотодеструкция ПК в полимерных пленках значительно ускоряется, квантовый выход увеличивается примерно на три порядка, образующиеся фотопродукты отличаются спектрами поглощения. Введение тушителей синглетного кислорода - №-содержащих органических соединений - в этом случае не приводит к изменению квантового выхода фотодеструкции. Вместе с тем, введение известного тушителя радикалов - аскорбиновой кислоты замедляет фотореакцию и приводит к уменьшению выхода фотодеструкции в 3 раза. Это свидетельствует о том, что при коротковолновом возбуждении фотореакция протекает по радикальному механизму.

В процессе фотодеструкции форма и положение электронных спектров поглощения ПК в высококонцентрированных пленках изменяются в направлении к спектрам ПК в пленках с меньшей концентрацией; при этом в несколько раз увеличивается выход флуоресценции красителей. Наблюдаемые спектральные изменения указывают на уменьшение доли ассоциатов в пленках и интерпретированы в рамках схемы, учитывающей влияние на процесс фотодеструкции безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения от мономерных молекул на ассоциаты. В таких полимерных пленках вследствие высокой концентрации красителей константа скорости безызлучательного переноса энергии возбуждения от мономерных молекул на ассоциаты может превышать скорости фотохимических процессов. Вследствие этого после акта поглощения квант света в результате переноса энергии возбуждения оказывается на ассоциатах, и в первую очередь именно они будут испытывать необратимые фотопревращения, что приведет к уменьшению доли последних.

При воздействии дневного света введение тушителей радикалов и синглетного кислорода не приводит к повышению фотостабильности ПК в таких полимерных пленках. Наиболее приемлемый вариант светостабилиза-ции - это экранирование от излучения ультрафиолетового и видимого диапазонов, а в отношении воздействия излучения ИК диапазона - введение тушителей синглетного кислорода (например, никельсодержащих соединений).

Испытания чувствительности активных слоев на дисках диаметром 120 мм и частоте вращения 30 Гц при средней мощности излучения полупроводникового лазера с длиной волны 830 нм па поверхности диска 6 мВт показали образование информационных питов на диске при частоте следования импульсов до 5 Мгц и длительности 90 не. Контрастность при воспроизведении в зависимости от условий нанесения активных слоев колебалась от 25 до 65%. Хранение в течение ~ 1000 ч при 60°С и относительной влажности 90% не приводило к изменению оптической плотности и коэффициента отражения от диска. Контрольные замеры не показали изменений основных параметров активных слоев при хранении дисков в течение 7 лет при комнатных температуре и влажности. Указанные характеристики удовлетворяют требованиям международного стапдарта.

Пятая глава работы посвящена исследованию взаимосвязи спектрально-люминесцентных свойств и фотоактивности полиметиновых красителей в биологических системах (in vitro и in vivo) при введении в качестве фотосенсибилизаторов для фототерапии злокачественных опухолей. Путем регистрации флуоресценции красителей с помощью разработанной аппаратуры для каждого соединения определено время после момента введения соответствующее их максимальному накоплению в клеточных структурах. Показано, что при введении красителей в нетоксичной дозе 0,5 мг/мл достигается достаточно высокая их концентрация в опухолевых клетках, для разных препаратов она колеблется в диапазоне от 10'" до 2,ЫО"9 молей на миллион клеток.

Путем анализа спектральных свойств красителей в оргашгческих растворителях, воде, питательных средах и культурах клеток при различных концентрациях установлено, что в опухолевых клетках содержатся мономеры молекул красителей, а ассоциаты не образуются. Это является важным обстоятельством для обеспечения высокого коэффициента экстинкции фотосенсибилизаторов в биологических тканях. В результате исследований спектральных и поляризационных свойств красителей в воде, органических растворителях, питательной среде и клетках установлено, что в последних соль-ватная оболочка красителей состоит из биологических молекул.

Па культурах двух штаммов опухолевых клеток HeLa и хороидальной меланомы НМ проведено исследование фототоксичности полиметиновых

красителей. Воздействие на монослой клеток^ содержащий 1ТК, излучением в---области поглощения фотосенсибилизаторов (для семнадцати из восемнадцати исследованных красителей) приводит к гибели опухолевых клеток. Наибольшей фототоксичностыо на клеточных культурах обладают полиметино-вые красители с индолининовыми концевыми группами и заместителями, способствующими их накоплению в клетках. Показано, что в процессе фотовоздействия уменьшается концентрация красителей в клетках, которое происходит вследствие необратимых фотопревращений молекул красителей.

. С целью выяснения фотохимических аспектов фототоксичности поли-метиновых красителей проведены исследования возможного участия синг-летного кислорода в процессе гибели опухолевых клеток. Для полиметино-вых красителей различного строения на основании люминесцентных измерений в спектральной области 1,27 мкм определены квантовые выходы гене. рации сингаетного кислорода в растворах. В результате анализа фототоксичности красителей в отношении клеток НеЬа, их способности генерировать синтетный кислород и накапливаться в клетках выявлено несоответствие между квантовым выходом образования синшетного кислорода и долей погибших опухолевых клеток после фотовоздействия. Учитывая полученные результаты, нами осуществлена модификация молекул красителей в направлении создания соединений с заместителями способствующими накоплению фотосенсибилизаторов в опухолевых клетках, а не с высокой эффективностью образования сингаетного кислорода. Введение глюкозы у атома азота через цепочку из трех С-Н2 групп не повлияло на положение спектра поглощения, его форму и коэффициент экстинкции красителей; а также спектры и квантовый выход флуоресценции остались без изменений. Концентрация таких красителей при введении в нетоксичной концентрации в опухолевых клетках возросла примерно на порядок, более высокая их растворимость в этаноле и воде позволила исключить из состава препаратов диметилсульфок-сид и перейти к компонентам разрешенным в фармации для внутривенного введения. Испытания фототоксичности указанных красителей показали их высокую эффективность.

Проведены эксперименты с полиметиновыми красителями на животных. С помощью люминесцентных измерений определены оптимальные времена накопления красителей в перевитых на животных опухолях саркомы М1 и 45 и проведены исследования их фототоксичности в отношении этих

штаммов. Показано, что флуоресценция ПК регистрируется с глубины примерно 1,5 см опухолевых тканей. Максимальная концентрация ПК в опухолевых узлах в зависимости от способа введения и природы красителя достигается через несколько минут или часов. Путем регистрации и анализа динамики изменения в процессе фотовоздействия интенсивности флуоресценции сенсибилизаторов непосредственно в опухолевых узлах определены дозы света, необходимые для достижения максимального терапевтического эффекта. В экспериментах на животных устаноалено, что новые ипдолининовые полиметиновые красители с ортофениленовым мостиком в цепи сопряжения имеют наибольшую фотоактивность по сравнению с другими исследованными соединениями, выражающуюся в тотальной табели тканей опухолевых узлов на всю глубину (до 14 мм). Результаты фототерапии на экспериментальных животных при использовании такого красителя 7065 представлены на рис.2.

V, см3 6

5

4

3

2

1

0

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Время, сутки

Рис.2. Размеры опухолевых узлов на крысах перевитых саркомой М1 после фототерапии с использованием красителя 7065: 1,2 - контрольные животные; 3 - световая доза 27 Дж/см2.

т—1—|—|—I—1—I—|—I—|—I—1—г

Последняя (шестая) глава диссертации содержит описание экспериментальных методов и аппаратуры: как традиционных, так и новых, разработанных в процессе выполнения работы. Предложена методика и создан комплекс аппаратуры для исследования по флуоресценции красителей непосредственно в опухолевых узлах живых организмов и в клеточных структурах кинетики их накопления. Для исследования фармакокинетики красителей in vitro и in vivo (для подвода возбуждающего излучения и сбора флуоресценции) использовались световоды в сочетании с линзами. Аппаратура позволяет регистрировать наличие полиметиновых красителей, начиная с концентрации в несколько пикомолей на миллион опухолевых клеток. Для исследования фармакокинетики накопления и вывода красителей из организма животных использовался специальный световод. Волокна одного из концов световода хаотически перемешаны и спрессованы с волокнами второго световода, излучение с другого конца которого фокусировалось на входную щель спектрометра. Использование этой аппаратуры позволило определять концентрацию красителей в животных без введения их в состояние нейролепта-нальгезии, с необходимой частотой и в минимальном их количестве.

На основе зеркальной оптики разработана и создана оптическая схема импульсного спектрофлуориметра, включающая сбор в плоскости входной щели монохроматора возбуждения света импульсной наносекундной лампы, формирование светового потока на образце и сбор флуоресценции на фотокатоде фотоумножителя. Спектрофлуориметр предназначен для регистрации кинетики затухания люминесценции в диапазоне от 0,5 не до 16,4 мке, временных зависимостей спектров и анизотропии люминесценции, интегральной интенсивности люминесценции и среднего числа фотонов люминесценции на один импульс возбуждения. Для исключения влияния хроматической аберрации фотометрическая схема прибора построена с использованием зеркальной оптики. Схема разрабатывалась из соображений минимизации аберраций изображений.

На основе регрессионного анализа спектров поглощения в ближнем ИК-диапазоне разработана методика, включая аппаратуру и программное обеспечение, по определению компонентного состава смесей органических растворителей. С помощью этой методики контролировалась чистота последних. Здесь же описана стандартная аппаратура, использованная при про-

ведении спектральных, поляризационных, фотохимических, генерационных, фотобиологических исследований и проведена оценка погрешностей измерений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

■ 1.Осуществлено отнесение полос поглощения и испускания молекул полиметиновых красителей к элекгронным переходам определенных структурных и функциональных групп, что позволило создать схему преобразования энергии электронного возбуждения в ПК и решить ряд вопросов, касающихся фотодеструкции и фотоактивности их в растворах и биологических системах. Показано, что вибронные спектры поглощения в высокочастотной области формируются вследствие оптических переходов в высокие электронные состояния метиновой цепи сопряжения, а также за счет аналогичных переходов в системе термов концевых групп молекул красителей. Свечение полиметиновых красителей в этой области спектра с квантовым выходом превышающим 10*3 при стоксовом возбуждении не обусловлено излучательными переходами из верхних возбужденных электронных состояний, а является следствием испускания света молекулами с нарушенной п - электронной системой связей метиновой цепи сопряжения. [5,7,37,43,47,66]

2.Экспериментально установлено существование особенностей анизотропии испускания молекул полиметиновых красителей в растворах и дана их интерпретация: постоянство степени поляризации флуоресценции в широком диапазоне изменения температуры, а в маловязких растворителях при уменьшении вязкости (нагревании) раствора даже ее увеличите не являются следствием свечения фотоизомеров, а объясняются на основе соотношения между временем вращательной релаксации молекул красителей и временем их жизни в возбужденном состоянии. [6,39,42,66]

3. Предложены пути управления генерационными свойствами полиметиновых красителей при использовании их в качестве основы лазерных сред. Выявлены изменения к.п.д. генерации растворов полиметиновых красителей в

1,3-5-1,5 раза при нагреве активной среды в диапазоне рабочих температур лазеров 10 -¡- 30° С. Показано, что наблюдаемое явление не связано с изменением квантового выхода флуоресценции красителей, а укладывается в рамках модели, учитывающей влияние на эффективность генерации только процесса внутренней конверсии молекул ПК. Путем выбора красителей с соответствующими спектрально-люминесцентными свойствами и их концентраций, использования достаточно вязкого растворителя достигнуто увеличение в 1,5 раза энергетического к.п.д. генерации для многокомпонентных растворов и показано, что это увеличение происходит вследствие излучательного переноса энергии электронного возбуждения между компонентами активной среды. [4,19,24,32,35,41,60,79,80]

4. Обнаружена способность полиметиновых красителей генерировать синг-летный кислород. Установлена взаимосвязь между фотофизическими свойствами синглетного кислорода и эффективностью необратимых фотопревращений полиметиновых красителей. Фотосенсибилизация кислорода осуществляется вследствие переноса энергии электронного возбуждения от молекул ПК, находящихся в триплетном состоянии, а фотоизомеры не участвуют в процессе образовании синхлетного кислорода. Показано, что влияние энергии возбуждающих квантов и природы растворителей на фотостабильность ПК не определяется увеличением эффективности генерации синглетного кислорода, а обусловлено изменением механизма необратимых фотопревращений: фотодеструкция полиметиновых красителей в растворах и полимерных пленках в спектральной области независимости выхода фотораспада от частоты возбуждения обязана взаимодействию ПК с синглетным кислородом, а в области резкого возрастания выхода - радикальной реакции. Предложена модель процесса, определяющего изменения спектрально-люминесцентных свойств в результате фотодеструкции полиметиновых красителей в высококонцентрированных полимерных пленках, основанная на преимущественном фотораспаде ассоциатов молекул красителей. [8-10,1416,22,25,34,36,44,48,49,51,53,54,56]

5. Для красителя В СМ и его производных в растворителях различной природы, при введении тушителей и дополнительных фотосенсибилизаторов обра-

зования синглетнош кислорода, а также катализаторов радикалов обнаружена способность генерировать синшетный кислород; однако сами указанные красители с синглетным кислородом не взаимодействуют, а их необратимое фотообесцвечивание происходит вследствие фотореакции радикального характера. [13,29, 52,55,57,58,61,62,64]

6. Использование результатов фотофизических и фотохимических исследований красителей позволило [4,15,20,24,32,39,40,45,49,50,51,77,78]:

- выдать рекомендации для синтеза фотостабильных полиметиновых красителей; экспериментально показать, что новые ПК и производные красителя DCM имеют лучшие генерационные параметры ( высокий к.п.д., широкая область перестройки частоты генерации) и более фотоустойчивы (в 2-f-30 раз по сравнению с известными красителями);

- путем введения в растворы дополнительно NiCl2-6H20 или Ni, Со, Fe -металлопорфиринов повысить фотостабильность активных сред на основе ПК в 1,3^2 раза без изменения к.п.д. и области перестройки генерации;

- разработать активные слои оптических дисков для записи информации на основе полиметиновых красителей, удовлетворяющие требованиям международного стандарта и методику их светостабилизации.

7. Проведен скрининг фототоксичности полиметиновых красителей in vitro и in vivo и исследованы их фотофизические свойства в таких системах: Показано, что красители обладают способностью накапливаться в опухолевых клетках, в основном, в форме мономерных молекул, а их сольватная оболочка содержит биологические макромолекулы. На основании флуоресцентных измерений определены оптимальные времена накопления красителей в опухолевых клетках и тканях животных, а также установлены необходимые дозы света для повреждения новообразований на глубину до 14 мм. Установлено, что новые индолининовые красители с ортофениленовым мостиком в цепи сопряжения при воздействии светового излучения в области их основной полосы поглощения обладают наиболее сильным фототоксическим действием в отношении культур клеток HeLa и НМ, а также на перевитых опухолях саркомы Ml и саркомы 45 беспородных крыс. [27,28,30,31-33,59,65,67-76,81]

8.Разработан ряд методик, оригинальных элементов и узлов, составляющих основу спектрометрических комплексов [1 -3,11,12,17,18,21,23,26,46,59,63,67, 72,73]:

- методика и комплекс флуоресцентной аппаратуры для исследования кинетики накопления фотосенсибилизаторов в опухолевых узлах живых организмов и клеточных структурах;

- оптическая схема импульсного спектрофлуориметра с временным диапазоном от 0,5 не до 16,4 мке для изучения кинетики затухания люминесценции и анизотропии люминесценции, времяразрешенных спектров люминесценции;

- методика на основе регрессионного анализа спектров поглощения в ближнем ИК-диапазоне и аппаратура по определению компонентного состава смесей органических растворителей.

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Козлов И.Н., Попечиц В.И., Коява В.Т., Самцов М.П., Саржевский А.М., Севченко А.Н. Концентрационное тушение флуоресценции полярных растворов Na-флуоресцеина // Докл. АН БССР - 1978. - Т.22, N.4. - С. 325-328.

2. Козлов И.Н., Коява В.Т., Попечиц В.И., Самцов М.П., Саржевский A.M. О существовании люминесцирующих гетерокомплексов красителей в твердом растворе при комнатной температуре // Журн. прикл. спектроскопии. -1979.-Т.30, N2.-С. 271-275.

3. Попечиц В.И., Самцов М.П. Зависимость спектрально-кинетических характеристик фосфоресценции растворов ксантеновых красителей от частоты возбуждающего света П Докл. АН БССР. - 1980. - Т.24, N8. - С. 694697

4. Воропай Е.С., Кирсанов A.A., Луговский А.П., Сосновский Г.М., Самцов М.П. Исследование генерационных и спектрально-люминесцентных характеристик бензоксазольных и бензтиазольных трикарбоцианиновых красителей IIВ кн.: Перестраиваемые по частоте лазеры. - Новосибирск, 1984. - С. 284-287.

5. Попечиц В.И., Самцов М.П. Природа и свойства коротковолнового свечения полиметиновых красителей // Оптика и спектроскопия. - 1984. -Т.56, N1.-C. 66-71.

6. Воропай Е.С., Попечиц В.И., Самцов М.П. Поляризация флуоресценции полиметиновых красителей в растворах различной вязкости // Журн. прикл. спектр. - 1985. - Т.43, N1. - С. 58-62.

7. Воропай Е.С., Луговский Л.П., Попечиц В.И., Самцов М.П. Поляризационные спектры и природа коротковолновых полос поглощения симметричных полиметиновых красителей // Докл. АН БССР. - 1986. - Т.ЗО, N3. -С.230-232.

8. Самцов М.П., Воропай Е.С., Бутримович О.В., Ксенофонтова U.M. Участие синглетного кислорода в фотохимии полиметиновых красителей // Докл. АН БССР. - 1987. - Т.31, N1. - С.32-35.

9. Бутримович О.В., Воропай Е.С., Ксенофонтова Н.М., Самцов М.П. Генерация синглетного кислорода полиметиновыми красителями // Журн. прикл. спектр, - 1987. -Т.46, N2.-С.310-314.

Ю.Воропай Е.С., Самцов М.П. Механизм фотосснсибилизации кислорода полиметиновыми красителями // Опт. и спектр. - 1987. - Т.62, N1. - С. 6467.

П.Воропай Е.С., Ермалицкий Ф.А., Самцов М.П., Шевцов В.А., Будай С.Л. Дисперсионно-временные характеристики УФ фотоумножителей с муль-тищелочным фотокатодом. /Ред. "Журн. прикл. спектр." Минск, 1988. - 8с. Деп. в ВИНИТИ 15.05.88. N764-1388. // Журн. прикл. спектр. - 1988. -Т.48, N5. - С. 867.

12.Коява В.Т., Сакович В.В., Самцов М.П. Конформационные превращении молекул кумарина-7 в поликристаллической матрице в процессе охлаждения // Оптика и спектр. -1989. - Т.67, N2. - С. 459-461.

13.Бутримович О.В., Воропай Е.С., Луговский А.П., Пташников Ю.Л., Самцов М.П. Механизм фотодеструкции DCM под действием видимого света // Опт. и спектр. - 1990. - T.69.N3. - С. 574-577.

М.Воропай Е.С., Самцов М.П., Павловская H.A. Фотохимические процессы в растворах симметричных Г1К при высокочастотном возбуждении // Опт. и спектр. -1991. - Т.70, N4. - С. 819-825.

15.Воропай B.C., Луговский А.П., Павловская Н.А., Самцов М.П. Процессы фотодеструкции полиметиновых красителей в активных слоях оптических дисков // Опт. и спектр. -1992. -Т.72, N3. - С. 43-50.

16.Воропай Е.С., Самцов M.II. Влияние энергии возбуждающих квантов на фотохимические процессы в растворах полиметиновых красителей // Квант, электрон. Киев. -1992. - N2. - С. 77-82.

17.Posnyak S.K., Samtsov М.Р., Sviridov V.V., Kulak A.I. Photoluminescence and electroluminescence at the Ti02-electrtolyte interface // J.Electeroanal.Chem. -

1992. - V.340. - P. 73-97.

18.Позняк C.K., Кулак А.И., Самцов М.П. Фотолюминесцентные процессы в электрохимических системах на основе диоксида титана // Докл. АНБ. -

1993. - Т.37, N3. - С. 57-60.

19.Воропай Е.С., Кирсанов А.А., Самцов М.П. Влияние температуры на генерационные свойства полиметиновых красителей // Журн. прикп. спектр. - 1993. - Т.59, N5-6 . - С. 484-488.

20.Воропай Е.С., Луговский А.П., Самцов М.П. Свойства полиметиновых красителей в активных слоях оптических дисков // Журн. научн. и прикл. фотографии. - 1993. - Т.38, N6. - С. 1-7.

21.Воропай Е.С., Данилевич В.В., Бондарь Н.С., Валах В.В., Григорьев В.Ф., Самцов М.П. Модульный импульсный спектрофлуориметр // ПТЭ. -1994. -N2. - С. 208-209.

22.Воропай Е.С., Самцов М.П. Влияние энергии фотонов на процессы необратимых фотопревращений полиметиновых красителей // Журн. прикл. спектр. - 1995. - Т.65, N2. - С. 218-228.

23.Воропай Е.С., Самцов М.П. Эффективная фотометрическая схема для флуориметрических комплексов // В кн.: Современные вопросы оптики, радиационного материаловедения информатики, радиофизики и элекгро-ники.42. - Мн.: Белгосуниверситет, 1996. - С. 97-100.

24.Воропай Е.С., Самцов М.П. Полиметиновые красители и их применения // В кн.: Соврем, вопросы оптики, радиационного материаловедения информатики, радиофизики и элекгроники.Ч1. Мн.: Белгосуниверситет, 1996. - С. 27-33.

25.Воропай Е.С., Самцов М.П. Фотофизические и фотохимические свойства полиметиновых красителей в растворах // В кн.: Соврем, вопросы оптики,

радиационного материаловедения информатики, радиофизики и электроники. 41. - Мн.: Белгосуниверситет, 1996. - С. 21-26.

26.Валах В.В., Саечников В.А., Самцов М.П., Шевченко К.А. Качественный и количественный анализ нефтепродуктов в ИК-спектроскопии // В кн.: Современные вопросы оптики, радиационного материаловедения информатики, радиофизики и электроники. 41. - Мн.: Белгосуниверситет, 1996. - С. 147-151.

27.Воропай Е.С., Самцов М.П., Луговский А.П., Александрова E.H., Жаврид Э.А., Журавкин И.Н. Свойства новых полиметиновых красителей для фотодинамической терапии // Вестник БГУ. Серия 1. -1996. - N3. - С. 23-27.

28.Жаврид Э.А., Журавкин И.Н., Александрова E.H., Коробцова Г.И., Истомин Ю.И., Воропай Е.С., Самцов M.II., Шастак С.И. Первичный отбор in vitro потенциальных фотосенсибилизаторов из группы полиметиновых красителей // В кн.: Актуальные вопросы онкологии и медицинской радио' логии. - Мн.: НИИ ОМР, 1996. - С.333-340.

29.Воропай Е.С., Самцов М.П. Закономерности необратимых фотопревращений красителя DCM // Оптика и спектроскопия. -1997. - Т.82, в.4. - С.577-580.

30.Жаврид Э.А., Истомин Ю.И., Александрова E.H., Журавкин И.Н., Коробцова Г.И., Немкович E.JI., Фурманчук A.B., Воропай Е.С., Луговский А.П., Самцов М.П., Чалов В.Н. Исследование фотодинамической активности новых трикарбоцианиновых красителей // В кн.: Актуальные вопросы онкологии и медицинской радиологии. - Мн.: НИИ ОМР, 1997. - С.266-275.

31.Voropay E.S., Samtsov М.Р., Lugovskiy А.Р., Zhavrid E.A., Aleksandrova E. N., Zhuravkin I.N., Istomin U.P., Shastak S.I. Evaluation of five new trikarbocyanine dyes for photodynamic therapy// Experimental Oncology. -1997. V19, №1. - C.56-60.

32.Воропай E.C., Самцов М.П. Полиметиновые красители. Фотофизические свойства и применения // Сб. Современные вопросы оптики, радиационного материаловедения, информатики радиофизики и электроники -Минск: Белгосуниверситет, 1997. С. 88-101.

33.Schastak S.I., Enzmann V., Jngel A., Zhavrid Е.А., Alexandrova E.N., Voropaí E.S., Samtsov M.P., Lugovskiy A.P. und Wiedemann P. Erste Ergebnisse zur PDT des Aderhaiitmelanoms ex vivo mittels neuer im NIR-Bereich absorbierenden Photosensitizer// Laser Medizin. -1997. - V.13. - P. 50-54.

34.Афанасьев H.A., Ксенофонтова Н.М., Попечиц ВЛ, Самцов M.II. Исследование фото- и термоустойчивости лазерных сред на основе триметин-цианиновых красителей // Лазеры на основе сложных органических соединений и их применение. Тез. докл. III Всес. конф. - Минск, 1980.-С.227-229.

35.Афанасьев H.A., Луговский А.П., Попечиц В.И., Самцов М.П. Синтез и исследование фотохимических, спектральных и генерационных свойств цианиновых красителей с целью поиска оптимальных условий их применения в квантовой электронике // 3 Всес. конф. по органическим люминофорам. Тез! докл. - Харьков, 1980. - С.7.

36.Воропай Е.С., Попечиц В.И., Самцов М.П. Фотохимическая устойчивость растворов лазерных красителей под действием видимого света // IV Всесоюзное совещание по фотохимии. Тез. докл. конф. - Ленинград, 1981. -С.121.

37.Попечиц В.И., Самцов М.П., Сосновский Г.М. Особенности люминесценции растворов полиметиновых красителей // Всес. совещ. по люминесценции посвященное 90-летию С.И.Вавилова. Тез.докл. - Ленинград, 1981. -С.262.

38.Самцов М.П., Сосновский Г.М. Создание и исследование эффективных лазерных сред на основе полиметиновых красителей // Актуальные проблемы естественных наук. - Минск, 1982. - С.114.

39.Самцов М.П., Попечиц В.И. Поляризация люминесценции растворов полиметиновых красителей // Всес. сов. по молекулярной люминесценции и ее применениям. Тез. докл. - Харьков, 1982. - С.201.

40.Луговский А.П., Кирсанов A.A., Самцов М.П., Сосновский Г.М. Исследование спектрально-люминесцентных и генерационных характеристик 4,4-хинокарбоцианиновых красителей // Органические люминофоры и их примен. в нар. хоз. Тез. докл. IV Всес. конф. - Харьков, 1984. - С. 102.

41.Самцов М.П. Влияние вязкости растворителя на генерацию полиметиновых красителей // Органические люминофоры и их примен. в нар. хоз. Тез. докл. IV Всес. конф. - Харьков, 1984. - С.39.

42.Воропай Е.С., Ермалицкий Ф.А., Самцов М.П. Сольватация молекул полиметиновых красителей в растворах // Органические люминофоры и их применение в народном хозяйстве. Тез. докл. - Харьков, 1984. - С.38.

43.Самцов М.П. Влияние условий возбуждения на люминесценцию полиме-тиновых в растворах // Исследования в обл. спектр, и квант, электрон. Тез. докл. конф. - Вильнюс, 1985. - С.38.

44.Самцов М.П., Бутримович О.В., Воропай Е.С., Ксенофонтова Н.М., Лугов-ский Л.П. Исследование механизма фотореакции трикарбоцианиновых красителей // V Всес. совещ. по фотохим. Тез. докл.- Суздаль, 1985. -С.126.

45.Попсчиц В.И., Воропай Е.С., Ренч С., Самцов М.П. Химическая стабильность, спектрально-люминесцентные и кинетические характеристики растворов новых полиметиновых красителей //Физика и химия иолиметино-вых красителей. Тез. докл. Всес. симп. - Звенигород, 1985. - С.171-172.

46.Воропай Е.С., Дубинин С.С., Ермалицкий Ф.А., Самцов М.П. Спектрально-поляризационные и временные характеристики субнаносекундных газоразрядных ламп // Применение лазеров и опто-электр. техн. в нар. хоз. Тез. докл. II Университ. семин. - Минск, 1985. - С.15.

47.Воропай Е.С., Луговский А.П., Попечиц В.И., Самцов М.П. Поляризационные спектры и природа коротковолновых полос поглощения полиметиновых красителей // Физика и химия полиметиновых красителей. Тезисы докл. - Москва, 1985. - С.111-113.

48.Самцов М.П., Бутримович О.В. Сенсибилизация люминесценции синглет-ного кислорода полиметиновыми красителями // Теортическая и прикладная оптика. Тез. докл. 2 Всес. конф. - Ленинград, 1986. - С.202.

49.Бутримович О.В., Воропай Е.С., Ксенофонтова Н.М., Самцов М.П. Изучение фотоустойчивости активных сред на основе полиметиновых красителей // Инверсная заселенность и генерация на переходах в атомах и молекулах. Тез. докл. конф. 4.II. - Томск, 1986. - С.52.

50.Сосновский Г.М., Самцов М.П., Луговский А.П. Синтез и люминесцентные свойства мезомалоиодинитрилзамещенных трикарбоцианиновых красителей // Органические люминофоры и их применение в нар. хоз. Тез. докл. V Всес. конф. - Харьков, 1987. - С.84-85.

51.Бутримович О.В., Воропай Е.С., Самцов М.П., Ксенофонтова Н.М., Луговский А.П. Влияние структурных особенностей молекул полиметиновых красителей на их фотостабильность // Органические люминофоры и их применение в народном хозяйстве. Тез. докл. V Всесоюзн. конф.- Харьков, 1987.-С.19.

52.Самцов М.Г1., Бубель О.Н., Воропай Е.С. Луговский А.П. Пташников Ю.Л.

~~ ^Влияние растворителей на люминесценцию мероцианиновых красителей //

Всес. совещ. по молекулярной люмин. Тез. докл. - Караганда, 1989. - С.117.

53.Бутримович О.В., Воропай Е.С., Самцов М.П., Ксенофонтова Н.М., Луговский А.П. Изучение механизма необратимых фотопревращений полимети-новых красителей в растворах// Тез. докл. VI Всесоюзного совещ. но фотохимии. - Новосибирск, 1989. - С. 184.

54.Бутримович О.В., Воропай Е.С., Луговский А.П., Павловская H.A., Самцов М.П. Влияние энергии возбуждающих квантов света на фотостабильность полиметиновых красителей // Физика и химия полиметиновых красителей. Тез. докл. V Всесоюзн. симпоз. - Черноголовка, 1989. - С. 191.

55.Бутримович О.В., Воропай Е.С., Луговский А.П., Пташников Ю.Л., Самцов М.П. Фотохимия лазерного красителя DCM // Фотохимия лаз. сред на красителях. Тез. докл. VII Всесоюзн. координационного совещания. -Луцк, 1990. - С.20.

56.Воропай Е.С., Луговский А.П., Павловская H.A., Самцов М.П. Фотохимические процессы в растворах полиметиновых красителей при высокочастотном возбуждении // Фотохимия лазерных сред на красителях. Тез. докл. VII Всесоюзн. координац. совещ. Луцк. 1990. С.25.

57.Бутримович О.В., Воропай Е.С., Луговский А.П., Пташников Ю.Л., Самцов М.П. Фотохимические процессы в растворах лазерного красителя DCM // Органич. люминофоры и их примен. в нар. хозяйстве. Тез. докл. VII Всесоюзн. конф. Люминофоры-90. - Харьков, 1990. - С.36.

58.Воропай Е.С., Гусенков С.Н., Луговский А.П., Павловская H.A., Пташников Ю.Л., Самцов М.П. Новые мероцианиновые красители с большим сто-ксовым сдвигом. //Органич. люминофоры и их примен. в нар. хозяйстве Тез. докл. VI Всесоюзн. конф. Люминофоры-90. - Харьков, 1990. - С.48.

59.Жарников С.Д., Ксенофонтова Н.М., Лисенкова A.M., Самцов М.П. Полупроводниковые лазеры в диагностике и фотодинамической терапии онкологических заболеваний // Laser Optics 93. Тез. докл. - С.-Петербург, 1993. -С.662.

60.Воропай Е.С., Кирсанов A.A., Самцов М.П. Влияние температуры на генерационные свойства полиметиновых красителей // Физика лазеров. Часть II. Тезисы докл. Междунар. конф. Соврем, пробл. лаз. физ. и спектр. - Гродно, 1993. - С.92

61.Воропай B.C., Самцов М.П. Влияние межмолекулярных взаимодействий на флуоресценцию красителя DCM // Физика лазеров. Часть II. Тез. докл. Междунар. конф. Соврем, пробл. лаз. физ. и спектр. - Гродно, 1993. - С.136.

62.Воропай Е.С., Самцов М.П. Особенности люминесценции красителя DCM // Международная конференция по люминесценции. Тез. докл. - Москва, 1994.-С. 122.

63.Валах В.В., Саечников В.А., Самцов М.П., Шевченко К.А. Разработка методов спектроскопии ближнего ИК-диапазона, программно-аппаратного обеспечения качественного и количественного анализа нефтепродуктов // Научн. и аналит. приборостроение. Тез. Докл. Респ. конф. - Минск, 1995. -С.43-44.

64.Воропай Е.С., Самцов М.П.. Фотостабильность лазерных сред на основе DCM и его производных // Лазерная физика и спектр. Тезисы докл. конф. -Гродно, 1995. - С.88.

65.Воропай Е.С., Самцов М.П. Потенциальные фотосенсибилизаторы для лазерной фотодинамической терапии // Лазерная физика и спектр. Тезисы докл. конф. - Гродно, 1995. - С.221.

66.Samlsov М.Р., Voropay E.S. Influence of structure of cyanine dyes on its photophysical properties II Физика и химия органических люминофоров. Тез. докл. Междун. науч. конф. - Харьков, 1995. - С.158.

67.Воропай Е.С., Самцов М.П., Чалов В.Н. Аппаратура для исследования кинетики накопления в клетках фотосенсибилизаторов - полиметиновых красителей // Молекулярно - клеточные основы функционирования биосистем. Тез. докл. Второго съезда Белорусского общества фотобиологов и биофизиков. - Минск, 1996. - С. 189.

68.Воропай Е.С., Самцов М.П., Луговскнй А.П., Александрова E.H., Жаврид Э.А., Журавкин И.Н. Полиметиновые красители как фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии in vitro // Молекулярно-клеточные основы функционирования биосистем. Тез. докл. Второго съезда Белорусского общества фотобиологов и биофизиков. - Минск, 1996. - С.151.

69.Zhuravkin I., Zhavrid Е., Alexandrova Е., Voropai Е., Samtsov M., Barberi-Heyob M., Rezzoug H., Merlin J.L., Guillemin F. Evacuation in vitro de l'activité photodynamique de photosensibilisants derives des cyanines// Bull. Cancer. - 1996. - V.83, N6. - P. 429.

70.Samtsov M.P., Aleksandrova E. N.. Voropay E.S., Zhavrid Е.Л. Zhuravkin I.N.-

__— — — New promissing photosensityzers for photodynamics laser therapy // European

quantum electronics conf. Abstracts (QThD5). - Hamburg, Germany, 8-13sept.l996. -P.169.

71.Самцов М.П., Воропай E.C., Луговский А.П., Александрова E.H., Жаврид Э.А. Лазерная фотодинамическая терапия злокачественных новообразований и новые фотосенсибилизаторы // Квантовая электроника. Тез. докл. межгосуд. науч.-тех. конф. - Минск, 1996. - С.27.

г - - ■>

72.Валах В.В., Самцов М.П., Воропай Е.С., Шевченко К.А., Чалов В.Н. Аппаратура для определения спектрального состава и пространственного распределения излучения полупроводниковых лазеров // Квантовая электроника. Тез. докл. межгосуд. науч.-тех. конф. - Минск, 1996. - С.75.

73.Воропай Е.С., Самцов М.П., Чалов В.Н. Аппаратура для исследования кинетики накопления фотосенсибилизаторов - полимстиновых красителей in vivo // Квантовая электроника. Тез. докл. межгосуд. науч.-тех. конф. -Минск, 1996.-С.128.

74.Самцов М.П., Коробцова Г.И., Александрова E.H., Жаврид Э.А., Журавкин И.Н., Истомин Ю.И., Шастак С.И. Воропай Е.С. Использование полимети-новых красителей в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии злокачественных опухолей // Материалы 1 съезда онкологов стран СНГ. Тез. докл. 1 съезда онколошв. - Москва, 3-6 декабря 1996. -С.687-688.

75.Samtsov М.Р., Aleksandrova Е. N., Korobtsova G.J., Lugovskiy А.Р., Voropay E.S., Zhavrid E.A.. Photdynamic therapy with new polymethin dyes in vivo // BIOS'97. Abstract. - San Jose, 1997. - P. 46.

76.Воропай E.C., Луговский А.П., Самцов М.П., Чалов В.Н., Александрова Е.Н, Жаврид Э.А., Журавкин И.Н., Шастак С.И. Лазерная фототерапия и новые фотосенсибилизаторы //Лазерная физика и спектроскопия. Тез.докл.Ш конф. по лазерной физике и спектроскопии. Том 1. - Гродно, 1997. - С.236-237.

77.А.С. 940470 СССР, МКИ С 07 D 215/06. Перхлорат 2-{7-[1-этил2( 1Н)хинолинилиден]-4-хлор-3,5(о-фенилено)-1,3,5-гептатриен-1 -ио) 1-этилхинолиния в качестве рабочего вещества лазерной среды. / Е.С.Воропай, А.А.Кирсанов, А.П.Луговский, В.И.Попечиц,

Г.М.Сосновский, МЛ. Самцов (СССР). - N3236412/23-04; Заявлено 19.01.81-Не публ. Гриф Т.

78.A.c. 107904 СССР, МКИ С 09 В 23/06. Мезохлорзамещенные трикарбо-цианины в качестве красителя активной среды с областью генерации 750-ЮООнм. / Г.М.Сосновский, А.П.Луговский, М.В.Эрдман, А.А.Кирсанов, Е.С.Воропай, В.ИЛопечиц, В.А.Саечников, М.П. Самцов (СССР). -N3327469/23-05; Заявлено 02.06.81. Не публ.Гриф Т.

79. A.c. 1442038 СССР, МКИ Н 01 S 3/20. Активная среда для лазеров на растворах органических соединений / О.В. Бутримович, Е.С. Воропай, U.M. Ксенофонтова, А.П. Луговский, М.П Самцов.(СССР). - N4127691/24-25; Заявлено 02.10.86. Не публ. Гриф Т.

80.A.C. 1261535 СССР, МКИ Н 01 S 53/20. Активная среда для лазеров на растворах органических соединений / М.П.Самцов, А.П.Луговский, А.А.Кирсанов, Е.С. Воропай (СССР). - N3793151/24-25; Заявлено 24.09.84. Не публ. Гриф Т.

81.Пат. Респ. Беларусь, МКИ С 07 D 209/02, С 09 В 23/06 А 61. Производные индотрикарбоцианина в качестве фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии злокачественных опухолей / Воропай Е.С., Луговский А.П., Самцов М.П., Александрова E.H., Жаврид Э.А. (Респ. Беларусь); - № 961036; Заявл. 4.11.96г.

РЕЗЮМЕ

диссертации Самцова Михаила Петровича

ФОТОНИКА МОЛЕКУЛ ЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В РАСТВОРАХ

Ключевые слова: красители, спектрально-люминесцентные, фотохимические и фотофизические явления, регистрирующие слои оптических дисков, фототоксичность, фармакокинетика накопления красителей.

Путем исследования спектральными методами фотоники молекул красителей люминесцирующих в ближнем ИК-диапазоне установлены особенности их спектрально-люминесцентных и генерационных свойств, а также закономерности необратимых фотопревращений в растворах, регистрирующих слоях оптических дисков и опухолевых клетках.

РЭЗЮМЭ дысертацьп Самцова Mixaùia Пятров1ча

ФАТОНГКА МАЛЕКУЛ ЦЫА1ПНАВЫХ ФАРБАВАЛЬШКАУ У РАСТВОРАХ

Ключавыя словы: фарбавальнт, спекгральна-люмшесцэнтныя, фота-xiMÎ4HbM.i фотаф1з1чпыя з'явы, рэпстрыруючыя CJiai аптычных дыскау, фота-такачнасць, фармакакшещка прымнажэння фарбавальшкау.

Шляхам даследавашш спектральным! метадам1 фатонт малекул фарбавальшкау шомшесцыруючых у бл1жшм Ж-дыяпазоне вызначаны асаб-л1васц) ix спектральна-люмшесцэнтных i генерадыснных уласшвасцей, так сама заканамернасщ, неабарачальных фотапераутварэнняу у растворах, рэ-пстрыруючых слаях аптычных дыскау i пухлшных клетках.

SUMMARY Samtsov M.P.

Photonics of the Cyanin Dye Molecules in Solutions

Key words: dyes, luminescence, photophysical and photochemical phenomena, recording layers for optic disks, phototoxicity, pharmacokinetics of dyes accumulation.

Photonics of the dye molecules with the luminescence in the near infra-red region, have been investigated by spectral methods. Features of their spectral-luminescent and generation properties, as well as general rules of their unrewersible phototransformations in the solutions, recording layers of optic disks and tumor cells have been determined.