docpopularyzatorski opis rezultatów projektu
download 
Reklamacja Transkrypt
popularyzatorski opis rezultatów projektu
Nr wniosku: 211982, nr raportu: 11128. Kierownik (z rap.): mgr Mateusz Gierszewski Tlen jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków chemicznych na Ziemi i we Wszechświecie. Powszechnie wiadomo, że bez tlenu i wody nie jest możliwe istnienie życia. Praktycznie wszystkie formy ożywione zużywają tlen w celu utrzymania podstawowych funkcji życiowych. Jednakże, obecnie trudno jest znaleźć czasopismo medyczne, w którym nie pojawiłoby się przynajmniej jedno opracowanie związane z tak zwanymi "reaktywnymi formami tlenu" i ich wpływem na organizm człowieka. Do tak zwanych "reaktywnych form tlenu" zalicza się również tlen singletowy, którego mechanizm powstawania i działania stał się głównym przedmiotem badań w zrealizowanym projekcie. Tlen jest niezwykłą cząsteczką, ponieważ w stanie podstawowym jest trypletem, natomiast dopiero w stanie wzbudzonym następuje zmiana konfiguracji elektronowej, która daje w efekcie stan singletowy. Relaksacja ze stanu wzbudzonego (singletowego) do stanu podstawowego (trypletowego) jest spinowo wzbroniona, dlatego notuje się względnie długi czas życia tlenu singletowego. Właściwości i rola tlenu singletowego wzbudza liczne zainteresowania wśród badaczy z różnych dyscyplin, włączając w to biologów, chemików, fizyków, farmaceutów oraz lekarzy. Jak to zwykle bywa, można odnotować zarówno pozytywne, jak i negatywne znaczenie tlenu singletowego dla człowieka i otoczenia. Z jednej strony, wysoka reaktywność tlenu singletowego jest wykorzystywana w wielu praktycznych aspektach, wliczając w to terapię diagnozowania i leczenia nowotworów - Photodynamic Diagnosis (PDD) oraz Photodynamic Therapy (PDT), procesy sterylizacji krwi, oczyszczanie ścieków oraz uzdatnianie wody - są to przykładowe pozytywne zastosowania. Jednakże, z drugiej strony, tlen singletowy może przyczyniać się do destrukcji materiałów (np. polimerów) lub powodować niekorzystne zmiany w komórkach i tkankach organizmów żywych. Ponadto, tlen singletowy odgrywa kluczową rolę w wielu procesach fotoutleniania produktów naturalnych, dla których w wielu przypadkach kluczową inicjującą rolę odgrywa światło. Najbardziej znanymi fotosensybilizatorami tlenu singletowego w układach naturalnych są przykładowo: ryboflawina (w mleku), chlorofil (w warzywach i oleju) oraz mioglobina (w mięsie). Tlen singletowy może reagować ze związkami organicznymi posiadającymi wiązania podwójne, wliczając w to nienasycone kwasy tłuszczowe. Generalnie, procesy utleniania zachodzące przy udziale tlenu singletowego, są bardzo szybkie. Jedną z metod uzyskania tlenu singletowego jest proces sensybilizacji. Tlen w stanie podstawowym jest potencjalnym wygaszaczem dla stanów wzbudzonych sensybilizatora. Gdy następuje proces wygaszenia stanu wzbudzonego sensybilizatora, energia wzbudzenia zostaje przeniesiona na tlen, który w efekcie przechodzi w stan wzbudzony. Głównym celem zrealizowanego projektu stało się zdefiniowanie pochodnych 5-deazaflawin, ze szczególnym uwzględnieniem pochodnych 5-deazaalloksazyny, jako fotosensybilizatorów tlenu singletowego oraz zbadanie roli tlenu singletowego w reakcjach fotochemicznych inicjowanych przez flawiny w warunkach tlenowych. Procesy tworzenia oraz wygaszania tlenu singletowego były badane w różnych układach oraz z zastosowaniem różnych rozpuszczalników (metanol, acetonitryl, dichlorometan, woda deuterowana). Podczas realizacji projektu zastosowano luminescencyjną metodę detekcji tlenu singletowego, która opiera się na badaniu charakterystycznej emisji tlenu singletowego przy λ em ~ 1270 nm, która jest efektem przejścia tlenu ze stanu wzbudzonego (singletowego, 1g O2) do stanu podstawowego (trypletowego, 3g- O2) zgodnie z następującym procesem: g O2 3g- O2 1 Pomimo iż omawianą metodę charakteryzuje wysoka selektywność, intensywność emisji tlenu singletowego jest raczej niska, dlatego najlepszym rozwiązaniem staje się użycie laserowego źródła wzbudzenia badanej próbki. 5-Deazaalloksazyny to związki analogiczne do 5-deazaflawin. Swoją budową strukturalną przypominają alloksazyny. Najistotniejszą cechą, która odróżnia 5-deazaalloksazyny od alloksazyn jest zastąpienie azotu N(5) obecnego w alloksazynach na grupę metinową (=CH) w cząsteczkach pochodnych 5deazaalloksazyny. Alloksazyny, jak również 5-deazaalloksazyny, niepodstawione w pozycji N(1) mogą ulegać procesowi podwójnego przeniesienia protonu w stanie wzbudzonym do atomu N(10) dając w efekcie odpowiednią izoalloksazynę (5-deazaizoalloksazynę), reakcja odbywa się zwykle w obecności pirydyny lub kwasu karboksylowego. Okazało się, iż pochodne 5-deazaalloksazyny są dobrymi sensybilizatorami tlenu singletowego. Wartości wydajności sensybilizowanego tworzenia tlenu singletowego (ФΔ) okazały się niższe w porównaniu do analogicznych wyników otrzymanych dla odpowiednich alloksazyn. Ponadto okazało się, iż 5-deazaalloksazyny tworzą tlen wydajnej w porównaniu z 5-deazaizoalloksazynami. Zwiększeniu zdolności tworzenia tlenu singletowego przez pochodne 5-deazaalloksazyny sprzyja zastąpienie wody deuterowanej przez rozpuszczalnik organiczny. Cały powstający na drodze sensybilizacji tlen singletowy pochodził z wygaszenia stanów trypletowych pochodnych 5-deazaalloksazyny. Potwierdzić może to również wyznaczona wartość wydajności przejścia interkombinacyjnego (ФISC) dla 5-deazaalloksazyny w wodzie (0.43) oraz wydajność generowania tlenu singletowego przez 5-deazaalloksazyny w wodzie deuterowanej (ФΔ = 0.41).
