Многоимпульсное люминесцентное детектирование пространственного распределения реагентов и диффузионного потока молекул O2 в полимерный слой.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2025N2/13-24Ключевые слова:
Синглетный кислород, химические ловушкиАннотация
Исследована кинетика окислительных фотореакций в окрашенной полимерной пленке при многократной импульсной активации системы с учетом послойного диффузионного восполнения из атмосферы концентрации расходуемого в реакции кислорода. Регистрировался процесс химического связывания молекул кислорода с иммобилизованными молекулами антрацена в кислородопроницаемой полимерной пленке поливинилбутираля, содержащей, в качестве фотосенсибилизатора, молекулы органического красителя (эритрозин). Предложена математическая модель, описывающая кинетику кислородозависящих фотореакций в пленке и формирование сигналов люминесцентного отклика при ее многоимпульсной лазерной активации с учетом диффузионного восполнения молекул кислорода в промежутках между активирующими импульсами. На основе сравнительного анализа экспериментальных и расчетных сигналов люминесценции проведена оценка характера неоднородного пространственного распределения фотосенсибилизатора и окисляемого реагента в полимерной пленке.
Библиографические ссылки
Bartz R.R., Piantadosi C.A. (2010) Clinical review: Oxygen as a signaling molecule. Crit. Care, 14, 234. https://doi.org/10.1186/cc9185 DOI: https://doi.org/10.1186/cc9185
Babcock G., Wikström M. (1992) Oxygen activation and the conservation of energy in cell respiration. Nature, 356, 301–309. https://doi.org/10.1038/356301a0 DOI: https://doi.org/10.1038/356301a0
Acker H. (1983) Tissue Oxygen Transport in Health and Disease. In: Pallot, D.J. (eds) Control of Respiration. Springer, Boston, MA. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-1487-5_5 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4684-1487-5_5
Pittman R.N. (2011) Regulation of tissue oxygenation. Colloquium Series on Integrated Systems Physiology, 3, 1- 81. https://doi.org/10.4199/C00029ED1V01Y201103ISP017 DOI: https://doi.org/10.4199/C00029ED1V01Y201103ISP017
Habler O.P., Messmer K.F. (1997) The physiology of oxygen transport. Transfus Sci. 18(3), 425-435. https://doi.org/10.1016/S0955-3886(97)00041-6 DOI: https://doi.org/10.1016/S0955-3886(97)00041-6
Babcock G. (1999) How oxygen is activated and reduced in respiration. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 12971–12973. https://doi.org/10.1073/pnas.96.23.12971 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.96.23.12971
Filatov M.A., Heinrich E., Busko D. Ilieva I.Z., Landfester K., Baluschev S. (2015) Reversible oxygen addition on a triplet sensitizer molecule: protection from excited state depopulation. Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 6501–6510. https://doi.org/10.1039/c4cp05025h DOI: https://doi.org/10.1039/C4CP05025H
Montero-Baker M.F., Au-Yeung K.Y., Wisniewski N.A., Gamsey S., Morelli-Alvarez L., Mills Sr J.L., Campos M., Helton K.L. (2015) The First-in-Man "Si Se Puede" study for the use of micro-oxygen sensors (MOXYs) to determine dynamic relative oxygen indices in the feet of patients with limb-threatening ischemia during endovascular therapy. J Vasc Surg., 61, 1501-1509. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2014.12.060 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2014.12.060
Chien J.S., Mohammed M., Eldik H., Ibrahim M.M., Martinez J., Scott P.N., Wisniewski N., Klitzman B. (2017) Injectable Phosphorescence-based Oxygen Biosensors Identify Post Ischemic Reactive Hyperoxia. Scientific reports, 7, 8255. https://doi.org/10.1038/s41598-017-08490-0 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-08490-0
Yang Y., Ronson T., Hou D., Zheng J., Jahović I., Luo K., Nitschke J.R. (2023) Hetero-Diels-Alder Reaction between Singlet Oxygen and Anthracene Drives Integrative Cage Self-Sorting ChemRxiv. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2023-st339 DOI: https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2023-st339
Krasnovsky A.A. (2004) Photodynamic activity and singlet oxygen. Biofizika, 49(2), 305-321. Available at: https://www.researchgate.net/publication/8575395
Briviba K., Klorz l-O. Sics H. (1997) Toxic and signaling effects of photochemically or chemically generated singlet oxygen in biological systems. Bio. Chem., 378, 1259-1265. Available at: https://www.scirp.org/reference/ referencespapers?referenceid=723051
Uzdensky A.B. (2010) Cellular and molecular mechanisms of photodynamic therapy, St. Petersburg: Nauka, 326. Available at: https://ozon.kz/product/kletochno-molekulyarnye-mehanizmy-fotodinamicheskoy-terapii-uzdenskiy-anatoliy-borisovich-1362599002 [in Russian]
Krasnovsky A.A. (1999) Photosensitized phosphorescence of singlet molecular oxygen: measurement methods and application to analysis of photodestructive processes in cells. Uspekhi Biologicheskoy Khimii, 39, 255-288. Available at: https://www.researchgate.net/publication/280976073 [in Russian]
Letuta S.N., Pashkevich S.N., Alidzhanov E.K., Lantukh Yu.D., Razdobreev D.A., Chakak A.A., Ishemgulov A.T. (2019) Monitoring of Changes in Oxygen Concentration in Tissues by the Kinetics of Delayed Fluorescence of Exogenous Dyes. Optics and spectroscopy, 127, 1169 – 1176.
https://doi.org/10.1134/S0030400X19120129 DOI: https://doi.org/10.1134/S0030400X19120129
Liu W., Zhang H.I., Liu K.P., Zhang S.D., Duan Y.X. (2013) Laser-induced fluorescence: Progress and prospective for in vivo cancer diagnosis. II Chinese Science Bulletin, 58, 2003 – 2016. https://doi.org/10.1007/sll434-013-5826-y DOI: https://doi.org/10.1007/s11434-013-5826-y
Roussakis E., Li Z., Nichols A.J., Evans C.L. (2015) Bright, "Clickable" Porphyrins for the Visualization of Oxygenation under Ambient Light. II Angew. Chem.Int.Edit, 54, 8340 – 8362. https://doi.org/10.1002/anic.201506847 DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201506847
Grether-Beck S.; Buettner R.; Krutman J. (1997) Ultraviolet A radiation-induced expression of human genes: molecular and photobiological mechanism, Bio. Chem., 378, 1231-1236. PMID: 9426182
Rusinov A.P., Kucherenko M.G. (2006) Kinetics of photochemical recording of stationary gratings in oxygen-permeable polymers with triplet sensitization. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physical Series, 70, 1262–1266. Available at: https://www.researchgate.net/publication/290035289
Kucherenko M.G. (1997) Kinetics of nonlinear photo-processes in condensed molecular systems. Orenburg: OSU, 386. Available at: https://scholar.google.ru/citations?user=-N16cjEAAAAJ&hl=ru [in Russian]
Kucherenko M.G., Ketzle G.A. (1999) Suppression of Singlet Oxygen Generation by a Powerful Laser Pulse. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physical Series, 63, 1149 – 1154. Available at: https://www.researchgate.net/publication/290027656
Kucherenko M.G. (2001) On the Kinetics of the Reaction of Singlet Oxygen with Immobile Sensitizers. Chemical Physics, 20, 31-36. Available at: https://www.researchgate.net/publication/295126232
Kucherenko M.G., Chmereva T.M. (2010) Processes with Participation of Electronically Excited Molecules on the Surfaces of Solid Adsorbents. Orenburg: Orenburg State University, 346. Available at: www.osu.ru/doc/1041/kaf/820/prep/196 [in Russian]
