goslasmedЛазерная медицинаLaser Medicine2071-80042686-8644Skobelkin Centre for Laser Medicine - a branch of the Federal Clinical Center for High Medical Technologies, FMBA of Russia10.37895/2071-8004-2021-25-2-41-47goslasmed-722Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHESВозможности оценки эффективности фотосенсибилизаторов на основе определения пороговых доз, вызывающих гемолиз эритроцитовAssessment of the photosensitizer efficacy after determination of threshold doses initiating erythrocyte hemolysishttps://orcid.org/0000-0003-4470-1960АлексеевЮ. В.AlekseevYu. V.

Алексеев Юрий Витальевич – доктор медицинских наук, руководитель отделения экспериментальной лазерной медицины

г. Москва

Alekseev Yuriy – Dr. Sci. (Med.), Head of the Department of Experimental Laser Medicine

Moscow

ural377@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9996-5050МиславскийО. В.MislavskyO. V

Миславский Олег Владимирович – кандидат фармацевтических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов аллергии; старший научный сотрудник отделения экспериментальной лазерной медицины

г. Москва

Mislavsky Oleg – Cand. Sci. (Pharm.), Senior Researcher at the Laboratory of Molecular Mechanisms of Allergy; Senior Researcher at the Department of Experimental Laser Medicine

Moscow

olegmislavsky@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5880-2629ДуванскийВ. А.DuvanskiyV. A.

Дуванский Владимир Анатольевич – доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора по научной работе, руководитель отделения эндоскопической хирургии; заведующий кафедрой эндоскопии, эндоскопической и лазерной хирургии

г. Москва

Duvanskiy Vladimir – Dr. Sci. (Med.), Professor, Deputy Director; Head of the Department of Endoscopy, Endoscopic and Laser Surgery

Moscow

rudnendo@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9139-5498ДуванскийР. А.DuvanskiyR. A.

Дуванский Роман Анатольевич – кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник отделения эндоскопической хирургии; врач акушер-гинеколог

г. Москва

Duvanskiy Roman – Cand. Sci. (Med.), Senior Researcher at the Department of Endoscopic Surgery; Obstetrician-Gynecologist, Treatment and Rehabilitation Center of National Medical Research Center

Moscow

draendo@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6165-4022ДроздоваН. В.DrozdovaN. V.

Дроздова Наталья Владимировна – младший научный сотрудник отделения экспериментальной лазерной медицины

г. Москва

Drozdova Natalya – Junior Researcher at the Department of Experimental Laser Medicine

Moscow

ttl1000@yandex.ruФГБУ «Государственный научный центр лазерной медицины им. О.К. Скобелкина Федерального медико-биологического агентства»РоссияSkobelkin State Scientific Center of Laser MedicineRussian FederationФГБУ «Государственный научный центр лазерной медицины им. О.К. Скобелкина Федерального медико-биологического агентства»; ФГБУ «Государственный научный центр “Институт иммунологии”» Федерального медико-биологического агентстваРоссияSkobelkin State Scientific Center of Laser Medicine; National Research Center – Institute of ImmunologyRussian FederationФГБУ «Государственный научный центр лазерной медицины им. О.К. Скобелкина Федерального медико-биологического агентства»; ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»РоссияSkobelkin State Scientific Center of Laser Medicine; Peoples’ Friendship University of RussiaRussian FederationФГБУ «Государственный научный центр лазерной медицины им. О.К. Скобелкина Федерального медико-биологического агентства»; ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр “Лечебно-реабилитационный центр”» Минздрава РоссииРоссияSkobelkin State Scientific Center of Laser Medicine; Treatment and Rehabilitation Center of National Medical Research CenterRussian Federation2021261120212524147Copyright © Алексеев Ю.В., Миславский О.В., Дуванский В.А., Дуванский Р.А., Дроздова Н.В., 20212021Алексеев Ю.В., Миславский О.В., Дуванский В.А., Дуванский Р.А., Дроздова Н.В.Alekseev Y.V., Mislavsky O.v., Duvanskiy V.A., Duvanskiy R.A., Drozdova N.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://goslasmed.elpub.ru/jour/article/view/722Введение

Введение. В статье описана методика определения эффективности фотосенсибилизаторов порфиринового ряда на основе подбора их концентрации, вызывающих гемолиз эритроцитов (порог гемолиза). Порог гемолиза определяется при условиях: облучение в полосе Соре при стандартных параметрах – плотность мощности, экспозиционная доза, время облучения.

Материалы и методы

Материалы и методы. Фототерапевтический аппарат на базе лазерных диодов «АСТ» (ООО «Панков-медикл»), с выходной мощностью 0,5 Вт, длиной волны ≈ 405 нм. Эритроциты крови крыс. Аппарат Multiscan MS производства фирмы Labsystems, Финляндия. Препарат «Димегин», производное гематопорфирина, препарат «Фотодитазин» (ООО «ВЕТА-ГРАНД»), производное хлорина Е6.

Результаты

Результаты. Анализ результатов на примере этих препаратов показал высокую эффективность предложенной методики. При облучении в полосе Соре выяснилось, что исследуемые фотосенсибилизаторы по эффективности не уступают друг другу.

Заключение

Заключение. Методика является простой в исполнении и может быть применена для оценки эффективности различных фотосенсибилизаторов, что облегчит подбор их необходимых концентраций при терапии различных заболеваний.

Purpose

Purpose: To find out a technique for determining the effectiveness of porphyrin-type photosensitizers with concentrations which cause hemolysis in erythrocytes (hemolysis threshold). The hemolysis threshold is found under the following conditions: irradiation in the Soret band with standard parameters – power density, exposure dose, irradiation time.

Material and methods

Material and methods. Phototherapeutic device “AST” (LLC “Pankov-medical”) – average power 0.5 W, wavelength ≈ 405 nm. Rat blood erythrocytes. “Multiscan MS” device manufactured by Labsystems, Finland. Preparation “Dimegin”, hematoporphyrin derivative; preparation “Photoditazine” (LLC “VETA-GRAND”), chlorine E6 derivative.

Results

Results. On analyzing the results obtained after experimentation with the abovementioned two preparations, it was shown that the developed technique has a high efficacy. It was also shown that the studied photosensitizers are equally effective when irradiated in the Soret band.

Conclusion

Conclusion. The developed technique is simple and easy to use. It helps to assess the efficacy of various photosensitizers thus, facilitating the selection of their necessary concentrations for managing different diseases.

фотосенсибилизаторыоценка эффективности фотосенсибилизаторовпорог гемолиза эритроцитовфотодинамический эффектфотодинамическая терапияphotosensitizersassessment of photosensitizer efficiencythreshold of erythrocyte hemolysisphotodynamic effectphotodynamic therapyReferencesДадеко А.В. Исследование фотофизических свойств димегина как фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии и флуоресцентной диагностики: автореф. дисс. ... канд. физ.-мат. наук. СПб.; 2018.Dadeko A.V. Photophysical properties of Dimegin as a photosensitizer for photodynamic therapy and fluorescence diagnostics. Abstract of the dissertation thesis of Candidate of Physical and Mathematical Sciences. Saint Petersburg; 2018. [In Russ.].Козел Н.В., Шалыго Н.В. Способ оценки фототоксичности фотосенсибилизатора. Патент на изобретение BY 15504 C1, 28.02.2012. Заявка № 20081283 от 13.10.2008.Kozel N.V., Shalygo N.V. A technique for assessing the photosensitizer phototoxicity. Patent for invention BY 15504 C1, 28.02.2012. Application N 20081283 dated 13.10.2008. [In Russ.].Якубовская Р.И., Плютинская А.Д., Лукьянец Е.А. Сравнительное изучение фотосенсибилизаторов различных классов в системе in vitro. Фталоцианины. Российский биотерапевтический журнал. 2014. 13 (4): 65–72.Yakubovskaya R.I., Plyutinskaya A.D., Lukyanets E.A. Comparative study of photosensitizers of different classes in an in vitro system. Phthalocyanines. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal. 2014. 13 (4): 65–72. [In Russ.].Макарова Е.А., Якубовская Р.И., Ворожцов Г.Н., Ластовой А.П., Лукьянец Е.А., Морозова Н.Б., Плотникова Е.А. Фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии. Патент на изобретение RU 2549953 C2, 10.05.2015. Заявка № 2013157611/15 от 25.12.2013.Makarova E.A., Yakubovskaya R.I., Vorozhtsov G.N., Lastovoy A.P., Lukyanets E.A., Morozova N.B., Plotnikova E.A. Photosensitizer for photodynamic therapy. Patent for invention RU 2549953 C2, 05.10.2015. Application N 2013157611/15 dated 25.12.2013. [In Russ.].Бондаренко В.М., Алексеев Ю.В., Миславский О.В., Пономарев Г.В. Перспективы применения динатриевой соли 2,4-ди(1-метоксиэтил)-дейтеропорфирина-IX («димегина») для фотодинамической терапии неонкологических заболеваний. Биомедицинская химия. 2014; 60 (3): 338–347.Bondarenko V.M., Alekseev Yu.V., Mislavsky O.V., Ponomarev G.V. Prospects for the application of 2,4-di(1- methoxyethyl)-deuteroporphyrin-IX (“dimegin”) disodium salt for photodynamic therapy of non-oncological diseases. Biomeditsinskaya khimiya. 2014; 60 (3): 338–347. [In Russ.].Mishchenko Т.А., Mitroshina Е.V., Turubanova V.D., Alzeibak R., Balalaeva I.V., Vedunova М.V., et al. Effect of photosensitizers Photosens, Photodithazine and Hypericin on glioma сells and primary neuronal cultures: A comparative analysis. Modern Technologies in Medicine. 2019; 11 (4): 52–63. DOI: 10.17691/stm2019.11.4.06Mishchenko Т.А., Mitroshina Е.V., Turubanova V.D., Alzeibak R., Balalaeva I.V., Vedunova М.V., et al. Effect of photosensitizers Photosens, Photodithazine and Hypericin on glioma сells and primary neuronal cultures: A comparative analysis. Modern Technologies in Medicine. 2019; 11 (4): 52–63. DOI: 10.17691/stm2019.11.4.06Jori G., Brown S.B. Photosensitized inactivation of microorganisms. Photochem Photobiol Sci. 2004; (3): 403–405. DOI: 10.1039/b311904cJori G., Brown S.B. Photosensitized inactivation of microorganisms. Photochem Photobiol Sci. 2004; (3): 403–405. DOI: 10.1039/b311904cNitzan Y., Gutterman М., Malik Z., Ehrenberg В. Inactivation of gram-negative bacteria by photosensitized porphyrins. Photochem Photobiol. 1992; 55 (1): 89–96. DOI: 10.1111/j.1751-1097.1992. tb04213.xNitzan Y., Gutterman М., Malik Z., Ehrenberg В. Inactivation of gram-negative bacteria by photosensitized porphyrins. Photochem Photobiol. 1992; 55 (1): 89–96. DOI: 10.1111/j.1751-1097.1992. tb04213.xПлотникова Е.А., Грин М.А., Островерхов П.В., Пантюшенко И.В., Якубовская Р.И., Каприн А.Д. Первичный скрининг субстанций-фотосенсибилизаторов бактериохлоринового ряда для фотодинамической терапии злокачественных новообразований. Биомедицинская химия. 2018; 64 (3): 283–289. DOI: 10.18097/PBMC20186403283Plotnikova E.A., Grin M.A., Ostroverkhov P.V., Pantyuchenko I.V., Yakubovskaya R.I., Kaprin A.D. Primary screening of substances-photosensibilizers of the bacteriochlorin rangeСтранадко Е.Ф. Основные этапы развития фотодинамической терапии в России. Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. 2015; 4 (1): 3–10. DOI: 10.24931/2413-9432-2015-4-1-3-10for photodynamic therapy of malignant neoplasms. Biomedicinskaya himiya. 2018; 64 (3): 283–289. DOI: 10.18097/PBMC20186403283. [In Russ.].Филоненко Е.В., Серова Л.Г. Фотодинамическая терапия в клинической практике. Biomedical Photonics. 2016; 5 (2): 26–37.Stranadko E.F. Main stages of development of photodynamic therapy in Russia. Photodynamic therapy and photodyagnosis. 2015; 4 (1): 3–10. DOI: 10.24931/2413-9432-2015-4-1-3-Дуванский В.А., Попова Е.А. Первый опыт применения фотодинамической терапии в комплексном лечении дуоденальных язв. Лазерная медицина. 2004; 8 (3): 217.[In Russ.].Abrahamse H., Hamblin M.R. New photosensitizers for photodynamic therapy. Biochem J. 2016; 473(4): 347–364. DOI: 10.1042/BJ20150942Filonenko E.V., Serova L.G. Photodynamic therapy in clinical practice. Biomedical Photonics. 2016; 5 (2): 26–37. [In Russ.].Douvansky V.A., Kniazev M.В. Autofluorescent endoscopic diagnostics of epithelial neoplasms in the colon. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 2015; 30 (4): 211.Duvansky V.A., Popova E.A. The first experience with photodynamic therapy in the complex treatment of duodenal ulcers. Lazernaya medicina. 2004; 8 (3): 217. [In Russ.].Князев М.В., Дуванский В.А. Аутофлуоресцентная эндоскопия в диагностике колоректальных неоплазий. Эндоскопическая хирургия. 2014; (1): 186.Abrahamse H., Hamblin M.R. New photosensitizers for photodynamic therapy. Biochem J. 2016; 473(4): 347–364. DOI: 10.1042/BJ20150942Макарова Ю.Б. Диагностика хронических воспалительных заболеваний кожи и оценка эффективности их терапии с помощью метода лазерной биофотометрии: автореф. дисс. ... канд. мед. наук. Тула; 2007.Douvansky V.A., Kniazev M.В. Autofluorescent endoscopic diagnostics of epithelial neoplasms in the colon. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 2015; 30 (4): 211.Алексеев Ю.В., Лихачева Е.В., Терешкин Д.В., Пономарев Г.В., Мазур Е.М. Подбор эффективных фотосенсибилизаторов для лечения заболеваний ЛОР-органов на основе изучения их накопления в патологически измененных тканях. Биомедицинская химия. 2012; 58 (1): 112–120. DOI: 10.18097/pbmc20125801112Knyazev M.V., Duvansky V.A. Autofluorescent endoscopy in the diagnosis of colorectal neoplasia. Endoskopicheskaya khirurgiya. 2014; (1): 186. [In Russ.].Мансурова Г.В., Погребная О.Г., Пономарев Г.В., Решетников А.В., Потапенко А.Я., Бездетная Л.Н. и др. Фотогемолиз, сенсибилизированный производными дейтеропорфирина-IX: определение прочности связывания красителей с эритроцитами. Биофизика. 2003; 48 (2): 251–255.Makarova Yu.B. Diagnostics of chronic inflammatory skin diseases and assessment of the effectiveness of their care with the technique of laser biophotometry. Abstract of Dissertation Thesis of Candidate of Medical Sciences. Tula; 2007. [In Russ.].Ларина Н.А. Исследование индуцированных продуктами фотоокисления фуракумаринами гемолиза эритроцитов человека и супрессии реакции контактной чувствительности у мышей: дисс. ... канд. мед. наук. М.; 2001: 23–35.Alekseev Yu.V., Likhacheva E.V., Tereshkin D.V., Ponomarev G.V., Mazur E.M. Selection of effective photosensitizers for the treatment of ENT diseases with studying their accumulation in pathologically altered tissues. Biomeditsinskaya khimiya. 2012; 58 (1): 112–120. DOI: 10.18097/pbmc20125801112. [In Russ.].Cook J.C. Some characteristics of hemolysis by ultraviolet light. J Cell Comp Physiol. 1956; 47 (1): 55–84. DOI: 10.1002/jcp.1030470105Mansurova G.V., Pogrebnaya O.G., Ponomarev G.V., Reshetnikov A.V., Potapenko A.Ya., Bezdetnaya L.N., et al. Photohemolysis sensitized by deuteroporphyrin-IX derivatives: Strength of binding of dyes with erythrocytes. Biofizika. 2003; 48 (2): 251–255. [In Russ.].Мансурова Г.В. Скрининг гемолитической и иммуносупрессорной активности фотосенсибилизаторов порфиринового ряда: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М.; 2007.Larina N.A. Hemolysis of human erythrocytes induced by the products of furacumarin photooxidation and suppression of contact sensitivity response in mice. Dissertation Thesis of Candidate of Medical Sciences. Moscow; 2001: 23–35. [In Russ.].Алексеев Ю.В., Миславский О.В., Пономарев Г.В., Иванов А.В., Давыдов Е.В. Способ определения эффективности фотосенсибилизаторов и параметров лазерного излучения 1264 нм на основе порога гемолиза эритроцитов. Лазеры в науке, технике, медицине: Сборник научных трудов XXXI международной конференции. М.; 2020: 106–107.Cook J.C. Some characteristics of hemolysis by ultraviolet light. J Cell Comp Physiol. 1956; 47 (1): 55–84. DOI: 10.1002/jcp.1030470105Mansurova G.V. Screening of hemolytic and immunosuppressive activity of photosensitizers of the porphyrin series. Abstract of Dissertation Thesis of Candidate of Biological Sciences. Moscow; 2007. [In Russ.].Mansurova G.V. Screening of hemolytic and immunosuppressive activity of photosensitizers of the porphyrin series. Abstract of Dissertation Thesis of Candidate of Biological Sciences. Moscow; 2007. [In Russ.].Alekseev Yu.V., Mislavsky O.V., Ponomarev G.V., Ivanov A.V., Davydov E.V. A technique for determining the efficiency of photosensitizers and parameters of laser 1264 nm irradiation using erythrocyte hemolysis thresholds. Proceedings of the International Conference “Lasers in science, technology and medicine”. Moscow; 2020: 106–107. [In Russ.].Alekseev Yu.V., Mislavsky O.V., Ponomarev G.V., Ivanov A.V., Davydov E.V. A technique for determining the efficiency of photosensitizers and parameters of laser 1264 nm irradiation using erythrocyte hemolysis thresholds. Proceedings of the International Conference “Lasers in science, technology and medicine”. Moscow; 2020: 106–107. [In Russ.].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.