biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2016-5-1-3-8bioph-81Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИсследование кинетики затухания фотолюминесценции молекулярных нанокристаллов фталоцианина алюминия при взаимодействии с иммунокомпетентными клеткамиAnalysis of photoluminescence decay kinetics of aluminum phthalocyanine nanoparticles interacting with immune cellsБыстровФ. Г.BystrovF. G.augustbystrov@gmail.comМакаровВ. И.MakarovV. I.ПоминоваД. В.PominovaD. V.РябоваА. В.RyabovaA. V.ЛощеновВ. Б.LoschenovV. B.Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, РоссияРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, RussiaRussian FederationИнститут общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, РоссияРоссияGeneral Physics Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, RussiaRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, Россия Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, РоссияРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, Russia General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, RussiaRussian Federation2016030420165138Copyright © Быстров Ф.Г., Макаров В.И., Поминова Д.В., Рябова А.В., Лощенов В.Б., 20162016Быстров Ф.Г., Макаров В.И., Поминова Д.В., Рябова А.В., Лощенов В.Б.Bystrov F.G., Makarov V.I., Pominova D.V., Ryabova A.V., Loschenov V.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/81

Работа посвящена исследованию кинетики фотолюминесценции коллоидных растворов молекулярных нанокристаллов фталоцианина алюминия при различных pH и при взаимодействии с иммунокомпетентными клетками (макрофагами). Изучение кинетики проводилось при помощи системы регистрации, основанной на стрик-камере с пикосекундным разрешением (до 15 пс) C10627-13 Hamamatsu Photonics, сопряженной с волоконно-оптическим спектрометром, при пикосекундном лазерном возбуждении. В ходе эксперимента было зафиксировано изменение кинетики затухания флуоресценции, выраженное в появлении дополнительных компонент времен жизни флуоресценции. Количество компонент и длительность времени жизни изменялись при взаимодействии с клетками и в зависимости от pH. Так, при pH 2 было зафиксировано наличие двух времён жизни флуоресценции: 5 нс, что соответствует молекулярной форме в растворе, и 1,5 нс, что соответствует связанному состоянию молекулы фталоцианина. Так как кроме наночастиц в растворе других возможных объектов связывания нет, то, с большой степенью достоверности, можно предположить, что связывание происходит именно с наночастицами. Исследование времени жизни флуоресценции наночастиц фталоцианина алюминия в макрофагах показало наличие двух компонент порядка 9 нс и 4,5 нс. Была предложена модель перехода поверхностных молекул фталоцианина алюминия из пара- в ортоположение относительно поверхности кристаллической наночастицы.

This work is dedicated to the study of the photoluminescence kinetics of aluminum phthalocyanine nanoparticles in colloidal solutions at different pH and in the interaction with immune cells (macrophages). For measurements we used a registration system based on Hamamatsu streak camera (C10627-13 Hamamatsu Photonics) with picosecond temporal resolution (15 ps), conjugated with the fiberoptic spectrometer and picosecond laser pumping. The changes in fluorescence decay kinetics as additional lifetime components of fluorescence were found during the experiment. The number of components and duration of lifetimes changed while interacting with cells and depends on pH. At pH 2 the presence of two fluorescence lifetimes was recorded: the first one was 5 ns, which corresponded to the molecular form in solution, and 1.5 ns, which corresponded to bound state of phthalocyanine molecules. Due to the absence of other possible objects for bounding in the solution except of the nanoparticles we can suggest with a high degree of accuracy that the bounding occurs with the very these nanoparticles. Analysis of the fluorescence lifetimes of aluminum phthalocyanine nanoparticles in macrophages indicated the presence of two components: 9 ns and 4.5 ns. A model of surface molecules transitions from parallel to perpendicular position, regarding to the plane of the crystal nanoparticle was proposed.

фталоцианин алюминияфотолюминесценциянаночастицыиммунокомпетентные клеткиaluminum phthalocyaninephotoluminescencenanoparticlesimmune cells.ReferencesVasilchenko S.Yu., Volkova A.I., Ryabova A.V. et al. Application of aluminum phthalocyanine nanoparticles for fluorescent diagnostics in dentistry and skin autotransplantology. // J. Biophoton. – 2010. – Т. 3, № 5–6. – Р. 336–346.Vasilchenko S.Yu., Volkova A.I., Ryabova A.V., Loschenov V.B., Konov V.I., Mamedov A.A., Kuzmin S.G., Lukyanets E.A. Application of aluminum phthalocyanine nanoparticles for fluorescent diagnostics in dentistry and skin autotransplantology, J. Biophoton., 2010, T. 3, No. 5–6, pp. 336–346.Макаров В.И., Бородкин А.В., Лощёнов М.В. и др. Флуоресцентные методы контроля фотодинамической терапии артрозов с применением наночастиц фталоцианина алюминия (экспериментальное исследование) // Российский химический журнал. – 2013. – Т. LVII, № 5. – С. 35–38.Makarov V.I., Borodkin A.V., Loshchenov M.V., Nikolenko V.N., Zharova T.A., Ivannikov S.V., Loshchenov V.B. Fluorestsentnye metody kontrolya fotodina-micheskoi terapii artrozov s primeneniem nanochastits ftalotsianina alyuminiya (eksperimental'noe issledovanie) (Fluorescence methods for monitoring of photodynamic therapy for arthrosis), Rossiiskii khimicheskii zhurnal, 2013, Т. LVII, No. 5, pp. 35–38.Demas J.N. Excited state lifetime measurements. – New York: Academic Press, 1983. – 273 p.Demas J.N. Excited state lifetime measurements, New York, Academic Press Publ., 1983, pp. 1-273.O'Connor D.V., Phillips D. Time-correlated single-photon counting. – New York: Academic Press, 1984.O'Connor D.V., Phillips D. Time-correlated single-photon counting, New York, Academic Press Publ., 1984.Bevington P.R., Robinson D.K. Data reduction and error analysis for the physical sciences. – New York: McGraw-Hill, 2003. – 320 p.Bevington P.R., Robinson D.K. Data reduction and error analysis for the physical sciences, New York, McGraw-Hill Publ., 2003, pp. 1–320.Taylor J.R. An introduction to error analysis: the study of uncertainties in physical measurements. – Sausalito, CA: University Science Books, 1996. – 327 p.Taylor J.R. An introduction to error analysis: the study of uncertainties in physical measurements, Sausalito, CA, University Science Books Publ., 1996, pp. 1–327.Ardeshirpour Y., Chernomordik V., Hassan M. et al. In vivo fluorescence lifetime imaging for monitoring the efficacy of the cancer treatment // Clinical Cancer Research. – 2014. – Vol. 20 (13). – P. 3531–3539.Ardeshirpour Y., Chernomordik V., Hassan M., Zielinski R., Capala J., Gandjbakhche A. In vivo fluorescence lifetime imaging for monitoring the efficacy of the cancer treatment, Clinical Cancer Research, 2014, Vol. 20 (13), pp. 3531–3539.

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