Methods of Study of Photosensitizer-Photophysics with Application on Thiazolyl-porphyrins

• Thesis title in English: Methods of Study of Photosensitizer-Photophysics with Application on Thiazolyl-porphyrins
• Key words: fotosensibilizátor, singletní kyslík, fosforescence, thiazolyl-porfyrin, kvantový výtěžek
• English key words: photosensitizer, singlet oxygen, phosphorescence, thiazolyl-porphyrin, quantum yield
• Academic year of topic announcement: 2009/2010
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO)
• Supervisor: doc. RNDr. Roman Dědic, Ph.D.

Guidelines

1.seznámení se se vznikem, působením a deaktivací reaktivních forem kyslíku
2.aktivní zvládnutí experimentálních metod fotofyzikální charakterizace fotosensibilizátorů
3.aplikace těchto metod na fotofyzikální charakterizaci thiazolyl-porfyrinů
4.vývoj aparatury pro mikroskopicé zobrazování infračervené luminescence
5.testovací měření luminescence fotosensibilizátorů a singletního kyslíku

References

[1] LAKOWICZ, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Berlin : Springer, third edition, 2006. ISBN 978-0387- 31278-1.
[2] BRASLAVSKY, S. E. - HEIBEL, G.E. Time-Resolved Photothermal and Photoacoustic Methods Applied to
Photoinduced Processes in Solution. Chem. Rev. 1092, 92, 1381-1410
[3] GENSCH, T. - VIAPPIANI, C. Time-resolved photothermal methods: accessing time-resolved thermodynamics of photoinduced processes in chemistry and biology. Photochem. Photobiol. Sci., 2003, 2, 699–721
[4] GILBERT, D. L. - COLTON, C. A. (Ed.). Reactive Oxygen Species in Biological Systems: An Interdisciplinary Approach. New York : Kluwer Academic Publishers, 2002.
[5] MURPHY, D. B. Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging. New York : Willey-Liss, 2001. ISBN 0-471-25391-X.
[6] WESSELS, J. M. et al. Intracellular Localization of Meso-Tetraphenylporphine Tetrasulfonate Probed by Time-Resolved and Microscopic Fluorescence Spectroscopy. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 1992, 12, 3, s. 275-284.
[7] BREITENBACH, T. et al. Photosensitized production of singlet oxygen: spatially-resolved optical studies in single cells. Photochemical & Photobiological Sciences. 2009, 8, s. 442-452.

Preliminary scope of work

Fotodynamická terapie onkologických a dalších závažných onemocnění je prudce se rozvíjející léčebnou metodou. Principem jejího účinku je generace vysoce reaktivního singletního kyslíku a volných radikálů přenosem excitační energie z molekul tzv. fotosensibilizátorů, které se selektivně usazují v postižené tkáni a při léčbě jsou excitovány lokálním ozářením příslušné tkáně. Vzniklé reaktivní formy molekul potom způsobí apoptózu nebo nekrózu postižených buněk a tím i likvidaci postižené tkáně. Zásadním článkem ve vývoji fotodynamických metod je příprava účinných a biologicky kompatibilních fotosensibilizačních barviv spolu s jejich následnou podrobnou fotofyzikální charakterizací. Práce se bude zaměřovat na vysvětlení nejpoužívanějších metod výzkumu fotofyziky fotosensibilizátorů a jejich následnou aplikaci na nově syntetizovaná fotosensibilizační barviva, především thiazolyl-porfyriny. Budou použity metody absorpční a fluorescenční spektroskopie, flash-fotolýza, časově a spektrálně rozlišená detekce luminescence, optoakustická spektroskopie a další. Součástí práce bude rovněž vývoj aparatury pro mikroskopické zobrazování infračervené luminescence s využitím unikátní zesilované infračervené kamery. Tato metoda má potenciál výrazně přispět k pochopení účinku fotosensibilizátorů přímo v živých buňkách. Práce bude řešena ve spolupráci s Institut Químic de Sarrià, Universitat Ramon Llull, Barcelona, Španělsko.

Preliminary scope of work in English

Photodynamic therapy of oncologic and various chronic diseases is a rapidly emerging method of treatment. It is based on production of highly reactive singlet oxygen and free radicals by excitation energy transfer from molecules of photosensitizers. Photosensitizers are preferentially accumulated in the target tissues and locally illuminated. This way produced reactive species cause apoptosis or necrosis of the cells leading to the desired therapeutic effect. Synthesis and subsequent photophysical characterisation of photosensitizing dyes is fundamental part of development of photodynamic methods. The main aim of the work is to explain most widely used methods of photophysical study of photosensitizers and apply them on new synthesized photosensitizers - thiazolyl-porphyrins. Methods of absorption and fluorescence spectroscopy, flash-photolysis, time- and spectral-resolved detection of luminescence, optoacoustic spectroscopy and other spectroscopic methods will be used.The work will also contain development of experimental setup for microscopic imaging of infrared luminescence using unique intensified infrared camera. This method can significantly contribute to understanding of the effects of photosensitizers directly in living cells. The work will be done in collaboration with Institut Químic de Sarrià, Universitat Ramon Llull, Barcelona, Spain.