Биологическая активность фотовозбуждённого фуллерена

Фуллерен (C60, C70 и др.) — третья аллотропная модификация углерода, открытая в 1985 году. В последние годы большое внимание уделяется его физическим и химическим свойствам. Нас особенно интересуют биологические свойства фуллерена и возможность его использования в качестве фармакофора. Для проведения биологического скрининга in vitro мы разработали способ растворения фуллерена в воде. Концентрации C60 и C70 в водных растворах с 5% поливинилпирролидона (PVP) составили 400 и 200 мкг/мл соответственно. С помощью полученных таким образом растворов фуллерена мы выявили ряд его биологических эффектов: расщепление ДНК, гемолиз, инициирование канцерогенеза и цитотоксичность при облучении светом, а также хондрогенез и ингибирование активности глутатион-S-трансферазы без облучения. Биологическая активность фотовозбуждённого фуллерена представляет особый интерес, поскольку он является высокоэффективным фотосенсибилизатором. Мы синтезировали производное C60 с акридиновым фрагментом, обеспечивающим связывание с ДНК, и оценили его способность эффективно расщеплять ДНК. Следующая задача — выяснить, какие активные частицы участвуют в биологическом действии фотовозбуждённого фуллерена. Описаны два пути фотоактивации фуллерена. При передаче энергии по так называемому механизму II типа образуется синглетный кислород (¹O₂), а при переносе электрона по механизму I типа — радикал-анион фуллерена (C60•−, C70•−). Чтобы определить, какие активные формы кислорода непосредственно обусловливают биологическое действие фотовозбуждённого фуллерена, мы провели эксперименты по расщеплению ДНК и анализ методом ЭПР в различных условиях. Результаты показали, что фотоиндуцированная биологическая активность фуллерена обусловлена не ¹O₂, а восстановленными формами кислорода (O₂•−, •OH), которые образуются при взаимодействии радикал-аниона C60•− с молекулярным кислородом в ходе переноса электрона. Специфичность этого действия, по-видимому, главным образом связана с высокой восстановительной способностью фуллерена. Поскольку фотовозбуждённый фуллерен активирует молекулярный кислород за счёт восстановления при физиологических концентрациях НАДН, его можно отнести к фотосенсибилизаторам, генерирующим кислородные радикалы. Применение фуллерена в фотодинамической терапии рака представляется перспективным.