Possible electronic mechanisms of generation and quenching of luminescence of singlet oxygen in the course of photodynamic therapy: ab initio study

Abstract

On the basis of ab initio quantum chemical calculations the strong enhancement of the ¹(a1Δg·S₀)→ ¹(X³Σg– ·T) transition in collision complex between O₂ and organic dye is predicted, where T is the triplet excited state of the dye and S₀ is its ground singlet state. The collision-induced electric dipole transition moment depends on polarizability of the dye and can be used for the estimation of energy transfer rate constant. Quantum chemical calculations can predict the most efficient dye sensibilizer for photodynamic therapy of cancer, instead of the difficult experimental search. Some new ideas are proposed for additional laser simulated mechanisms of active oxygen generation.

На основі ab initio квантово-хімічних розрахунків передбачено істотне зростання ¹(a1Δg·S₀)→ ¹(X³Σg– ·T) переходу в комп­лексі зіткнення O₂ з органічним барвником, де Т — це трип­летний збуджений, a S₀ — основний синглетний стан барвника. Індукований зіткненням електродипольний момент переходу залежить від поляризованості барвника і може бути викори­станий для оцінки констант перенесення енергії. Квантово-хімічними розрахунками можна точніше передбачити найе­фективніший барвник-сенсибілізатор для фотодинамічної те­рапії рака, ніж складними експериментальними досліджен­нями. Запропоновано деякі нові ідеї стосовно механізмів до­даткового моделювання стадії активації кисню.

На основании ab initio квантово-химических расчетов предска­зано сильное увеличение ¹(a1Δg·S₀)→ ¹(X³Σg– ·T) перехода в комплексе столкновения O₂ с органическим красителем, где Т — триплетное возбужденное, a S₀ — основное синглетное состояние красителя. Индуцированный столкновением электродипольный момент перехода зависит от поляризуемости красителя и может быть использован для оценки констант переноса энергии. Квантово-химическими расчетами можно точнее предсказать наиболее эффективный краситель-сенси­билизатор для фотодинамической терапии рака, нежели слож­ными экспериментальными исследованиями. Предложены неко­торые новые идеи относительно механизмов дополнительного моделирования стадии активации кислорода