Singlet-Sauerstoff wird aus einem Fotosensibilisierungsmolekül erzeugt, das mit dem Grundzustand des Sauerstoffs reagiert.
Singlet-Sauerstoff wird aus einem Fotosensibilisierungsmolekül erzeugt, das mit dem Grundzustand des Sauerstoffs reagiert. Molekulare Tripletzustände sind chemisch reaktiv, da sie lange Zerfallszeiten und das Vorhandensein ungepaarter Valenzelektronen haben. Die Reaktivität mit Grundzustandssauerstoff (3 O2) liefert Singlet-Sauerstoff (1 O2). Singlet-Sauerstoff hat einen Emissionsspektrum-Peak von etwa 1270 nm, was zu Photonen führt, die aus einem Triplet-Zustand emittiert werden (Phosphoreszenz).
Photosensibilisierungsprozess und Singlet-Sauerstoffproduktion, dargestellt durch ein modifiziertes Jablonski-Diagramm
Die Lebensdauer von Singlet-Sauerstoff ist sehr lang, wird aber gelöscht, wenn Singlet-Sauerstoff mit verschiedenen Arten reagiert oder in Kontakt kommt. Instrumente zur Erkennung von Singlet-Sauerstoff benötigen typischerweise Nahinfrarotdetektoren wie InGaAs-Detektoren (PMT, Analog oder Arrays) und Emissionsgitter, die auf Effizienz im NIR-Wellenlängenbereich ausgelegt sind.
Die Produktion von Singlet-Sauerstoff beinhaltet die Bestrahlung eines Photosensibilisierungsmoleküls in Anwesenheit von Sauerstoff und die anschließende Reaktion des angeregten Triplet-Photosensibilisierers mit dem Grundzustandssauerstoff, was zur Bildung von angeregtem Singlet-Sauerstoff führt. Dazu gehören Moleküle wie Rose Bengal, Übergangsmetallkomplexe (wie unten gezeigt), Porphyrine, Fluorescein und andere. (DeRosa, 2002) Die Anregung dieser Moleküle bei ihren maximalen Absorptionswellenlängen kann zur Reaktivität dieser Moleküle im angeregten Zustand mit Grundsauerstoff führen und so Singlet-Sauerstoff erzeugen.
Das Emissionsspektrum von Singlet-Sauerstoff
Mechanismen, die Singlet-Sauerstoff produzieren, sind wichtig für photodynamische Therapien, Krebshemmer und andere Hautbehandlungen.
Die Reaktivität von Singlet-Sauerstoff selbst kann organischen Molekülen, einschließlich biologischer Systeme, schaden, aber die Reaktivität, wenn sie kontrolliert wird, ist auch eine potenzielle Methode der Krebstherapie und photodynamischen Medizin.
Bei der photodynamischen Therapie wird bei einem Patienten mit bösartigem Krebs ein faseroptisches Licht entweder in den Körper eingeführt oder direkt außerhalb des Körpers platziert. Dieses Licht strahlt sichtbare Wellenlängen aus. Es reagiert mit Fotosensibilisierermolekülen (photodynamische Medikamente), liefert Energie an Sauerstoff in der Mikroumgebung, der wiederum ungiftige Singulett-Sauerstoffspezies erzeugt, die den Tumor schrumpfen oder abtöten.
Singlet-Sauerstoffspezies sind chemisch reaktive chemische Varianten, die Sauerstoff enthalten.
Auch als Lichttherapie bekannt, ist die photodynamische Therapie eine Behandlung von Krebsarten, die sich nahe der Oberfläche des Körpergewebes befinden und bei der das Licht auf die chemischen Substanzen wirken kann.
Es ist nicht wie die Strahlentherapie, die Radikale und eine toxische Lichtquelle verwendet. Ebenso wenig verursacht es systematische Nebenwirkungen wie eine Chemotherapie. Das Licht und die Moleküle, die photodynamische Therapie verwendet, sind ungiftig und gutartig.
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