Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54451 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ THERMAL INACTIVATION OF MICROORGANISMS USING HIGH EXITED ELECTRONIC STATES OF PHOTOSENSITIZERS ТЕРМИЧЕСКАЯ ИНАКТИВАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКИХ ВОЗБУЖДЁННЫХ СОСТОЯНИЙ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРОВ Ишемгулов А Т Ishemgulov A T azamat.ischemgulov@yandex.ru Летута С Н Letuta S N Пашкевич С Н Pashkevich S N Оренбургский государственный университет ru Orenburg State University ru Оренбургский государственный университет ru Orenburg State University ru Оренбургский государственный университет ru Orenburg State University ru 25 09 2019 25 09 2019 4 3 393 397 20 09 2019 20 09 2019 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54451/view

Рассматривается механизм инактивации планктонных микроорганизмов ударными акустическими волнами. Ударные волны возникают при очень быстром образовании и схлопывании пузырьков пара в жидкости, локально нагретой до температуры, превышающей порог кипения. Локальный нагрев осуществлялся импульсным лазерным излучением с помощью органических фототермических сенсибилизаторов. Эффективный фототермический сенсибилизатор должен иметь очень короткое время жизни (пикосекунды) возбужденных состояний. Таким условиям удовлетворяют высоковозбужденные электронные состояния (ВВЭС) органических красителей. ВВЭС красителей заселялись путем ступенчатого поглощения молекулой двух квантов падающего излучения через нижние возбужденные уровни. Возникновение и исчезновение пузырьков пара исследовано по кинетике светорассеяния низкоинтенсивного зондирующего луча гелий-неонового лазера.

Mechanism of inactivation of plankton microorganisms by acoustic shock waves is discussed. Shock waves occur at very rapid formation and collapse of vapor bubbles in a liquid locally point heated to a temperature exceeding the boiling. Local heating was provided by pulsed laser excitation of organic photothermal sensitizers. An effective photothermal sensitizer should have a very short lifetime (picoseconds) of excited states. High excited electronic states (HEES) of organic dyes follow this requirement. HEES are produced as a result the stepwise absorption of two photons by the molecule through the lower excited states. The formation and disappearance of vapor bubbles in the solution was detected as a change in the light scattering of a low-intensity helium-neon laser beam passing through the cuvette.

 высокие электронно-возбуждённые состояния молекул локальный нагрев ударные волны инактивация микроорганизмов high excited electronic states of molecules local heating shock waves inactivation of microorganisms

Baptista P.V. et al. Nano-Strategies to Fight Multidrug Resistant Bacteria - “A Battle of the Titans”. Front. Microbiol., 2018, vol. 9, p. 1441. DOI: fmicb.2018.01441. Baptista P.V. et al. Nano-Strategies to Fight Multidrug Resistant Bacteria - “A Battle of the Titans”. Front. Microbiol., 2018, vol. 9, p. 1441. DOI: fmicb.2018.01441. Kashef N., Huang Y., Hamblin M.R. Advances in antimicrobial photodynamic inactivation at the nanoscale. Review article. Nanophotonics, 2017, vol. 6(5), pp. 853-879. DOI: 10.1515/nanoph-2016-0189. Kashef N., Huang Y., Hamblin M.R. Advances in antimicrobial photodynamic inactivation at the nanoscale. Review article. Nanophotonics, 2017, vol. 6(5), pp. 853-879. DOI: 10.1515/nanoph-2016-0189. Ghorbani J., Rahban D., Aghamiri Sh., Teymouri A., Bahador A. Photosensitizers in antibacterial photodynamic therapy: an overview. Laser Ther., 2018, vol. 27(4), pp. 293-302. DOI: 10.5978/islsm.27_18-RA-01. Ghorbani J., Rahban D., Aghamiri Sh., Teymouri A., Bahador A. Photosensitizers in antibacterial photodynamic therapy: an overview. Laser Ther., 2018, vol. 27(4), pp. 293-302. DOI: 10.5978/islsm.27_18-RA-01. Yao Liu Y., Qin R., Zaat S.A.J., Breukink E., Heger M. Antibacterial photodynamic therapy: overview of a promising approach to fight antibiotic-resistant bacterial infections. J Clin Transl Res, 2015, vol. 1(3), pp. 140-167. Yao Liu Y., Qin R., Zaat S.A.J., Breukink E., Heger M. Antibacterial photodynamic therapy: overview of a promising approach to fight antibiotic-resistant bacterial infections. J Clin Transl Res, 2015, vol. 1(3), pp. 140-167. Hessling M., Spellerberg B., Hoenes K. Photoinactivation of bacteria by endogenous photosensitizers and exposure to visible light of different wavelengths - a review on existing data. FEMS Microbiol Lett., 2017, vol. 364(2). DOI: 10.1093/femsle/fnw270. Hessling M., Spellerberg B., Hoenes K. Photoinactivation of bacteria by endogenous photosensitizers and exposure to visible light of different wavelengths - a review on existing data. FEMS Microbiol Lett., 2017, vol. 364(2). DOI: 10.1093/femsle/fnw270. Budimir M. [et al.] Efficient capture and photothermal ablation of planktonic bacteria and biofilms using reduced graphene oxide-polyethyleneimine flexible nanoheaters. Journal of Materials Chemistry B, 2019, vol. 7, pp. 2771-2781. Budimir M. [et al.] Efficient capture and photothermal ablation of planktonic bacteria and biofilms using reduced graphene oxide-polyethyleneimine flexible nanoheaters. Journal of Materials Chemistry B, 2019, vol. 7, pp. 2771-2781. Lapotko D. Pulsed photothermal heating of the media during bubble generation around gold nanoparticles. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2009, vol. 52, pp. 1540-1543. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.08.010. Lapotko D. Pulsed photothermal heating of the media during bubble generation around gold nanoparticles. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2009, vol. 52, pp. 1540-1543. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.08.010. Rout B., Liu C., Wu W. Photosensitizer in lipid nanoparticle: a nano-scaled approach to antibacterial function. Scientific Reports, 2017, vol. 7. DOI: 10.1038/s41598-017-07444-w. Rout B., Liu C., Wu W. Photosensitizer in lipid nanoparticle: a nano-scaled approach to antibacterial function. Scientific Reports, 2017, vol. 7. DOI: 10.1038/s41598-017-07444-w. Летута С.Н., Лантух Ю.Д., Пашкевич С.Н. Релаксация высоких электронно-возбужденных состояний многоатомных молекул. Оренбург: изд-во ОГУ, 2016, 164 с. @@[Letuta S.N. Relaxation of high-energy excited electronic states of polyatomic molecules. Orenburg: OSU print., 2016, 164 p. (In Russ.)] Letuta S.N., Lantuh Yu.D., Pashkevich S.N. Relaksaciya vysokih elektronno-vozbuzhdennyh sostoyaniy mnogoatomnyh molekul. Orenburg: izd-vo OGU, 2016, 164 s. @@[Letuta S.N. Relaxation of high-energy excited electronic states of polyatomic molecules. Orenburg: OSU print., 2016, 164 p. (In Russ.)] Кучеренко М.Г. Кинетика нелинейных фотопроцессов в конденсированных молекулярных системах. Оренбург: Изд-во ОГУ, 1997. @@[Kucherenko M.G. Kinetics of non-linear photoprocesses in condensed molecular systems. Orenburg: OSU print., 1997. (In Russ.)] Kucherenko M.G. Kinetika nelineynyh fotoprocessov v kondensirovannyh molekulyarnyh sistemah. Orenburg: Izd-vo OGU, 1997. @@[Kucherenko M.G. Kinetics of non-linear photoprocesses in condensed molecular systems. Orenburg: OSU print., 1997. (In Russ.)] Malik Z., Ladan H., Nitzan Y. Photodynamic inactivation of Gram-negative bacteria: problems and possible solutions. J Photochem Photobiol B Biol., 1992, vol. 14(3), pp. 262-266. DOI: 10.1016/1011-1344(92)85104-3. Malik Z., Ladan H., Nitzan Y. Photodynamic inactivation of Gram-negative bacteria: problems and possible solutions. J Photochem Photobiol B Biol., 1992, vol. 14(3), pp. 262-266. DOI: 10.1016/1011-1344(92)85104-3. Jori G., Fabris C., Soncin M.S., Coppellotti O., Dei D. [et al.] Photodynamic therapy in the treatment of microbial infections: basic principles and perspective applications. Lasers Surg Med., 2006, vol. 38(5), pp. 468-481. DOI: 10.1002/lsm.20361. Jori G., Fabris C., Soncin M.S., Coppellotti O., Dei D. [et al.] Photodynamic therapy in the treatment of microbial infections: basic principles and perspective applications. Lasers Surg Med., 2006, vol. 38(5), pp. 468-481. DOI: 10.1002/lsm.20361.