Fotodynaamisia

Fotodynaamisia tarkoittaa ilmiöitä ja prosesseja, jotka liittyvät valon vaikutukseen ja joiden seurauksena tapahtuu kemiallisia, fysikaalisia tai biologisia muutoksia fotodynaamisten reaktioiden kautta. Tällaiset reaktiot tarvitsevat kolme keskeistä elementtiä: valoa, fotosensitisoijan eli fotosensitiivisen aineen sekä happea. Kun fotosensitiöri absorboi valon, se voi siirtyä excited tilaan ja siirtää energiaa tai elektroneja ympäristöönsä, mikä johtaa reaktiivisten hapen lajien muotoutumiseen ja lopulta useisiin biologisiin tai kemiallisiin muutoksiin.

Mekanismin kannalta fotodynaamiset reaktiot jaetaan tyypillisesti kahteen päämalliin. Type I -reaktioissa fotosensitiö riistää tai luovuttaa elektroneja substraatilta, jolloin syntyy radikaaleja kytköksiä. Type II -reaktiossa fotosensitiö energy transferoi happeen tuottaen singlet-oksigenia, joka voi vahingoittaa solukalvoja, proteiineja ja DNA:ta. Prosessi on herkkä väreille, hapelle, valonmäärälle ja fotosensitiivisen aineen valinnan mukaan.

Sovelluksia on laajasti. Lääketieteessä fotodynaamisia käyttöjä ovat fotodynaaminen terapia (PDT), joka käyttää fotosensitiivisiä aineita ja valoa kasvainten tai kudosten hoitoon, sekä fotodynaaminen mikrobi-inaktivoituminen (PDI), jolla tuhotaan bakteereita ja muita mikrobeja ilman perinteisiä kemiallisia antibiootteja. Myös kemianteollisuudessa ja materiaalitiedeessä fotodynaamisia reaktioita hyödynnetään fotokatalyysissä, fotosensitiivisessä synteesissä sekä ympäristötekniikassa hapen tuottamisessa ja valon avulla ohjatussa muokkaamisessa.

Fotosensitisoijat ovat usein porfyriinijohdannaisia, chlorineja tai phthalocyanines, jotka absorboivat näkyvää punaista tai lähellä infrapunaa valoa ja tarjoavat valonpitävyyttä solukudoksiin. Fotodynaamisten ilmiöiden hyödyntäminen vaatii tarkkaa valon spektrin, fotosensitiivisen aineen valinnan ja hapen saatavuuden huomioimista sekä mahdollisia sivuvaikutuksia koskevaa riskienarviointia.