Functional simulation of production of a new 3-rd generation photosensitizer for photodynamic therapy of cancer

The paper is concerned with an important stage of the technology development of the third generation photosensitizer for photodynamic therapy of cancer with 800 nm absorption band. An important requirement of a process chain of obtaining of bacteriochlorin p N-ethoxycycloimide O-ethyloxime methyl ester is organization of reliable and efficient quality control of the original Rhodobacter capsulate biomass, its moisture content, concentration of the isolated bacteriochlorophyll a and conversion of the latter into bacteriopurpurin and its chemical modification into the target product along with the control of the intermediate products at every stage of the manufacturing process. When organizing the production, duration of the tests at each step of the process, accuracy and reliability of the quality monitoring should be the determining criteria. On the basis of functional modeling methodology there was created a complex of models in IDEF0 notation, describing production technology and quality control procedure of bacteriochlorin p N-ethoxycycloimide O-ethyloxime.

system analysis, functional modeling, decomposition, third generation photosensitizers, photodynamic therapy

1. Bonnett R. Chemical aspects of photodynamic therapy. Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers, 2000. 305 р.

2. Mac Donald I.J., Dougherty T.J.J. Basic principles of photodynamic therapy // J. Porphyrins Phthalocyanines. 2001. V. 5. № 2. P. 105–129.

3. Красновский А.А. Первичные механизмы фотоактивации молекулярного кислорода. История развития и современное состояние исследований // Биохимия. 2007. Т. 72. № 10. С. 1311–1331.

4. Moan J. On the diffusion length of singlet oxygen in cells and tissues // J. Photochem. Photobiol. B. 1990. V. 6. P. 343–344.

5. Kondinova N.V., Pinthus J.H., Brandis A., Brenner O., Bendel. P., Ramon J., Eshhar Z., Scherz A., Salomon J. Photodynamic therapy with Pd-bacteriopheophorbide (TOOKAD): Successful in vivo treatment of human prostatic small cell carcimona xenografts // Int. J. Cancer. 2003. V. 104. P. 782-789.

6. Mazor O., Brandis A., Plaks V., Neumark E., Rosenbach-Belkin V., Salomon Y., Scherz A. WST 11, a novel water-soluble bacteriochlorophyll derivative: cellular uptake, pharmacokinetics, biodistribution and vascular-targeted photodynamic activity using melanoma tumors as a model // Photochem. Photobiol. 2005. V. 81. P. 342–351.

7. Chen Y., Potter W.R., Missert J.R., Morgan J., Pandey R.K. Comparative in vitro and in vivo studies on long-wave-length photosensitizers derived from bacteriopurpurineimide and bacteriochlorin p6: Fused imide ring enhances the in vivo PDT efficacy // Bioconjugate Chem. 2007. V. 18. P. 1460–1473.

8. Grin M.A., Mironov A.F., Shtil A.A. Bacteriochlorophyll a and its derivatives: Chemistry and perspectives for cancer therapy // Anti-Cancer Agents Med. Chem. 2008. V. 8. № 6. P. 683–697.

9. Миронов А.Ф., Грин М.А., Ципровский А.Г., Дзарданов Д.В., Головин К.В., Феофанов А.В., Якубовская Р.И. Гидразиды в ряду бактериохлорофилла а, обладающие фотодинамической активностью, и способ их получения: пат. 2223274 РФ № 2002123618/04; заявл 04.09.2002; опубл. 10.02.2004, Бюл. № 4.

10. Mironov A.F., Grin M.A., Tsiprovskij A.G., Kachala V.V., Karmakova T.A., Yakubovskaya R.I. New bacteriochlorin derivatives with a fused N-aminimide ring // J. Porphyrins Phthalocyanines. 2003. V. 7. P. 725–730.

11. Миронов А.Ф., Грин М.А. Ципровский А.Г., Меерович Г.А., Меерович И.Г., Лощенов В.Б., Оборотова Н.А., Барышников А.Ю., Цыганков В.А. Фотосенсибилизатор на основе производного бактериохлорина p, способ получения производного бактериохлорина р и способ фотодинамической терапии с использованием этого фотосенсибилизатора: пат. 2411943 РФ № 2009113808/15; заявл. 14.04.2009; опубл. 25.08.2010.

12. ГОСТ Р ИСО 9000-2008. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь. М.: Стандартинформ, 2008. 32 с.

13. Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. М.: РИА «Стандарты и качество», 2004. 408 с.

14. Григорьев Л.Ю., Корышев И.И. Стратегия компании и цели в области качества // Методы менеджмента качества. 2009. № 7. С. 10–17.

15. Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования. М.: Госстандарт России, 2001. 19 с.