No description available.

No description available.

A Terapia Fotodinâmica consiste em uma nova e promissora técnica de diagnóstico e tratamento de tumores malignos. O tratamento se baseia na administração intravenosa de um fotossensibilizador que acumula-se seletivamente em tecido tumoral, sendo a seguir excitado com luz visível gerando espécies tóxicas às células levando-as à morte. Neste trabalho estudou-se o Photodithazine (PDZ), uma nova droga fotossensibilizadora produzida na Rússia que consiste de um derivado hidrossolúvel de mono-L-aspartil clorina, com potencial aplicação em Terapia Fotodinâmica (PDT). A fotodegradação do PDZ foi induzida em diferentes condições e a citotoxicidade do PDZ não irradiado e previamente irradiado foi investigada na ausência (escuro) e presença de luz (claro) em células normais (VERO) e tumorais (HEp-2). A fotodegradação do PDZ foi induzida com laser (488 e 514 nm) e com LED (630 nm). Quando PDZ é fotodegradado ocorre uma diminuição da intensidade de absorção e fluorescência e o aparecimento de uma nova banda de absorção em 668nm, o que sugere transformações químicas que levam à formação de fotoprodutos. Análises realizadas através do método CCA (Convex Constrain Analysis) demonstraram que existem duas espécies distintas, uma que se degrada e outra que se forma (fotoprodutos) em função do tempo. Observa-se também que a fotodegradação do PDZ é mais rápida em 630nm seguida de 514 e 488nm. Comparando-se estes resultados com o Photogem® (fotossensibilizador aprovado para uso em PDT no Brasil), nota-se que o PDZ não apresenta agregação numa ampla faixa de concentração, absorve em comprimento de onda maior do que o Photogem® e fotodegrada em tempo menor. O estado de agregação do PDZ depende do pH e em soluções ácidas apresenta-se agregado. Estudos na presença de surfactantes mostraram que os processos de degradação e formação de fotoprodutos do PDZ apresentaram comportamento diferente do que em PBS. Experimentos com azida sugerem que a fotodegradação do PDZ ocorre pelo mecanismo tipo II, via formação de oxigênio singlete. O tempo de incubação do fotossensibilizador nas células e a presença de soro afetam a citotoxicidade do PDZ nas células normais e tumorais, na ausência ou presença de luz. Quando PDZ é irradiado ocorre uma diminuição da citotoxicidade nas células VERO e HEp-2 no escuro em função do tempo de irradiação, ou seja, os valores de IC50 aumentam 26, 14 e 34% nos comprimentos de onda 488, 514 e 630nm, respectivamente. Entretanto, o aumento do IC50 para as células HEp-2 é de aproximadamente 58% contra 25% para as células VERO. No estudo citotóxico no claro, o aumento do tempo de incubação e tempo de irradiação aumentam a citotoxicidade do PDZ não irradiado. No claro, a citotoxicidade do PDZ é enormemente potencializada pela luz tanto para as células VERO quanto para as células HEp-2. Com o aumento do tempo de exposição da solução de PDZ à luz a citotoxicidade do fotossensibilizador no claro aumenta discretamente para ambas linhagens. Verificou-se que os fotoprodutos formados após a irradiação do PDZ são menos citotóxicos no escuro (2,2 vezes) do que o PDZ não irradiado e cerca de 18 vezes mais citotóxicos na linhagem normal e 10 vezes mais citotóxico na linhagem tumoral no claro. O PDZ apresentou uma importante vantagem sobre o Photogem®, ou seja, é menos citotóxico no escuro e mais citotóxico no claro para ambas linhagens. Esses resultados sugerem um enorme potencial de aplicação clínica desse fotossensibilizador derivado de clorina em Terapia Fotodinâmica. / Photodynamic Therapy (PDT) consists in a technique for cancer treatment. The treatment is based on intravenous administration of the photosensitizer (PS), which is selectively retained in tumor tissue, and when is activated with visible light it can be able to become cytotoxic, being responsible for tumor death. In this study the PS used was Photodithazine (PDZ), a derivative water-soluble of mono-L-aspartil chlorine produced in Russia. It was investigated the PDZ degradation by light (photobleaching) in several conditions and the cytotoxicity of non-irradiated and previously irradiated PDZ in the absence (dark) and presence of light in culture of normal (VERO) and tumor cells (HEp-2). These results were compared with results obtained for Photogem® (photosensitizer approved for use in PDT in Brazil, a hematoporphyrin derivative). PDZ photobleaching was induced with laser in two wavelengths (488 and 514nm) and with LED in 630nm. The degradation was monitored by the decreasing in the absorption and fluorescence intensities. It was observed the appearance of a new absorption band in 668nm (band of photoproducts) suggesting chemistry transformation. Analyses performed with the CCA method (Convex Constrain Analysis) demonstrated that two distinct species are present after the degradation of PDZ, one of then probably being the photoproducts. The photobleaching of PDZ is faster in 630nm than in 514 and 488nm. In the used concentration range of PDZ there is no predominance of aggregated species in physiologic pH, it absorbs in wavelengths higher than Photogem® and degradates in shorter time than Photogem®. However the aggregation of PDZ depends on pH. Only in low pH PDZ presented aggregated species. Studies with surfactants showed that the degradation and formation of photoproducts of PDZ is different than in PBS. Experiments with azide (the singlet oxygen scavenger) suggest that the photobleaching of PDZ occurs by the type II mechanism (singlet oxygen formation). In the cytotoxic studies of PDZ it was observed that the incubation time of the photosensitizer with cells and the presence of serum affect its cytotoxicity in non-tumor and tumor cells in absence and presence of light. When PDZ is previously irradiated occurs a decreasing in cytotoxicity in the dark in function of the irradiation time in both lines. However, the increase of IC50 is approximately 58% for HEp-2 and 25% for VERO. In the presence of light, the cytotoxicity of non-irradiated PDZ increases as a function of incubation and irradiation time. The cytotoxicity of PDZ is greater when in the presence of light in VERO and HEp-2. The increase of irradiation time of the PDZ solution enhances the cytotoxicity of photosensitizer in both cell lines. It is possible to conclude that the photoproducts of PDZ after irradiation are more cytotoxic in the dark (2,2 times) than non-irradiated PDZ and are more cytotoxic (18 folds) in non-tumor cells and 10 folds more cytotoxicity in tumor cell line in the presence of light. PDZ presents an important advantage compared to Photogem®, it is less cytotoxic in the absence of light and more citotóxicas in the presence of light than Photogem® for both cell lines. These results suggest a greater potential for clinical application for this chlorine photosensitizer.

A Terapia Fotodinâmica consiste em uma nova e promissora técnica de diagnóstico e tratamento de tumores malignos. O tratamento se baseia na administração intravenosa de um fotossensibilizador que acumula-se seletivamente em tecido tumoral, sendo a seguir excitado com luz visível gerando espécies tóxicas às células levando-as à morte. Neste trabalho estudou-se o Photodithazine (PDZ), uma nova droga fotossensibilizadora produzida na Rússia que consiste de um derivado hidrossolúvel de mono-L-aspartil clorina, com potencial aplicação em Terapia Fotodinâmica (PDT). A fotodegradação do PDZ foi induzida em diferentes condições e a citotoxicidade do PDZ não irradiado e previamente irradiado foi investigada na ausência (escuro) e presença de luz (claro) em células normais (VERO) e tumorais (HEp-2). A fotodegradação do PDZ foi induzida com laser (488 e 514 nm) e com LED (630 nm). Quando PDZ é fotodegradado ocorre uma diminuição da intensidade de absorção e fluorescência e o aparecimento de uma nova banda de absorção em 668nm, o que sugere transformações químicas que levam à formação de fotoprodutos. Análises realizadas através do método CCA (Convex Constrain Analysis) demonstraram que existem duas espécies distintas, uma que se degrada e outra que se forma (fotoprodutos) em função do tempo. Observa-se também que a fotodegradação do PDZ é mais rápida em 630nm seguida de 514 e 488nm. Comparando-se estes resultados com o Photogem® (fotossensibilizador aprovado para uso em PDT no Brasil), nota-se que o PDZ não apresenta agregação numa ampla faixa de concentração, absorve em comprimento de onda maior do que o Photogem® e fotodegrada em tempo menor. O estado de agregação do PDZ depende do pH e em soluções ácidas apresenta-se agregado. Estudos na presença de surfactantes mostraram que os processos de degradação e formação de fotoprodutos do PDZ apresentaram comportamento diferente do que em PBS. Experimentos com azida sugerem que a fotodegradação do PDZ ocorre pelo mecanismo tipo II, via formação de oxigênio singlete. O tempo de incubação do fotossensibilizador nas células e a presença de soro afetam a citotoxicidade do PDZ nas células normais e tumorais, na ausência ou presença de luz. Quando PDZ é irradiado ocorre uma diminuição da citotoxicidade nas células VERO e HEp-2 no escuro em função do tempo de irradiação, ou seja, os valores de IC50 aumentam 26, 14 e 34% nos comprimentos de onda 488, 514 e 630nm, respectivamente. Entretanto, o aumento do IC50 para as células HEp-2 é de aproximadamente 58% contra 25% para as células VERO. No estudo citotóxico no claro, o aumento do tempo de incubação e tempo de irradiação aumentam a citotoxicidade do PDZ não irradiado. No claro, a citotoxicidade do PDZ é enormemente potencializada pela luz tanto para as células VERO quanto para as células HEp-2. Com o aumento do tempo de exposição da solução de PDZ à luz a citotoxicidade do fotossensibilizador no claro aumenta discretamente para ambas linhagens. Verificou-se que os fotoprodutos formados após a irradiação do PDZ são menos citotóxicos no escuro (2,2 vezes) do que o PDZ não irradiado e cerca de 18 vezes mais citotóxicos na linhagem normal e 10 vezes mais citotóxico na linhagem tumoral no claro. O PDZ apresentou uma importante vantagem sobre o Photogem®, ou seja, é menos citotóxico no escuro e mais citotóxico no claro para ambas linhagens. Esses resultados sugerem um enorme potencial de aplicação clínica desse fotossensibilizador derivado de clorina em Terapia Fotodinâmica. / Photodynamic Therapy (PDT) consists in a technique for cancer treatment. The treatment is based on intravenous administration of the photosensitizer (PS), which is selectively retained in tumor tissue, and when is activated with visible light it can be able to become cytotoxic, being responsible for tumor death. In this study the PS used was Photodithazine (PDZ), a derivative water-soluble of mono-L-aspartil chlorine produced in Russia. It was investigated the PDZ degradation by light (photobleaching) in several conditions and the cytotoxicity of non-irradiated and previously irradiated PDZ in the absence (dark) and presence of light in culture of normal (VERO) and tumor cells (HEp-2). These results were compared with results obtained for Photogem® (photosensitizer approved for use in PDT in Brazil, a hematoporphyrin derivative). PDZ photobleaching was induced with laser in two wavelengths (488 and 514nm) and with LED in 630nm. The degradation was monitored by the decreasing in the absorption and fluorescence intensities. It was observed the appearance of a new absorption band in 668nm (band of photoproducts) suggesting chemistry transformation. Analyses performed with the CCA method (Convex Constrain Analysis) demonstrated that two distinct species are present after the degradation of PDZ, one of then probably being the photoproducts. The photobleaching of PDZ is faster in 630nm than in 514 and 488nm. In the used concentration range of PDZ there is no predominance of aggregated species in physiologic pH, it absorbs in wavelengths higher than Photogem® and degradates in shorter time than Photogem®. However the aggregation of PDZ depends on pH. Only in low pH PDZ presented aggregated species. Studies with surfactants showed that the degradation and formation of photoproducts of PDZ is different than in PBS. Experiments with azide (the singlet oxygen scavenger) suggest that the photobleaching of PDZ occurs by the type II mechanism (singlet oxygen formation). In the cytotoxic studies of PDZ it was observed that the incubation time of the photosensitizer with cells and the presence of serum affect its cytotoxicity in non-tumor and tumor cells in absence and presence of light. When PDZ is previously irradiated occurs a decreasing in cytotoxicity in the dark in function of the irradiation time in both lines. However, the increase of IC50 is approximately 58% for HEp-2 and 25% for VERO. In the presence of light, the cytotoxicity of non-irradiated PDZ increases as a function of incubation and irradiation time. The cytotoxicity of PDZ is greater when in the presence of light in VERO and HEp-2. The increase of irradiation time of the PDZ solution enhances the cytotoxicity of photosensitizer in both cell lines. It is possible to conclude that the photoproducts of PDZ after irradiation are more cytotoxic in the dark (2,2 times) than non-irradiated PDZ and are more cytotoxic (18 folds) in non-tumor cells and 10 folds more cytotoxicity in tumor cell line in the presence of light. PDZ presents an important advantage compared to Photogem®, it is less cytotoxic in the absence of light and more citotóxicas in the presence of light than Photogem® for both cell lines. These results suggest a greater potential for clinical application for this chlorine photosensitizer.

Chlorins, as the core structures of chlorophylls, have been extensively studied for harvesting solar energy, fluorescent imaging and photodynamic therapy against cancer. This thesis is concerned with design and synthesis of novel chlorins as antennae for harvesting light and sensitising near infrared lanthanide luminescence. In the first part, a series of chlorin monomers, dimers and polymers were synthesised and their photophysical properties were characterised. The chlorin monomers were substituted with five-membered heterocycles, such as thiophenes and furans. These heterocycles function as auxochromes analogous to the natural ones in chlorophylls, and extend chlorin absorption and emission strongly to the red (up to λem = 680 nm). A borylation method was developed to prepare borylated chlorins, which gave access to directly linked chlorin dimers through Suzuki coupling reaction. Different regioisomers of chlorin dimer were prepared, including β-meso homodimers, meso-meso homodimers and heterodimers. The dimerisation resulted in red-shifted absorption and emission. Chlorin polymerisations were performed both electrochemically and chemically. Bis-thienylchlorins yielded chlorin films and an organic solvent soluble copolymer with hexylthiophene, respectively. These polymers from both polymerisations have red absorptions beyond 700 nm, and might be used as light-harvesting antennae. In the second part, chlorins were used as chromophores to sensitise near infrared lanthanide luminescence. Two types of chlorin-lanthanide dyads were prepared through lanthanide coordination with cyclen derivatives and dipicolinic acids (DPA). The cyclen-based dyads were poorly soluble in water, thus their near infrared emissions were not observed. The other type of complexes was fully soluble in H2O and THF. Both Nd and Yb emission were recorded even upon excitation into the Q bands of chlorins. In the dyads with free base chlorins, the singlet state of chlorins might be involved in the sensitisation of lanthanide luminescence. These DPA-based dyads presented two-color emission based on one chlorin and two-color excitation based on one lanthanide ion. These dyads would enable in theory 4-color imaging. In the last part, a microwave-assisted two-step synthesis was described to prepare dipyrromethanes, which are the key intermediates in the chlorin synthesis. This mild method took advantage of the nucleophilicity of pyrrole and the electrophilicity of N,N-dimethylaminomethyl pyrroles. The usually used acid catalysis is detrimental to many functionalities, thus our methods enable the synthesis of dipyrromethanes with acid sensitive groups or a formyl group.

Neste trabalho, foram estudadas a oxidação do cicloexano e a epoxidação do (Z)- cicloocteno com iodosilbenzeno (PhIO) e H2O2 como oxidantes, comparando as FeIIIclorinas pentafluorossubstituídas com as FeIIIporfirinas, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl e [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 como catalisadores em meio homogêneo e suportadas via ligação iônica e/ou covalente em matrizes de sílica quimicamente modificada. No caso do substrato (Z)-cicloocteno, os metalocomplexos utilizados levaram a rendimentos elevados para formação do ciclooctenóxido, tanto em meio homogêneo quanto heterogêneo, quando PhIO foi utilizado como oxidante. A atividade catalítica foi mantida mesmo após três reciclagens sucessivas. Com o H2O2 como oxidante, os rendimentos foram menores exceto com o metanol, quando se observa um aumento nos rendimentos de epoxidação, porque favorece a formação do intermediário ativo FeIIIhidroperóxido. Já os sistemas heterogeneizados apresentam desempenho bastante inferior quando comparado aos catalisadores em solução. Os melhores rendimentos foram observados com DCE um solvente mais viscoso que aumenta o tempo de vida da gaiola do solvente favorecendo o processo biomimético. Os catalisadores imobilizados foram caracterizados por espectroscopias UV-Vis e de RPE. Estas técnicas deram informações do estado de oxidação e de spin do metal, bem como a geometria do macrociclo na superfície da matriz sólida. Os resultados catalíticos puderam ser explicados pela natureza dos grupos funcionais que ligam o metalocomplexo à sílica, bem como, pelas informações fornecidas pela técnica de RPE quanto ao estado de oxidação do ferro e à geometria dos metalocomplexos imobilizados, dando consistência aos mecanismos propostos nos processos de oxidação. / In this work, the cyclohexane oxidation and the (Z)-cyclooctene epoxidation with iodosylbenzene (PhIO) e H2O2 as oxidants were studied. A comparison between fluorinated FeIIIchlorins and FeIIIporphyrins, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl, [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 as catalysts was made either in solution or supported in silica matrices via eletrostatic interaction and/or covalent bonds. In the case of (Z)-cyclooctene epoxidation by PhIO, all the studied metallocomplexes achieved high yields for the epoxide production in both homogeneous and heterogeneous systems. The catalytic activity was maintained even after three successive recyclings. On the other hand, when H2O2 was used as oxidant the yields were lower. Differently, raised yields of epoxidation were observed when using methanol as solvent due to favored formation of the active intermediate FeIIIhydroperoxide. The performance of the heterogeneous systems was significantly lower than that of the catalysts in solution. The best yields were observed with DCE, a viscous solvent that probably raises the shelf life of the solvent cage favoring the biomimetic process. The supported systems were characterized by EPR and UV-Vis spectroscopies. These techniques gave information about the oxidation state and the metal spin, as well as the macrocycle geometry on the solid matrix surface. The catalytic results were explained by the nature of the functional groups that bound the metallocomplex to the silica matrix. In addition, the information obtained by the EPR technique regarding the state of oxidation of iron and the geometry of the supported metallocomplexes gave consistence to the proposed mechanisms in the oxidation processes.

Neste trabalho, foram estudadas a oxidação do cicloexano e a epoxidação do (Z)- cicloocteno com iodosilbenzeno (PhIO) e H2O2 como oxidantes, comparando as FeIIIclorinas pentafluorossubstituídas com as FeIIIporfirinas, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl e [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 como catalisadores em meio homogêneo e suportadas via ligação iônica e/ou covalente em matrizes de sílica quimicamente modificada. No caso do substrato (Z)-cicloocteno, os metalocomplexos utilizados levaram a rendimentos elevados para formação do ciclooctenóxido, tanto em meio homogêneo quanto heterogêneo, quando PhIO foi utilizado como oxidante. A atividade catalítica foi mantida mesmo após três reciclagens sucessivas. Com o H2O2 como oxidante, os rendimentos foram menores exceto com o metanol, quando se observa um aumento nos rendimentos de epoxidação, porque favorece a formação do intermediário ativo FeIIIhidroperóxido. Já os sistemas heterogeneizados apresentam desempenho bastante inferior quando comparado aos catalisadores em solução. Os melhores rendimentos foram observados com DCE um solvente mais viscoso que aumenta o tempo de vida da gaiola do solvente favorecendo o processo biomimético. Os catalisadores imobilizados foram caracterizados por espectroscopias UV-Vis e de RPE. Estas técnicas deram informações do estado de oxidação e de spin do metal, bem como a geometria do macrociclo na superfície da matriz sólida. Os resultados catalíticos puderam ser explicados pela natureza dos grupos funcionais que ligam o metalocomplexo à sílica, bem como, pelas informações fornecidas pela técnica de RPE quanto ao estado de oxidação do ferro e à geometria dos metalocomplexos imobilizados, dando consistência aos mecanismos propostos nos processos de oxidação. / In this work, the cyclohexane oxidation and the (Z)-cyclooctene epoxidation with iodosylbenzene (PhIO) e H2O2 as oxidants were studied. A comparison between fluorinated FeIIIchlorins and FeIIIporphyrins, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl, [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 as catalysts was made either in solution or supported in silica matrices via eletrostatic interaction and/or covalent bonds. In the case of (Z)-cyclooctene epoxidation by PhIO, all the studied metallocomplexes achieved high yields for the epoxide production in both homogeneous and heterogeneous systems. The catalytic activity was maintained even after three successive recyclings. On the other hand, when H2O2 was used as oxidant the yields were lower. Differently, raised yields of epoxidation were observed when using methanol as solvent due to favored formation of the active intermediate FeIIIhydroperoxide. The performance of the heterogeneous systems was significantly lower than that of the catalysts in solution. The best yields were observed with DCE, a viscous solvent that probably raises the shelf life of the solvent cage favoring the biomimetic process. The supported systems were characterized by EPR and UV-Vis spectroscopies. These techniques gave information about the oxidation state and the metal spin, as well as the macrocycle geometry on the solid matrix surface. The catalytic results were explained by the nature of the functional groups that bound the metallocomplex to the silica matrix. In addition, the information obtained by the EPR technique regarding the state of oxidation of iron and the geometry of the supported metallocomplexes gave consistence to the proposed mechanisms in the oxidation processes.

Orientador: Juliana Campos Junqueira / Resumo: A terapia fotodinâmica (TFD) é uma técnica que combina um fotossensibilizador (FS) com luz visível e oxigênio molecular, podendo ser utilizada como agente antimicrobiano no controle de diversas doenças infecciosas, como a cárie dentária. A quitosana vem demonstrando atividade promissora quando associada à alguns fotossensibilizadores. Portanto, o objetivo desse trabalho foi investigar a associação da quitosana com o fotossensibilizador Photodithazine® (PDZ) na TFD sobre culturas planctônicas e biofilmes de S. mutans, bem como avaliar sua eficácia sobre biofilmes microcosmos orais. Inicialmente, foi preparada uma suspensão de S. mutans UA 159 padronizada em 106 células/mL. Para o estudo em culturas planctônicas, foi adicionada a suspensão de S. mutans em placas de 96 poços. Para o estudo em biofilmes, foram confeccionadas amostras de esmalte de dentes bovinos como substrato para a formação do biofilme em placas de 24 poços. As culturas planctônicas e os biofilmes foram tratados de acordo com os grupos experimentais, recebendo adição de PDZ, quitosana ou PBS, seguido pela irradiação ou pela manutenção em ambiente escuro (controle). Os efeitos dos tratamentos foram analisados por meio da contagem de UFC/mL de S. mutans em ágar Infusão Cérebro Coração (BHI) incubadas por 48h a 37°C (5% de CO2) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Além disso, para confirmar a penetração do FS e da quitosana nas células de S. mutans foi realizado teste de absorbância. A seguir, foram estuda... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des cancers prometteuse, mettant en jeu une action combinée de l’oxygène moléculaire, de la lumière et d’un photosensibilisateur (PS). Néanmoins, les PSs utilisés souffrent d’une faible solubilité dans les milieux aqueux ainsi que d’un tumorotropisme limité qui sont des barrières à la réussite du traitement. Ainsi, actuellement, une attention particulière est portée au développement de nanoparticules (NPs) capables de pallier les défauts des PSs. Notre travail a consisté à étudier des dendrimères poly(amidoamine) (PAMAM), macromolécules polymériques tridimensionnelles, conjugués via une liaison covalente au PS, la Chlorine e6 (Ce6). Cette construction nous a permis de vectoriser 32 molécules de Ce6 par dendrimère. La production d’oxygène singulet et l’émission de fluorescence ont été modérément affectées par le greffage covalent de la Ce6 aux NPs. In vitro, les dendrimères PAMAM ont permis d’accroitre l’efficacité PDT de la Ce6 en potentialisant son internalisation cellulaire via un mécanisme actif d’endocytose. Néanmoins, l’efficacité PDT des NPs est limitée par la concentration locale élevée en Ce6 en périphérie des dendrimères qui réduit son rendement quantique en oxygène singulet moléculaire, espèce cytotoxique. Une libération de la Ce6 permettrait ainsi de potentialiser l’efficacité PDT des NPs en restaurant notamment les propriétés photophysiques de la Ce6. La suite de ce travail a été de concevoir une NP capable de libérer la Ce6 sous l’action d’estérases retrouvées dans les cellules. Leur caractérisation a permis de démontrer en solution que les propriétés photophysiques de la Ce6 étaient rétablies à la suite de son relargage des NPs. Cette dernière construction clivable est prometteuse pour de futures applications en PDT / Photodynamic therapy (PDT) is a modality of cancer treatment, involving a combined action of molecular oxygen, light and photosensitizers (PS). However, the PSs suffer from a low solubility in aqueous media and limited tumor accumulation, diminishing the treatment success. Presently, particular attention is paied to the development of dendrimer-based nanoparticles (NP) that are able to overcome the shortcomings of the PSs. The present study investigates the poly(amidoamine) dendrimer (PAMAM), a tridimensional polymeric macromolecule, covalently functionalized with the PS Chlorin e6 (Ce6). The singlet oxygen generation efficiency and fluorescence emission were moderately affected by the covalent binding of the Ce6 to the dendrimer. This construction allows the vectorization of 32 Ce6 molecules per dendrimer. In vitro, PAMAM dendrimers improve the PDT efficiency of Ce6 by promoting their cellular internalization via an active endocytosis mechanism. However, the PDT efficiency of NPs is limited by the high local concentration of Ce6 at the periphery of dendrimers decreasing production of singlet oxygen. Ce6 release could restore Ce6 photophysical properties and as such improve the PDT efficiency of NP. Thus, the next step of this work was to design a cleavable NP able to release the Ce6 under esterase activity. In solution the NP characterization demonstrated that the photophysical properties of Ce6 were recovered after their release from the NP. This cleavable construction displays promising perspectives for future PDT applications

A clorofilina cúprica de sódio (CuChl) é um corante semissintético derivado da clorofila. Quimicamente é constituído de diversas clorinas, em especial a clorina cúprica e4 (CuCe4), a clorina cúprica e6 (CuCe6), e possíveis clorinas e porfirinas não cúpricas em proporções variáveis. Além do seu uso como corante alimentar, são atribuídas atividades biológicas à CuChl, tais como, antimutagênica, anticarcinogênica e antioxidante. Em decorrência destes potenciais efeitos benéficos, sua comercialização sob a forma de suplementos é crescente. Todavia, curiosamente, informações sobre a absorção e biodisponibilidade da CuChl são escassas. Além disso, até o momento nenhum estudo avaliou o impacto da composição da CuChl em sua bioatividade e eficácia. Assim, o presente estudo teve como objetivo identificar e caracterizar quimicamente duas amostras de CuChl (Sigma® e Chr. Hansen®) e o padrão de CuCe6 (Frontier Scientific®). Para tanto, empregou-se técnicas cromatográficas e espectrofotométricas, determinou-se a lipofilicidade em modelos miméticos de membrana, cinética de degradação e avaliou-se a interação CuCe6/BSA. A análise elementar da CuChl resultou em teores de cobre total inferiores aos recomendados pela United States Pharmacopeia (U.S.P.). Os elementos (CHN) e a razão Cu/N não foram coerentes com os valores teóricos da molécula de CuChl. Apenas uma amostra de CuChl apresentou razão Soret/Q dentro dos valores preconizados pela U.S.P. A titulação base-ácido da CuCe6 revelou dois valores de pkas (10,62 e 6,41) que foram similares para as amostras de CuChl. A determinação de log P da CuCe6 mostrou que a hidrofobicidade é máxima em pH 3 (log P = 1,49±0,09) e sua hidrofilicidade ocorre em pHs > 7. Esse comportamento foi confirmado nos ensaios de incorporação em lipossomas em função do pH. A degradação térmica da CuChl (25 a 95 °C) avaliada por HPLC foi drástica a partir de 75 °C. A energia necessária para que ocorra a degradação da CuChl e CuCe6 é Ea = 16,1 e 9,3kcal/mol, respectivamente. A meia-vida a 35 °C é de 6 horas para a CuChl e 2 horas e meia para a CuCe6. A separação mais eficiente dos componentes da CuChl por HPLC foi conseguida utilizando coluna C30 e a identificação dos principais constituintes CuCe6, CuCe4 e a clorina cúprica p6 (CuCp6), ocorreu por HPLC/MSMS. No estudo da ligação entre CuCe6 e proteína BSA foram obtidos os valores de KD = 0,38 ± 0,07 µM, KA = 3,3 ± 0,28 x 106 M-1 e número de sítios de ligação ~1 (N = 0,75 ± 0,09), indicativo de alta afinidade entre a clorina e a proteína. Assim, o comportamento químico dos principais componentes da CuChl e sua interação com os componentes do soro tornaram inviáveis a identificação e quantificação destas moléculas em ensaios in vivo. Os resultados aqui apresentados servem de subsídio para o desenvolvimento de outras pesquisas que visem o estudo específico da associação e dissociação da CuChl em material biológico. / Sodium copper chlorophyllin (CuChl) is a semisynthetic derivative of chlorophyll dye. It is composed chemically by several chlorins, especially copper chlorin e4 (CuCe4), copper chlorin e6 (CuCe6), and possible others no copper porphyrins and chlorins in different proportions. In addition to its use as a food coloring, CuChl may have interesting biological effects as antimutagenic, anticarcinogenic and antioxidant. Because of these potential benefits, its use as a dietary supplement is increasing. However, information on the absorption and bioavailability of CuChl is scarce. Furthermore, no studies have evaluated the impact of CuChl composition in its bioactivity and efficacy. Thus, the present study aimed to identify and chemically characterize two samples of CuChl (Sigma® and Hansen®) and the standard of CuCe6 (Frontier Scientific®). Chromatographic and spectrometric techniques as well as mimetics models membrane were used. The CuCe6/BSA interaction was also evaluated. The elemental analysis of CuChl showed that the total copper content of it was smaller that the one recommended by United States Pharmacopeia (USP). The elements (CHN) and the ratio Cu / N were not consistent with the theoretical values of the molecule CuChl. Only one CuChl sample showed Soret / Q ratio within the range recommended by USP. The acid-base titration of CuCe6 revealed two pKas values (10.62 and 6.41), which were similar for CuChl samples. The log P determination of CuCe6 showed that its hydrophobicity is maximal at pH 3 (log P = 1.49 ± 0.09) and its hydrophilicity occurs at pH> 7. These results were confirmed using the incorporation into liposomes assay in function of pH. Using HPLC, it was observed that thermal degradation of CuChl (25 to 95 °C) hardly occurred from 75 °C. The energy necessary for CuChl and CuCe6 degradation is Ea = 16.1 and 9.3 kcal/mol, respectively. The half-life at 35°C for CuChl and CuCe6 is 6 hours and 2 ½ hours, respectively. A more efficient separation of the CuChl components by HPLC was achieved using a C30 column while its major constituents CuCe6, CuCe4 and copper chlorin p6 (CuCp6) were identified by HPLC / MS-MS. In binding analysis of CuCe6 and BSA, it was observed KD = 0.38 ± 0.07 mM, KA = 3.3 ± 0.28 x 106 M-1, and number of binding sites ~ 1 (N = 0.75 ± .09), indicating high affinity between BSA and chlorine. Thus, due to the chemical characteristics of the main components of CuChl and their interaction with serum components the identification and quantification of these molecules in vivo is unviable. Future studies should investigate the association and dissociation of CuChl in biological samples.