Orientador: Prof. Dr. Maurício Domingues Coutinho Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência & Tecnologia - Química, 2015. / Derivados porfirínicos têm encontrado uso promissor como fotossensibilizadores na terapia fotodinâmica (TFD) por possuírem uma janela de absorção intensa dentro da região terapêutica desejada. Entretanto, processos de agregação em solução, comum a estes compostos, reduzem a eficiência da absorção de luz e da TFD como um todo. Esforços na direção de diminuir o grau de agregação destes compostos com a introdução de substituintes volumosos produziu resultados promissores. O presente trabalho estudou por meio de cálculos químico-quânticos os derivados porfirínico Clorina, Hematoporfirina e seu derivado 21,22 [N,N-dicarbonil-N-4(formilfenil)]-8,12-di[2-(metoxicarbonil)etil]-2,7,13,17-tetrametil-18 vinil2,21,22,23-tetrahidrobenzil[b] porfirina com o objetivo descrever a energética de agregação destes compostos em meio aquoso. Este último composto foi sintetizado recentemente e obteve sucesso em inibir processos de agregação em água. A Teoria do Funcional da Densidade aliada ao funcional M06-2X com função de base 6-311G(d,p) foi utilizada para o cálculo de perfis de interação na configuração H destes compostos em vácuo. A inclusão de efeitos do meio aquoso foi feita via o modelo de soltavação implícito IEF-PCM. Verificou-se também o impacto na energia de interação da introdução do Zinco(II) complexado ao anel porfirínico presente nos compostos. Os resultados obtidos concordaram com verificações experimentais de que a clorina é o composto com a maior tendência de agregação, e que o derivado substituído da Hematoporfirina possui a menor. Em todos os casos, o efeito do meio aquoso foi o de diminuir a energia de agregação quando comparado a resultados no vácuo. O efeito do meio aquoso é ainda mais pronunciado para os compostos substituídos com Zn(II). / Porphyrin derivatives have found promising use as photosensitizers in photodynamic therapy (PDT) for having an intense absorption window within the desired therapeutic area. Nevertheless, aggregation in solution processes, common to these compounds, reduces the efficiency of light absorption and TFD as a whole. Efforts in the direction of decreasing the degree of aggregation of these compounds through the introduction of bulky substituents yielded promising results. The present investigation used quantum-chemical calculation on the porphyrin derivatives Chlorine, Hematoporphyrin and a derivative thereof 21,22-[N, N-dicarbonyl-N-4- (formylphenyl)] - 8,12-Di [2- (methoxycarbonyl) ethyl ] -2,7,13,17-tetramethyl-18 vinil-2,21,22,23-tetrahidrobenzo[b] porphyrn in order to describe the energy aggregation of these compounds in an aqueous medium. This latter compound was synthesized recently and was successful in inhibiting aggregation processes in water. Density Functional Theory coupled to the M06-2X functional and 6-311G (d, p) basis function was used to produce interaction profiles in the H dimer configuration for these compounds vacuum. Solvent effects were included using the implicit solvent IEF-PCM method. The impact on the aggregation energetic due to the introduction of a Zn(II) to the porphyrinic ring was also investigated. Results agree with experimental observations that the chlorine compound has the greatest tendency to aggregate while the substituted hematoporphyrin derivative has the lowest. In all cases, the effect of the aqueous medium was to decrease the dimer interaction when compared to results in vacuum. Moreover, it was observed that effect of the aqueous medium is more pronounced for compounds substituted with Zn(II).

Orientador: Prof. Dr. Anderson Orzari Ribeiro / Dissertação (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2016. / Organocalcogenetos sao importantes reagentes e intermediarios em sintese organica tendo especial destaque a preparacao e aplicacoes dos derivados vinilicos. Outro ambito com nascente potencial consiste no estudo de propriedades biologicas de derivados organicos contendo grupos funcionais com os atomos de Selenio ou Telurio. Os derivados hipervalentes destes compostos sao inibidores de cisteina proteases envolvidas em diversas patologias por isso sao alvos como cancer, mal de Alzheimer, e doencas causadas por parasitas (malaria, doenca de Chagas, leishmaniose, por exemplo). Para a obtencao desta classe de compostos sao descritas diversas metodologias, entretanto, alguns destes metodos requerem elevadas temperaturas e pressao, varias etapas reacionais, longos tempos reacionais, e baixos rendimentos, dificultando com isso, a sintese destes compostos. O presente estudo visa a obtencao de organocalcogenetos vinilicos derivados de acidos carboxilicos ¿¿,¿À-insaturados para o estudo de sua reatividade frente a tiois e inibicao de cisteina proteases. Embora nao tenha sido exitosa a preparacao dos derivados calcogenados, uma serie de nitro-olefinas, foi testada como inibidores de cisteina proteases e outras proteases tiol-dependentes. Os experimentos realizados permitiram a verificacao de que estes compostos sao capazes de atuarem como inibidores de cisteina proteases e de proteases cuja atividade catalitica seja dependente de tiois. / Organic chalcogenides are useful reagents and intermediates in organic synthesis with special emphasis on the applications of vinyl derivatives. Another brach of investigation lies on the study of biological properties of organochalcogenides. The study the biological properties of organic derivatives with functional groups containing selenium or tellurium atoms hypervalent derivatives of these compounds are inhibitors of cysteine proteases involved in several pathologies, therefore are targets such as cancer Alzheimer's disease bad, and diseases caused by parasites (Malaria, Chagas disease, leishmaniasis, for example). For this class of compounds are described several methods, however, some of these methods require high temperatures and pressures, various reaction steps, long reaction times and low yields, makes difficult the synthesis of these compounds. This study aims to obtain organic chalcogenides vinylic derived from á, â-unsaturated carboxylic acids to the study of his face thiol reactivity and inhibiting cysteine proteases. A series of nitro-olefins or papain was tested as inhibitors of cysteine proteases using as a template. The experiments led to the discovery that these compounds are capable of being enzyme inhibitors.

O efeito do fotossensibilizador na estrutura biológica não é apenas influenciado por suas propriedades fotofísicas, mas também por sua interação específica com biosistemas.Além disso, a localização do fotossensibilizador no tecido tumoral é um importante fator que resulta em diferentes mecanismos de destruição do tumor. Muitos fotossensibilizadores, após administração sistêmica, se ligam às proteínas plasmáticas e com isso são distribuídos em diferentes sítios no organismo. Os fotossensibilizadores hidrofílicos são largamente transportados por albuminas e globilinas e se acumulam preferencialmente no estroma vascular dos tumores. Entretanto, fotossensibilizadores mais hidrofóbicos se ligam às lipoproteínas, principalmente LDL, que promove a entrada do FS na célula através de endocitose mediado por receptor. Sendo assim, a localização do FS depende de sua ligação com as deferentes proteínas plasmáticas, sua farmacocinética e também é influenciada pela diferença entre o tecido normal e tumoral. O tecido tumoral tem pH mais baixo e maior expressão de receptores de LDL do que os tecidos normais, aumentando a seletividade dos FSs as células tumorais. A incorporação de FS hidrofóbicos em lipossomas para a administração sistêmica pode realçar ao transporte deste pelas lipoproteínas. No presente trabalho estudou-se a influência do pH na interação de fotossensibilizadores com lipossomas de DMPC e LDL. Os fotossensibilizadores utilizados nesse estudo foram Photofrin®, Photogem® e Photosan® que são derivados de hematoporfirinas. A metodologia empregada constitui de variação das concentrações de DMPC e LDL para os seguintes valores de pHs 5,0; 7,4 e 9,0, esse último pH utilizou-se somente para DMPC. O complexo FS - DMPC foi obtido por incubação dos FSs na concentração de 10 micro g.mL-1 com diferentes concentrações de DMPC (0 a 400 micro M) por trinta minutos no escuro. Isolou-se o LDL do plasma humano por ultracentrifugação por gradiente de densidade. Após a separação, o complexo FS - LDL foi obtido por incubação (12 horas no escuro) do FS na concentração 10 micro g.mL-1 com diferentes concentrações de LDL (0 a 0,04 micro M). O comportamento desses complexos foi analisado por espectroscopia de absorção ótica e por espectroscopia de fluorescência. / The effect of a photosensitizing compound on biological structures is governed not only by its photophysical properties but also by the specificity of its interaction with biosystems. Moreover, localization of the photosensitizer in the tumor tissue is an important factor affecting the outcome as well as mechanism leading to tumor destruction. Following administration, most photosensitizers are bound to blood components and delivered to different sites in the organism. It is generally accepted that hydrophilic photosensitizers are largely transported by albumins and globulins and mainly accumulate in the vascular stroma of tumors. More hydrophobic sensitizers are bound to lipoproteins, which promote drug internalization by cells through endocytosis of the lipoprotein carrier. In this way, uptake and localization depend on the initial plasma binding and the plasma pharmacokinetics of the drug. However, the selective localization of some photosensitizers are influence for the difference between malignant and normal tissues. Notably, the lower pH of the microenvironment usually found in the tumor tissue and the expression of greater number of LDL receptors on the surface of the tumor cells might influence cellular uptake. Delivery to lipoproteins or target tissues may be facilitated and enhanced by the incorporation of lipophilic photosensitizers into liposomes for systemic administration. In the present work we have studied the pH-dependence of the interaction of photosensitizers with DMPC liposomes and low density lipoprotein (LDL). The photosensitizers used in this study are Photofrin®, Photogem® and Photosan®, which are hematoporphyrin derivates. The methodology used to this work, constitute of various concentrations of DMPC liposomes and LDL at different pH values. It were used the 5,0; 7,4 and 9,0 pH values. The DMPC-drug complexes were obtained by incubation of the photosensitizers 10 _g.mL-1 with differents DMPC concentrations for 30 min in the dark. The LDL was isolated from human plasma by sequential density gradient ultracentrifugation. The LDL-drug complexes were obtained by incubation of the photosensitizers 10 _g.mL-1 with differents LDL concentrations. The incubation was performed in a water bath at 20_C for 12 hours in the dark. The comportment of the complexes was analyzed by fluorescence spectroscopy and UV-visible spectroscopy.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma técnica que provoca dano celular pela ação de um fotossensibilizador (FS), com seletividade de localização em tecido tumoral; a luz que, absorvida pelo FS, leva-o a um estado tripleto metaestável; e oxigênio molecular, o qual recebe a energia absorvida pelo FS, passando a um estado singleto de alta capacidade oxidativa. A técnica é bem sucedida no tratamento de lesões como câncer, mas enfrenta, entretanto, dificuldades para a determinação de sua dosimetria. Uma delas é a quantificação da distribuição do FS no tecido tratado. Este trabalho tem três objetivos: a obtenção de informação quantitativa por espectros de fluorescência de fluoróforos em meios turvos; a demonstração da distribuição do FS Photogem® em fígados sadios de ratos Wistar e suas implicações na dosimetria; e a melhoria de um dos modelos existentes para previsão da profundidade de necrose (Ynec), importante parâmetro no estudo da TFD. Realizaram-se os experimentos em três fases: na primeira, tentou-se reconstruir o espectro do fígado sadio a partir de uma composição de espectros isolados de fluoróforos endógenos do fígado. Na segunda, realizaram-se estudos com corantes alimentícios Coralim-Mix® nas cores azul, verde e vermelho e com corantes Exciton® (Coumarin-480 e LDS-722) in vitro e in vivo, visando identificar os espectros dos corantes em misturas com meios turvos e entre eles. Na terceira, aplicou-se Photogem® em ratos Wistar e se coletou a fluorescência do FS nos fígados, relacionando-se a variação na intensidade de fluorescência com a concentração de FS presente e com perfis de necrose obtidos por TFD. Aplicou-se, por fim, os resultados obtidos na melhoria do modelo para previsão da Ynec. A reconstrução dos espectros não foi bem sucedida, tal qual a recuperação dos espectros dos corantes. Os resultados mostraram que muitos fatores contribuem para a distorção da fluorescência coletada, e que a informação obtida é prejudicada se estes forem ignorados. Verificou-se que a distribuição do FS não é homogênea num órgão fotossensibilizado. Obteve-se uma função para distribuição do FS no tecido e, através dela, foi possível melhorar o modelo para a previsão da Ynec. Observou-se que a turbidez do meio afeta de maneira complexa a coleta de fluorescência, criando obstáculos para a quantificação direta de fluoróforos nele inseridos. Fica evidente a necessidade do aprofundamento dos estudos sobre a interação da luz com as partículas dos meios turvos para remover as distorções geradas por estas. Demonstrou-se ainda a importância do mapeamento da distribuição do FS num tecido fotossensibilizado como parte da dosimetria da TFD, e que a espectroscopia de fluorescência é forte candidata à técnica mais apropriada para este mapeamento, desde que dominados os obstáculos à coleta de fluorescência. / Photodynamic Therapy (PDT) is a technique that implies in cell damage by the action of a photosensitizer (PS) with tumor tissue localization selectivity; light at PS absorption spectrum wavelengths, which leads the PS to a metastable triplet state; and molecular oxygen, which earns the energy absorbed by the PS, reaching a high oxidative potential singlet state. The technique has found sucess on the treatment of lesions as cancer. However, it finds difficulties for its dosimetry stablishment, like the quantification of PS distribuition in a photosensitized tissue. This work has three purposes: obtainance of fluorophores quantitative information into turbid media through fluorescence spectroscopy; to show the distribution of the PS Photogem® in healthy Wistar rats’ livers and its consequences on dosimetry; and the upgrade of an existing model for depth of necrosis (Ynec) forecast. There were three experimental stages: the first one was an attemp to rebuild a healthy liver spectrum from a composition using mathematical weights for isolate liver endogenous fluorophores spectra. On the second stage, in vitro and in vivo studies were performed using Coralim-Mix® blue, green and red food dyes and the Exciton® dyes Coumarin-480 and LDS-722, aiming to recover dyes spectra from dyes in turbid solutions and dyes mixtures. On the third one, Photogem® was administered to Wistar rats and fluorescence was collected on rats’ livers, and a relationship was stablished between the changes on fluorescence intensity, PS concentration in the tissue and necrosis profiles obtained via PDT. Results were applied to the upgrade of the Ynec forecast model. Spectra rebuilding, as well as dyes spectra recovering, were not completely reached. Results showed that a great deal of factors contribute to distortions at the collected fluorescence. It was verified that PS distribution is inhomogeneous in a photosensitized organ. It was found a function for the PS tissue distribution and it made possible to upgrade the Ynec forecast model. It was showed that medium turbidity affects in a complex manner the collected fluorescence, making difficult to quantify directly fluorophores in such medium. A need to go deeper into the investigation of light interactions with turbid media so that we may remove distortions they introduce into fluorescence spectra became evident. It was also showed how important is to track PS distribuition in a photosensitized tissue as a part of PDT dosimetry, and how fluorescence spectroscopy seems to be appropriate to perform such tracking, as long as the difficulties on fluorescence collection are overcome.

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No Brasil, o câncer de pele não-melanoma é o tipo de câncer mais comum, corresponde a cerca de 95% de todos os tipos de câncer de pele e 25% de todo o tipo de tumor maligno. O diagnóstico precoce permite tratar lesões logo nos primeiros estágios da doença, melhorando as condições do paciente. Assim, é de grande importância desenvolver técnicas para auxiliar o diagnóstico, como a fluorescência marcada. Ela consiste em usar substâncias fotossensíveis como biomarcadores e analisar sua resposta de fluorescência à excitação por luz. O uso do ácido aminolevulínico (ALA) é de interesse para tal, pois apresenta seletividade para formação da protoporfirina IX (PpIX) em células alteradas, substância esta que apresenta boa resposta de fluorescência à excitação por luz (região do UV-Azul). Para um diagnóstico adequado, portanto, é necessário entender melhor o comportamento da luz em meios túrbidos, como a pele. Assim, o objetivo do estudo é investigar fenômenos envolvidos com esta técnica in vitro e in vivo. Para a análise in vitro foi usado um phantom de pele contendo 2% de nanquim, 1% de Lipofundin® e 5% BRIJ-35. Um derivado de porfirinas (Photogem®) foi inserido no interior dessa solução e excitado de formas diferentes para estudar o comportamento da fluorescência, da luz de excitação e de ambas. No ensaio clínico, soluções de ALA (5% e 10%) foram aplicadas em lesões de pele malignas e potencialmente malignizáveis, e em intervalos regulares de tempo (15, 30, 45 e 60 minutos), as imagens de fluorescência foram coletadas com o protótipo de um sistema de diagnóstico por imagem de fluorescência. A diferente atenuação dos comprimentos de onda envolvidos foi quantificada in vitro. Verificou-se que o limitante do diagnóstico é a luz de excitação, sua penetração limitada em meios túrbidos impede que esta chegue à camadas profundas do tecido com uma intensidade suficiente para excitar o centro fluorescente, de modo que a fluorescência emitida possa ser detectada na superfície do tecido. Na investigação in vivo, o ALA proporcionou uma fluorescência marcada que distinguiu significantemente a pele normal da tumoral e as lesões de pele pré-malignas foram identificadas através de sua autofluorescência. A técnica de diagnóstico contribuiu também para a identificação das bordas da lesão, o que é muito importante para um tratamento eficaz. / Non melanoma skin cancer is the most common cancer lesion in Brazil. It represents about 95% of all skin cancer lesions, and 25% of tumor types. Early diagnosis allows treatment of lesions in the initial stages of the disease, improving patient´s condition. Thus, it is of great importance the development of techniques to aid diagnosis, such as marked fluorescence. This technique consists in using photosensitive substances as biomarkers and analyzing their fluorescence response to light excitation. The use of aminolevulinic acid (ALA) as a biomarker precursor is interesting because it shows selectivity for protoporphyrin IX (PpIX) formation in abnormal cells. This substance shows high fluorescence yield when excited with UV-blue range of light spectrum. For an appropriate diagnosis, therefore, better understanding of light propagation in a turbid media, such as skin, is needed. This study aim is to investigate the phenomena involved with this technique in vitro and in vivo. For in vitro analysis, a skin phantom containing 2% India ink, 1% Lipofundin® and 5% BRIJ-35 was used. A haematoporphyrin derivative (Photogem®) was placed into this phantom and excited using different setups to study fluorescence propagation and the excitation light, both individually and simultaneously. In the clinical trial, ALA water solutions (in 5% and 10% concentration) were applied to malignant and pre malignant skin lesions. At regular time intervals (15, 30, 45 and 60 minutes), fluorescence images were collected with a prototype system for fluorescence imaging. Attenuation for different wavelengths was quantified in vitro. Results show that the limiting factor for diagnosis is the excitation light penetration in turbid media the short penetration of UV-blue light avoids it to reach deeper tissue layers with sufficient intensity to excite the fluorescence sources, so that the fluorescence detected on the tissue surface comes from a limited depth. For in vivo research, ALA has provided a marked fluorescence that allowed distinguishing, significantly, normal and tumor skin. Pre-malignant lesions were identified by own autofluorescence, not requiring biomarking. The diagnostic technique also helped to better determine lesion edges, which is very important for effective treatment of malignant/pre-malignant lesions.

O principal interesse neste estudo foi a proposição de uma nova classe de material que permite a ação combinada da Terapia Fotodinâmica (TFD) e da Hipertermia (HPT), projetadas para trabalhar sinergicamente, que possa levar a uma considerável regressão de tumores neoplásicos após mínimas doses de dissipação de calor e/ou fotossensitização luminosa. Esta nova classe de material se baseia em um lipossoma de longo tempo de circulação associado ao fármaco fotossensibilizador (FS) zinco ftalocianina (ZnPC), na presença de fluido magnético (FM) constituído por nanopartículas de ferrita de cobalto (CoFe2O4) recobertas com ácido cítrico. As propriedades fotofísicas (em meio orgânico e em meio lipossomal) e os estudos fotobiológicos em células da linhagem B-16 foram desenvolvidos para avaliar as propriedades da ZnPC na ausência e na presença de FM. As propriedades fotofísicas da ZnPC em meio orgânico e lipossomal, na ausência e na presença de FM, foram realizadas empregando-se técnicas de espectroscopia no estado estacionário e resolvido no tempo. Foi possível determinar importantes parâmetros que elucidaram o potencial fotodinâmico da partícula mista ZnPC/FM com um apropriado sistema de liberação, confirmando sua viabilidade para aplicação em estudos in vitro e in vivo. A interação de fluidos magnéticos biocompatíveis (FMBs) com a macromolécula biológica, a soro albumina bovina (BSA), foi estudada por meio da determinação da constante de ligação (Kb) e do número de sítios de ligação (n),. Este formalismo aplicado para nanopartículas magnéticas usadas em aplicações biológicas foi realizado pela primeira vez neste rabalho. As toxicidades da ZnPC, do FM e da partícula mista ZnPC/FM, em meio homogêneo e lipossomal, na ausência e na presença de luz e/ou campo magnético, foram estudadas. Na última parte deste trabalho iniciou-se o desenvolvimento de um modelo tumoral subcutâneo na região dorso-lateral de camundongos C57BL6J. Este é considerado o primeiro passo para a transferência dos resultados fotobiológicos no desenvolvimento de um tratamento clínico proposto para a terapia de humanos. Os nossos resultados demonstraram que o complexo ZnPC/FM em meio lipossomal apresenta propriedades fotofísicas e fotobiológicas úteis, ativados pela luz e campo magnético, como uma geração de fármacos atuando sinergicamente pela TFD e pela HPT. / The main goal in this study was to introduce a new material class that allows the combined action of Photodunamic therapy (PDT) and Hyperthermia therapy (HPT), designed to work in a synergetic ways, leading to an expected enhancement of the tumor damage after minimum drug doses and based on heat dissipation and /or light photosensitization. This new material class is a ?stealth? liposome associated with the photosensitizer drug zinc phthalocyanine (ZnPC), in the presence of a magnetic fluid (MF) based on nanoparticles of cobalt-ferrite (CoFe2O4) surface-coated with citric acid. Photophysical properties (in organic and liposomal medium) and photobiological studies in B-16 tumor cell lines were developed to evaluate the properties of the ZnPC in the absence and in the presence of MF. The photophysical properties of the ZnPC in organic and liposomal medium, were realize using spectroscopy techniques in the steady state and by time resolved studies. It was possible to quantify important parameters that elucidated and confirm the photodynamic potential of the ZnPC/MF complex as an appropriate drug delivery system, confirming its viability for application in vitro and in vivo studies. The interaction of the biocompatible magnetic fluids (FMBs) with the biological macromolecule, serum albumin proteins (BSA),was investigated through the determination of the binding constant (Kb) as well as the binding stoichiometry of the complex (n). This is the first time that this formalism was applicable to magnetic nanoparticles used in biological application. The toxicities of the ZnPC, the MF and also for the combined particle (the ZnPC/MF complex), in homogeneous and liposomal medium, in the absence and in the light presence and/or magnetic field were studied, and all the parameters that will allow the used of this synergic compound have been defined. In the last part of this work it was also started the establishment of one animal model by development of subcutaneous tumoral skin cancer in the back-lateral area of C57BL6J mice. This are the first step in the transfer of the photobiological results to the development of a clinical trial proposal for human therapy Our results demonstrated that the ZnPC/MF complex in liposome medium showed useful photophysical and photobiological properties, acting by light activation and AC magnetic field as a new generation of synergic drugs for TFD and cellular HPT.

O grande interesse no estudo de materiais fotoluminescentes em solução aquosa é devido à possibilidade de aplicação destes sistemas em imunoensaios, na produção de lasers líquidos e como sondas estruturais de biomoléculas. Neste contexto, íons de Terras Raras (TR) e as ciclodextrinas são muito importantes, já que algumas TRs – como o európio e o térbio – apresentam a propriedade da luminescência, enquanto que as ciclodextrinas possuem uma cavidade apolar que pode incorporar moléculas (ou partes delas) em seu interior e protegê-las das moléculas do solvente. Neste projeto desenvolvemos principalmente a síntese de novos complexos luminescentes de európio e térbio com β-dicetonas, e o estudo de seus compostos de inclusão em α-ciclodextrina em solução aquosa. Foram estudados também compostos obtidos através da ligação covalente entre derivados da tetrakis(pentafluorofenil)porfirina e a β-ciclodextrina. Derivados de macrocíclos porfirínicos fotossensíveis vêm sendo empregados com muito sucesso no tratamento do câncer através terapia fotodinâmica. A ligação destes agentes em β-ciclodextrina propicia uma melhor solubilidade no meio fisiológico, característica esta que é um dos requisitos para uma melhor eficiência do tratamento. Todos os materiais obtidos foram caracterizados química e foto-fisicamente, relacionando-se a eficiência destes novos sistemas com outros já relatados na literatura. / In recent years, there has been considerable research on the study of energy transfer process by active optically ions due to their great importance in solid state devices, e.g., lasers and optic-electronic materials. These luminescent materials in aqueous solution can also be very useful as sensors or probe in biomaterials analysis. In this context, the interest on rare earth ion (RE) and cyclodextrins (CD) in the same systems are increasing, due to their compatibility with solid state and aqueous media. Some RE, like europium and terbium, present luminescent properties, while the CD’s have an apolar hydrophobic cavity that can incorporate molecules, protecting them from solvent entities and resulting in a rigid hydrophobic matrix in solution. In a part of this present work, it was performed the study of the RE complexes in aqueous solution incorporated into α-CD hydrophobic cavity. Rare Earth complexes with β-diketones were synthesized and characterized, and their solubilization in water was achieved by incorporation in α-CD. We also studied the porphyrin-type macrocycles linked to β-CD. Macrocycle tetrapyrroles are very promising molecules to be used as photosensitizer in Photodynamic Therapy. This therapy is an emergent treatment for cancer that requires a combination of oxygen, visible light and a photosensitizer, which causes damage to living tissue. The linkage of porphyrins in cyclodextrins can increase their solubility in water, making them suitable for intravenous administration and widens the possibilities of their use in medicine. Chemical and photochemical properties of all prepared compounds were performed and compared with similar results recorded for well know commercial products.

Orientador: Prof. Dr. Anderson Orzari Ribeiro / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2016. / Considerando o histórico de fármacos enantiomericamente puros e suas interações específicas com células alvos, nesse trabalho foram sintetizadas e caracterizadas quinze ftalocianinas com substituintes opticamente ativos e analisada suas propriedades fotoquímicas para possível aplicação como fármaco fotossensibilizador. Todas as ftalocianinas foram caracterizadas por RMN 1H, espectroscopia de massas, absorção na região do UV-vis, rendimentos quânticos de fluorescência e geração de espécies reativas de oxigênio sob irradiação. Resultados evidenciam que os diferentes grupos inseridos na periferia do anel ftalocianínico influenciam na solubilidade e na agregação do macrociclo, porém não influenciam significativamente nos rendimentos quânticos de geração de espécies reativas nas condições empregadas. Em relação a atividade óptica dos grupos e seus pares enantioméricos, pode-se concluir que não há relação direta entre configuração espacial e características fotoquímicas e fotofísicas, visto que não houve nenhuma relação que possa ser estabelecida como "regra" para esses compostos. Posteriores testes biológicos devem ser realizados par determinar interação entre células e as diferentes ftalocianinas sintetizadas. / Considering the history of enantiomerically pure drugs and their specific interaction with target cells, in this study were synthesized and characterized fifteen phthalocyanines with optically active substituents to be applied as photosensitizers in photodynamic therapy.. All phthalocyanines were characterized by 1H NMR, mass spectrometry, absorption and fluorescence emission, quantum yields of fluorescence and the quantum yield of generation of oxygen reactive species under irradiation. Results show that the different groups inserted on the phthalocyanine peripheral ring have influence on the solubility and the aggregation of the macrocycle in solution. With respect to optical characteristics, analyzing the groups and their enantiomeric pairs, it can be concluded that there is no direct link between configuration and photochemical and photophysical characteristics, as no relationship could be established as "rule" for these compounds. Further analyses should be taken to understand the influence of chiral ligands in the interaction of these phthalocyanines with target cells.

Orientador: Prof. Dr. Anderson Orzari Ribeiro / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2017. / No presente trabalho apresentamos a sintese e caracterizacao do fotossensibilizador hipericina e alguns de seus sais hipericinato, bem como o estudo de sua atividade fotodinamica in vitro em celulas de adenocarcinoma mamario humano. A hipericina sintetizada foi caracterizada por espectroscopia 1H RMN, espectrometria de massas e espectroscopia no infravermelho. As propriedades fotofisicas e fotoquimicas da hipericina e dos hipericinatos foram determinadas por analises dos espectros de absorcao na regiao do UV-Vis, espectros de excitacao e emissao, coeficiente de absortividade molar (¿Ã) e capacidade de geracao de especies reativas de oxigenio atraves da degradacao do DPBF (1,3-difenilbenzofurano). Para os estudos in vitro utilizou-se a linhagem de adenocarcinoma mamario humano (MCF-7) avaliando a toxicidade e fototoxicidade da hipericina e hipericinatos, localizacao celular, capacidade mutagenica e genotoxica, capacidade clonogenica, tempo de captacao celular e identificacao de via de morte celular. Os resultados apresentam indicativos de que os hipericinatos possuem eficiencia relativa superior ao da hipericina na producao de oxigenio singlete, bem como uma menor taxa de agregacao em meio biologico. Ainda, nos ensaios in vitro, foi verificado que a atividade fotodinamica foi maior para os hipericinatos em comparacao com a hipericina, demonstrando que as modificacoes moleculares no composto promovem alteracoes na sua interacao com a linhagem celular estudada. / In this study we present the synthesis and characterization of photosensitizers like hypericin and hypericinates and its in vitro photodynamic ativity in human mammary adenocarcinoma cells. The synthesized hypericin was characterized by 1H NMR spectroscopy, mass spectrometry and infrared spectroscopy. The hypericinates were characterized by analysis of absorption spectra in the UV-vis region, excitation and emission spectra, molar absorptivity (å) and reactive oxygen species generation capacity through the degradation of DPBF (1,3-diphenylbenzofuran). For in vitro studies, human mammary adenocarcinoma (MCF-7) lineage was used to evaluate the toxicity and phototoxicity of hypericin and hypericinates, as well as their cell colocalization, mutagenic and genotoxic capacity, clonogenic capacity, time of cellular uptake and path of cell death identification. The results indicated that hypericinates have higher relative efficiency in the production of singlet oxygen than hypericin and lower rate of aggregation in biological medium. Furthermore, in in vitro assays, it was verified that the effectiveness of the photodynamic activity was higher for the hypericinates than hypericin, demonstrating that the molecular modifications in the hypericin macrocycle promotes changes in their interaction with cell line studied.