Phthalocyanines as photosensitizers for the photodynamic therapy

Terapia fotodynamiczna należy do metod leczenia chorób nowotworowych. Jej skuteczność w dużej mierze zależy od rodzaju użytego fotosensybilizatora. Fotosensybilizatorami są m.in. związki z grupy ftalocyjanin. Posiadają one interesujące właściwości fotofizyczne, jednak ich użycie jest ograniczone w związku z ich słabą rozpuszczalnością w wodzie i skłonnością do agregacji. Z tego powodu rozważa się wykorzystanie różnego rodzaju nośników, które umożliwiłyby ich dożylne podanie. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu enkapsulacji ftalocyjanin w micelach typu Pluronic P-123 na ich wybrane właściwości, takie jak czas życia fluorescencji, stabilność, fotostabilność oraz efektywność generowania reaktywnych form tlenu. Badaniom poddano dwie modyfikowane ftalocyjaniny: cynk(II) 1,8,15,22-tetrakis(tertbutoksysulfonylo)ftalocyjaninę (ZnPcSR) i platyna(II) 1,8,15,22-tetrakis(tertbutoksysulfonylo)ftalocyjaninę (PtPcSR). Pierwsza z nich zawiera skoordynowany jon cynku (Zn2+), a druga – jon platyny (Pt2+). Oba związki są podstawione czterema grupami tertbutoksysulfonylowymi. Użycie miceli pozwoliło na rozpuszczenie badanych związków w roztworach wodnych. Analiza metodą dynamicznego rozpraszania światła (DLS) wykazała jednak stosunkowo niewielką efektywność enkapsulacji, zwłaszcza w przypadku pochodnej ZnPcSR. Wskazała ona również, że w micelach mogą być obecne agregaty PtPcSR. Z drugiej zaś strony przeprowadzone badania wykazały, że enkapsulacja badanych związków w micelach przyczyniła się do wzrostu wydajności generowania reaktywnych form tlenu przez badane ftalocyjaniny. Zauważono również, że wpływ enkapsulacji na niektóre właściwości badanych związków był różny. Przykładowo, fotostabilność PtPcSR po enkapsulacji wzrosła, natomiast ZnPcSR - zmalała. Uzyskane wyniki (szczególnie wzrost efektywności generowania ROS) wskazują na to, że enkapsulacja ftalocyjanin w micelach jest właściwym kierunkiem badań wartych dalszej kontynuacji.Photodynamic therapy is one of the cancer treatment methods. Its efficacy highly depends on the type of photosensitizer used. There are several classes of photosensitizers currently used including phthalocyanines. Their photophysical properties are interesting, however their application is still limited due to their poor water solubility and tendency to aggregation. Hence, employment of different type of carriers that would enable their intravenous administration is considered. The purpose of this work was to investigate the impact of encapsulation in Pluronic P-123 micelles on phthalocyanine properties, such as fluorescence lifetimes, stability, photostability, and efficacy of reactive oxygen species generation. Two modified phthalocyanines were investigated: zinc(II) 1,8,15,22-tetrakis(tert-butoxysulfonyl)phthalocyanine (ZnPcSR) and platinum(II) 1,8,15,22-tetrakis(tert-butoxysulfonyl)phthalocyanine (PtPcSR). The first one is coordinated with Zn2+- and the second one is coordinated with Pt2+ ions. They both are substituted with four tert-butoxysulfonyl groups. Encapsulation in Pluronic micelles enabled solubilization of both examinated phthalocyanines in water. DLS analysis, however, showed that the encapsulation efficacy was quite poor, especially in case of ZnPcSR. Moreover, it indicates that there may be aggregats of PtPcSR present in micelles. Nevertheless, further investigation showed that encapsulation improved reactive oxygen species generation. It was also noticed that encapsulation impact on some properties was different for ZnPcSR and PtPcSR, e.g. PtPcSR photostability increased after encapsulation, whereas ZnPcSR photostability decreased. Results obtained during this investigation (especially improved reactive oxygen species generation after encapsulation) indicate that phtalocyanine encapsulation in micelles is a good direction ant it is worth to continue investigating these studies