Caracterização físico-quimica de complexos de iões lantanídeos conjugados com pib e a sua interação com agregados Aβ(1-40)

Dissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.A doença de Alzheimer é uma das patologias mais recorrentes no idoso, caracterizada por neuro-degeneração progressiva, provocando perturbações cognitivas devastadoras. O diagnóstico só é possível num estado avançado da doença através da apresentação de um quadro sintomatológico característico da patologia, exceptuando a sua forma familiar, associada a mutações já identificadas e caracterizadas. O diagnóstico definitivo da doença de Alzheimer esporádica é apenas obtido post mortem, devido à necessidade de um corte histológico do cérebro para avaliar a presença de placas amilóides, e é daqui que nasce a necessidade de identificar estas placas amilóides durante a vida do doente. Assim, foi desenvolvida uma sonda que contém duas partes: 1) o reagente de Pittsburg B (PiB), que é um fenil-benzotiazol, com comprovada afinidade pelos agregados amilóides, e 2) um derivado de DOTA ou DO3A, para o ligando L4 e L5, respectivamente, que oferece estabilidade termodinâmica e é cineticamente inerte, para a coordenação de um metal específico consoante a modalidade imagiológica a que se destina. No presente trabalho, estudou-se a possibilidade dos ligandos L4 e L5, com a coordenação do Eu3+ e do Tb3+, poderem ser usados em Imagiologia Óptica e a coordenação do Gd3+ com o ligando L5 foi investigado para sua utilização como agente de contraste em Imagiologia de Ressonância Magnética (IRM). Os ligandos possuem na sua constituição um fenil-benzotiazol (PiB), um sistema π conjugado que absorve na zona UV/Vis. Foi realizada uma caracterização fotofísica e estudada a eficiência da transferência de energia nos complexos formados pelos ligandos L4 e L5, pelo chamado efeito antena, para povoar o estado excitado dos iões emissores Eu3+ e Tb3+, uma vez que a sua excitação directa é proibida por simetria (regra de Laporte). Verificou-se que a presença de um ião metálico emissor provoca supressão do estado excitado S1 e T1 do cromóforo fenil-benzotiazol, através da redução do rendimento quântico e tempo de vida de fluorescência, bem como a redução do tempo de vida do estado tripleto (T1). Foi realizado o estudo da fotoestabilidade dos ligandos, que é uma das características fundamentais para estas sondas serem usadas em Imagiologia Óptica, e mostrou-se que o ligando L4 é estável, porém o ligando L5 é fotodegradável. A determinação do rendimento quântico de luminescência fornece um dado directo da potencialidade destas sondas funcionarem em Imagiologia Óptica, tendo este estudo sido acompanhado pela determinação do número de hidratação dos complexos, que é uma fonte importante de desactivação do estado excitado do metal. Os valores obtidos do rendimento viii quântico de luminescência são relativamente baixos, mostrando que a distância entre o cromóforo e o centro metálico influencia a eficiência de transferência de energia, sendo importante reduzir ao máximo esta distância. O complexo GdL5 mostrou propriedades físico-químicas promissoras para o seu uso em IRM, tais como ter uma relaxividade elevada. Uma vez que o complexo tem caracter anfifílico, juntamente com a sua hidrofobicidade, visto pelo seu valor de log P de 0.65±0.028, estas propriedades levam-no a formar micelas a baixas concentrações (20±5 μM), que provoca o aumento do seu tempo de correlação rotacional (τr) e consequentemente aumento da relaxividade. A interacção do complexo GdL5 com agregados do péptido Aβ1-40 provoca um aumento da relaxividade a campo magnético intermédio, sendo útil em IRM, aumentando o contraste da imagem. A capacidade do complexo GdL5 interagir com a albumina de soro humano permite-lhe ter um maior tempo de vida no plasma sanguíneo, evitando a sua rápida excreção. O estudo in vitro da interacção do complexo GdL5 com o péptido Aβ1-40 demonstrou que o complexo tem uma afinidade moderada pelos agregados Aβ amilóides (KD= 19.5 ± 3.0 μM) e que interage com a forma monomérica do péptido, nomeadamente da zona hidrofílica com grande densidade de carga, entre os resíduos F4 e F20. No entanto, a afinidade do complexo GdL5 é maior para os agregados amilóides, sendo uma característica importante uma vez que se pretende usar o complexo para detectar os agregados do péptido e não a sua forma monomérica. A investigação do efeito do complexo GdL5 na agregação e na estrutura secundária do péptido Aβ1-40 por dicroísmo circular e microscopia de transmissão electrónica mostrou que o complexo tem um efeito promotor da formação de fibrilas com estrutura em folha β, indicando que o complexo GdL5 poderá ter um efeito tóxico in vivo, apesar destes estudos terem sido realizados a concentrações de péptido muito superiores ao que se verifica in vivo. Em suma, o estudo dos complexos formados pelos ligandos L4 e L5 dão boas indicações para serem usados em Imagiologia, apesar de algumas propriedades físico-químicas não serem as mais adequadas para esta finalidade, sobretudo in vivo, uma vez que se tem verificado dificuldade destes complexos atravessarem a barreira hemato-encefálica. Desta forma, este estudo contribui para um melhor entendimento do design racional deste tipo de complexos para detecção precoce da doença de Alzheimer, de modo a permitir no futuro a melhoria das suas propriedades físico-químicas