Sistemas de liberação mistos vetorizados para moléculas fotoativas: efeitos de auto-organização e fotoproteção

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2021.Em busca de fotossensibilizadores (FS) para aplicação na Terapia Fotodinâmica (TFD), neste trabalho foi obtido o derivado de clorofila a (feoforbídeo a - Pheid) a partir de matéria-prima natural e foi realizada subsequente metalação com Zn para obtenção do Zn-Pheid. As moléculas obtidas foram avaliadas quanto a propriedades fotofísicas e fotoquímicas em meio homogêneo e sistemas de liberação nanoestruturados. A análise dos FS em meio homogêneo demonstra que a interferência de interações não específicas e específicas com o solvente produziu diferenças significativas nos espectros de absorção UV-Vis, deslocamento de Stokes e rendimento quântico de fluorescência. Solventes nos quais os FS encontram-se autoagregados levaram a menores valores de coeficiente de absortividade molar, rendimento quântico de fluorescência e tempo de vida de fluorescência. A presença do metal coordenado ao anel clorínico para o Zn-Pheid possibilitou a formação de estruturas auto-organizadas do FS, sendo que em clorofórmio propõe-se a complexação intramolecular do carboxilato com o metal central, enquanto em água tem-se a complexação intermolecular do carboxilato de uma molécula com o metal de outra. Em comparação ao Pheid, a presença do metal determinou a menor fotoestabilidade do Zn-Pheid nos diferentes solventes avaliados, sendo que em água, meio adequado para aplicações biológicas, o rendimento quântico de fotobranqueamento foi muito alto. Ainda, foi desenvolvido o sistema de drug delivery misto baseado no fosfolipídeo dipalmitoil fosfatidil colina (DPPC) e polímero Pluronic® PF-127 vetorizado com ácido fólico (PFA). A funcionalização do polímero foi confirmada por 1H-RMN, e análise térmica. Os sistemas de liberação mistos DPPC/PF-127 e DPPC/PFA apresentaram tamanhos na ordem de 10-20 nm na presença e ausência do FS, o que é interessante para aplicação in vivo devido ao efeito de enhanced permeation and retention (aumento de permeação e retenção, em tradução livre). A internalização dos FS nos sistemas de liberação possibilitou a monomerização destes e alterações nas propriedades fotofísicas a diferir do sistema a qual foi incorporado. Os resultados de fotobranqueamento nos sistemas de liberação evidenciam diferenças quando se relaciona a monomerização dos FS e a fotoproteção. Para o Pheid a monomerização possibilitou a diminuição do efeito de autossupressão de energia em meio aquoso, favorecendo os processos fotoinduzidos, incluindo o fotobranqueamento, enquanto para o Zn-Pheid a monomerização no sistema de liberação resultou em uma intensa fotoproteção no sistema de liberação, sendo que esta fotoproteção foi mais intensa na presença do polímero funcionalizado com ácido fólico. Assim, os sistemas de liberação obtidos mostram-se promissores para a aplicação dos FS em aplicações fotodinâmicas futuras, atuando tanto na fotoproteção do FS como na vetorização ativa deste visando a maior seletividade do tratamento.Abstract: In the search of photosensitizers (FS) for application in Photodynamic Therapy (PDT), in this work the chlorophyll a derivative (pheophorbide a - Pheid) was found from natural raw material, in which subsequent metallation was performed with Zn to obtain Zn-Pheid. Those molecules were evaluated for its photophysical and photochemical properties in homogeneous media and nanostructured delivery systems. The FS analysis in homogeneous medium demonstrates that the interference of non-specific and specific interactions with the solvent produced significant differences in the UV-Vis absorption spectra, Stokes shift and fluorescence quantum yield. Solvents in which the FS were encountered selfaggregated led to lower values of molar absorptivity coefficient, fluorescence quantum yield and fluorescence lifetime. The presence of the metal coordinated to the chlorinic ring for Zn-Pheid enabled the formation of self-organized structures of the FS, and in chloroform an intramolecular complexation of the carboxylate with the central metal is proposed, while in water there is an intermolecular complexation from carboxylate moiety from one molecule with the metal of another. Compared to Pheid, the presence of the metal determined the lower photostability of Zn-Pheid in the different solvents evaluated, and in water, a suitable medium for biological applications, the photobleaching quantum yield was very high. Furthermore, a mixed drug delivery system based on the phospholipid dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and Pluronic® PF-127 polymer vectored with folic acid (PFA) was developed. Polymer functionalization was confirmed by 1H-NMR and thermal analysis. The mixed release systems DPPC/PF-127 and DPPC/PFA presented sizes in the order of 10-20 nm in the presence and absence of FS, which is interesting for in vivo application due to the EPR effect. The internalization of FS in the release systems allowed their monomerization and changes in photophysical properties to differ from the system to which it was incorporated. The results of photobleaching in release systems show differences when it comes to FS monomerization and photoprotection. For Pheid, monomerization enabled the reduction of the energy selfsuppression effect in aqueous media, favoring photoinduced processes, including photobleaching, while for Zn-Pheid, monomerization in the release system resulted in an intense photoprotection in the release system. This photoprotection was more intense in the presence of the polymer functionalized with folic acid. Thus, the release systems obtained show promise for the application of FS in future photodynamic applications, acting both in the photoprotection of FS and in its active vectorization aiming at greater selectivity of the treatment