Teses

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Gustavo Wander Streit

Gilson de Freitas Silva

Porfirinas e Porfirazinas Catiônicas de Zinco(II): Avaliação da Atividade Fotodinâmica em Células de Câncer

Zinc(ii) Cationic Porphyrins And Porphyrazins: Evaluation Of Photodynamic Activity In Cancer Cells

Química

Química Inorgânica e Estrutural

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25/03/2026

Sala de ConferênciaWeb

14:00

Prof. Gilson de Freitas Silva - Orientador (Dr. (UFMG))
Prof. Thiago Teixeira Tasso - Coorientador (Dr. (UFMG))
Profa. Heloisa de Oliveira Beraldo (Dr. (UFMG))
Prof. Luciano Andrey Montoro (Dr. (UFMG))
Profa. Tayana Mazin Tsubone (Dr. (UFU))
Prof. Roberto Santana da Silva (Dr. (USP-Ribeirão Preto))

O câncer compreende um conjunto de doenças que, em conjunto, são uma das principais causas de mortalidade no mundo, sendo uma das grandes barreiras para o aumento da expectativa de vida global. A terapia fotodinâmica vem se destacando como método de tratamento nessa área, consistindo num procedimento que a radiação eletromagnética da região do visível interage com um fotossensibilizador, ocasionando fenômenos que resultam na morte de células cancerosas. Substâncias macrocíclicas, como porfirinas e porfirazinas, usualmente apresentam características importantes para um fotossensibilizador, e a associação dessas substâncias com nanopartículas pode ser realizada para aprimorar sua ação terapêutica. Desse modo, analisar as propriedades fotofísicas e biológicas dessas substâncias é crucial para o desenvolvimento de novos fotossensibilizadores aprovados clinicamente. Neste trabalho, foram sintetizadas porfirinas e porfirazinas catiônicas de zinco(II) com os substituintes 3-etilpiridil (H2EtP, ZnEtP, H2EtPz e ZnEtPz) e 3-hexilpiridil (H2HexP, ZnHexP, H2HexPz e ZnHexPz). As substâncias foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região ultravioleta e visível, ressonância magnética nuclear de hidrogênio, análise elementar e termogravimétrica. A análise do rendimento quântico de fluorescência evidenciou que as substâncias tem uma baixa eficiência de fluorescência (< 20%) em água e acetonitrila, na qual os derivados porfirínicos evidenciaram uma diminuição na fluorescência após a adição de zinco(II) e o oposto foi observado para os derivados porfirazínicos. A produção de oxigênio singleto foi quantificada em água e acetonitrila, os compostos com o substituinte 3-hexilpiridil evidenciaram uma maior produção de oxigênio singleto em água que os compostos com substituinte 3-etilpiridil, em acetonitrila, a produção foi em uma magnitude semelhante para ambos substituintes. Foram realizados ensaios biológicos com células de carcinoma epidermóide humano (A-431) e queratinócitos humanos imortalizados (HaCaT). Os derivados porfirínicos em comparação aos derivados porfirazínicos, mostraram ser mais seletivos para as células cancerosas, não exibiram toxicidade na ausência de luz e foram mais fototóxicos. Comparando os substituintes, foi verificado que os compostos com o substituinte 3-hexilpiridil são menos tóxicos na ausência de irradiação e mais fototóxicos que os compostos com o substituinte 3-etilpiridil, evidenciando que a H2HexP e ZnHexP possuem as características mais promissoras para o desenvolvimento de um fármaco. Buscando obter sistemas com maior atividade fotodinâmica, também foi realizada a associação das substâncias H2EtP, ZnEtP, H2EtPz e ZnEtPz com um ponto de carbono (PC). Verificou-se um aumento da eficiência de emissão de fluorescência para a H2EtPz e uma diminuição para a ZnEtPz após a associação com o PC. Na produção de oxigênio singleto, apenas a H2EtP evidenciou alterações, com um aumento de 1,7 vezes. Um estudo dessas substâncias associadas com PC em células de leucemia linfocítica crônica (MEC-1) e células mononucleares de sangue periférico (PBMC) foi conduzido, verificou-se que a H2EtPz pura e associada ao PC não teve atividade nas concentrações utilizadas, enquanto os demais compostos macrocíclicos associados a ele tem um aumento da toxicidade e fototoxicidade em ambas as linhagens celulares e são mais seletivos para as células cancerosas.

Câncer, Pontos de carbono, Porfirazinas, Porfirinas, Terapia fotodinâmica

Cancer encompasses a group of diseases that, together, are one of the leading causes of death worldwide, representing a major obstacle to increasing global life expectancy. Photodynamic therapy has emerged as a treatment method in this area, consisting of a procedure in which electromagnetic radiation from the visible region interacts with a photosensitizer, causing phenomena that result in the death of cancerous cells. Macrocyclic substances, such as porphyrins and porphyrazines, usually exhibit important characteristics for a photosensitizer, and the association of these substances with nanoparticles can be performed to enhance their therapeutic action. Thus, analyzing the photophysical and biological properties of these substances is crucial for the development of new clinically approved photosensitizers. In this work, cationic zinc(II) porphyrins and porphyrazines were synthesized with 3-ethylpyridyl (H2EtP, ZnEtP, H2EtPz and ZnEtPz) and 3-hexylpyridyl (H2HexP, ZnHexP, H2HexPz and ZnHexPz) substituents. The substances were characterized by ultraviolet and visible absorption spectroscopy, hydrogen nuclear magnetic resonance, elemental analysis and thermogravimetric analysis. The fluorescence quantum yield analysis showed that the substances have a low fluorescence efficiency (< 20%) in water and acetonitrile, where the porphyrin derivatives showed a decrease in fluorescence after the addition of zinc(II) and the opposite was observed for the porphyrazin derivatives. Singlet oxygen production was quantified in water and acetonitrile. Compounds with the 3-hexylpyridyl substituent showed greater singlet oxygen production in water than compounds with the 3-ethylpyridyl substituent. In acetonitrile, production was of a similar magnitude for both substituents. Biological assays were performed with human squamous cell carcinoma cells (A-431) and immortalized human keratinocytes (HaCaT). Compared to porphyrin derivatives, porphyrin derivatives proved to be more selective for cancer cells, did not exhibit toxicity in the absence of light, and were more phototoxic. Comparing the substituents, it was found that compounds with the 3-hexylpyridyl substituent are less toxic in the absence of irradiation and more phototoxic than compounds with the 3-ethylpyridyl substituent, demonstrating that H2HexP and ZnHexP possess the most promising characteristics for drug development. Seeking to obtain systems with greater photodynamic activity, the substances H2EtP, ZnEtP, H2EtPz, and ZnEtPz were also associated with a carbon dots (CD). An increase in fluorescence emission efficiency was observed for H2EtPz and a decrease for ZnEtPz after association with the CD. In singlet oxygen production, only H2EtP showed alterations, with a 1.7-fold increase. A study of these substances associated with CD in chronic lymphocytic leukemia cells (MEC-1) and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) was conducted. It was found that pure H2EtPz and H2EtPz associated with CD had no activity at the concentrations used, while the other macrocyclic compounds associated with it showed increased toxicity and phototoxicity in both cell lines and were more selective for cancer cells.

Cancer, Carbon dots, Photodynamic therapy, Porphyrazines, Porphyrins