Transparent Photochemistry: Infrared photosensitizers and singlet oxygen microscopy

Abstract

Há um vasto interesse no uso de compostos porfírinicos para aplicações médicas. As suas propriedades fotofísicas e fotoquímicas, como elevado rendimento quantico de formação de espécies reactivas de oxigénio e absorção no infravermelho onde os tecidos são mais transparentes, fez com que este grupo de moléculas fosse alvo de interesse para serem usadas como sensibilizadores em terapia fotodinâmica. Tinhamos á nossa disposição uma familia de macrociclos tetrapirrólicos halogenados que foram desenhados para alcançar as propriedades de um fotossensibilizador ideal. Era do nosso intereste explorar as propriedades fotoquímicas e fotofísicas deste grupo de compostos de forma a estabelecer correlações que possam fornecer um melhor entendimento do mecanismo de fotosensibilização do oxigénio em porfirinas, clorinas e bacterioclorinas em sistemas em solução e em células. Verificamos que a desactivação dos estados excitado tripleto destes fotossensibilizadores por interação com o oxigénio segue por diferentes caminhos. A redução progressiva do macrociclo introduz um aumento na constante de velocidade de supressão e uma dimunição no potencial de oxidação. Porfirinas e clorinas geram exclusivamente oxigénio singuleto através de um mecanismo de transferencia de energia para o oxigénio molecular. Por ouro lado, as bacterioclorinas mosram evidencias de um processo de transferências de carga para gerar ião superoxido e radical hidroxilo. Uma consequência directa da combinação de luz, oxygénio e fotossensibilizador num sistema, é a degradação irreversível do sensibilizador. A cinética de fotodegradação foi avaliada em solução e as mudanças induzidas por luz na fluorescencia intracelular dos corantes foi seguida. A cinética de fotodegradação das bacterioclorinas varia de acordo com os substituintes periféricos atingindo níveis de estabilidade comparáveis aos das porfirinas. A detecção intracelular de oxigénio singuleto resolvida no tempo foi observada a 1275 nm após a irradiação de um fotossensibilizador ao nível unicelular e em suspensão de células. Os resultados para experiências a nivel unicelular são consistentes com um modelo onde o oxigénio singuleto gerado rapidamente atravessa as barreiras entre separação de fases. Tendo em conta os problemas de fotodegradação associados á perda de controlo espacial e temporal em experiencias a nível unicelular na detecção do oxigenio singuleto, procuramos identifiar de um grupo de sensitibilizadores aqueles que reunem condições de estabilidade essenciais para a obtenção de resultados com significado.