Porfirinas Artificiais como Modelos da Hemoglobina para Estudos em Análises Forenses

Abstract

A Ciência Forense é uma ciência que é composta por um conjunto de componentes ou áreas diversas como, por exemplo, Antropologia, Criminologia, Entomologia, Odontologia, Patologia e Psicologia que, em conjunto, atuam de modo a resolver casos de carácter legal. É utilizada na análise de vestígios biológicos e não biológicos, principalmente em crimes violentos, na análise da balística, na análise de falsificações tanto de documentos como de obras de arte, na análise de testes genéticos, papiloscopia, toxicologia e entomologia. A descoberta de novos métodos ou moléculas, através da química, permitem ajudar na análise desses vestígios biológicos ou não biológicos. Em Química Forense o sangue é um dos principais fluidos biológicos para obtenção de provas, o que mostra a sua grande importância nos dia de hoje. Devido à escassez do sangue em tratamentos médicos foi necessário desenvolver novas estruturas, nomeadamente perfluorocarbonos (PFCs) e os derivados de hemoglobina (hemes artificiais), que desempenham as funções do sangue natural. O aparecimento deste sangue artificial traduz-se em mais um desafio para os químicos forenses no que respeita à sua deteção e análise. Estas novas estruturas levantam sérios problemas, uma vez que podem vir contaminadas, pois são extraídas de hemoglobinas de animais, e também por serem insolúveis em água. Assim é necessário prosseguir com o estudo e desenvolvimento de estruturas para substituir o sangue natural e criar materiais fluidos para o transporte de oxigénio. Sendo a hemoglobina uma proteína com quatro grupos prostéticos que possui complexos de ferro de hemoporfirinas, o estudo da complexação do ferro nas porfirinas é sem dúvida um tema importante em Química Forense e foi por isso escolhido para este trabalho. A monofuncionalização da meso-tetra-fenil-porfirina por meio de introdução de um grupo carboxílico na posição meso confere a possibilidade de se ancorar uma amida que permite a ligação a suportes funcionalizados. Por outro lado, a estrutura dimérica flexível, bis (meso-tetraquis-5,10,15-trifenil-20-(pcarboxifenil)- porfirinil) -1,6-hexanodiamida, faz com que seja possível incorporar iões de ferro no centro para mimetizar funções da hemoglobina natural, sendo então um bom candidato para o sangue artificial, no sentido em que a hemoglobina natural também tem vários grupos com iões ferro ligados e a cooperar entre si. Isto é, o dímero é um modelo simples da hemoglobina natural. Neste trabalho, descreve-se a síntese, e caracterização da porfirina dimérica flexível, bis (meso-tetraquis-5,10,15-trifenil-20-(p-carboxifenil)-porfirinil)- 1,6 hexanodiamida e dos seus percursores. Para além disso, fizemos estudos computacionais da incorporação do ferro, devido à importância que os modelos de dímeros ou outras estruturas supramoleculares de porfirinas podem vir a ter na área do sangue artificial, e consequentemente em Química Forense.

The Forensic Science is a science that comprises a series of components or different areas, e.g., Anthropology, Criminology, Entomology, Dentistry, Pathology and Psychology, which together act in order to solve cases of legal nature. It is used in the analysis of biological and non-biological traces, especially in violent crimes, in the analysis of ballistics, forgeries of documents and works of art, in the analysis of genetic testing, papiloscopy, toxicology and entomology. The blood in forensic, is a major biological fluid used in the search for evidences. The availability of blood for medical treatments has always been a problem for science. Artificial blood today is based on solutions of perfluorocarbons (PFCs) or hemoglobin derivatives (artificial hemes). These structures are based in fluorinated molecules and carbon (PFC) and also sterilized natural hemoglobin. But these structures pose serious problems, the most notable being the insolubility in water, and contamination due to the use of natural hemoglobin from animal sources. Thus it, is necessary to proceed with the study and development of structures to replace the natural blood, and create fluid biomaterials for efficient oxygen transport. Monofunctionalisation of meso-tetra-phenil-porphyrin through the introduction of a carboxylic group in one meso position, confers the possibility to anchor a stable amide to functionalized support molecules. With this flexible dimeric structure, bis-(meso-tetrakis- 5,10,15-triphenyl-20-(p-carboxyphenyl)-porphyrinyl)-1,6-hexanediamide, it is possible to embed iron in the center and thereby mimic the functions of natural hemoglobin making this structure a good candidate for artificial blood. In this work we describe the synthesis, and characterization of a functionalized flexible dimeric porphyrin, bis-(meso-tetrakis-5,10,15-triphenyl-20-(p-carboxyphenyl)- porphyrinyl)-1,6 hexanediamide. Moreover, computer simulations were made to evaluate the effect of the introduction of Fe (II) in the porphyrin dimer synthesized by us, due the importance that the models of dimers or other supramolecular porphyrins may have on the area of artificial blood, and consequently in Forensic Chemistry.