Síntese e avaliação das propriedades fotodinâmicas de meso-tetraarilporfirinas em Queratinócitos Humanos (HACAT)

Abstract

Resumo: Terapia fotodinâmica é uma modalidade de tratamento que utiliza luz, em comprimento de onda específico, associada a um composto fotossensibilizador para eliminação de tecidos acometidos por alguma patologia. A destruição celular promovida pela terapia fotodinâmica é explicada pela ação de oxigênio singlete e espécies reativas de oxigênios originadas a partir da interação do oxigênio molecular tecidual, luz e fotossensibilizador. O sucesso dessa técnica depende, em grande parte, do tipo de fotossensibilizador utilizado. Os compostos mais estudados para este fim são as porfirinas, uma classe de fotossensilizadores macrocíclicos sinteticamente versátil. No presente trabalho foram testadas as propriedades fotodinâmicas de 13 meso-tetraarilporfirinas com os substituintes meso-arila contendo grupamentos com diferentes características (catiônicas, aniônicas, neutras, hidrofílicas ou hidrofóbicas). Estes experimentos foram conduzidos em diferentes concentrações e tempos de fotoativação, optando-se por uma linhagem de células da epiderme (queratinócitos da linhagem HaCaT) para as avaliações de citotoxicidade. Estas células foram escolhidas baseando-se na utilização crescente da terapia fotodinâmica em doenças cutâneas crônicas, como a psoríase. Das 13 porfirinas avaliadas, 5 foram sintetizadas e caracterizadas durante o presente estudo. Observou-se que, de todos os compostos testados, os que possuíam carga em sua estrutura demonstraram citotoxicidade dependente de fotoativação, sendo que esta foi, na maioria das vezes, concentração-dependente. Esse resultado permite sugerir que a afinidade celular de um fotossensibilizador é influenciada positivamente pelo caráter anfifílico da sua estrutura, sendo a presença de carga a propriedade estrutural mais importante neste caso. Adicionalmente, ensaios in silico foram realizados obtendo-se o LogP e LogD teóricos para cada derivado porfirínico testado. Juntamente com os resultados dos experimentos de citotoxicidade, os valores de LogD foram utilizados para a determinação da relação estrutura-atividade dos derivados porfirínicos, permitindo o reconhecimento de modelos estruturais para a síntese de novos agentes fotossensibilizadores, os quais podem ser destinados a estudos mais direcionados dentro da terapia fotodinâmica.

Abstract: Photodynamic therapy is a non-invasive treatment modality that combines visible light and a photosensitizer to promote the destruction of an unhealthy tissue. In this case, cell destruction is promoted by the singlete oxygen action, which is primarily originated from the interaction of tissue molecular oxygen, light and the photosensitizer. Photodynamic therapy success greatly depends on the type of photosensitizer involved in the treatment. The most studied photosensitizers correspond to porphyrinic compounds, which have proven to be highly photoactive and synthetically versatile. In the present work, 13 meso-arylporphyrins were evaluated in terms of their photodynamic properties to promote cytotoxicity against HaCat keratinocytes. Studies involving this specific type of skin cell are of interest because of the recent introduction of photodynamic therapy in the treatment of chronic skin diseases, such as psoriasis. The studied porphyrins, which presented meso-aryl substituents bearing cationic, anionic, neutral, hydrophilic or hydrophobic groups, were evaluated using different concentrations and photoactivation time. Among the porphyrins here evaluated, 5 were synthesized and characterized in the present work. It was observed that all active compounds had charges in their structures, also demonstrating a concentration-dependent cytotoxicity in most cases. This result suggests that the anfifilic behavior showed by the water-soluble photosensitizers favors their interaction with HaCat cells, which is ultimately promoted by the charged groups in the porphyrin structures. Additionally to the biological experiments, in silico measurements were employed to give LogP and LogD theoretical values for all studied porphyrins. This data supported the determination of the structures-activity relationship among the meso-arylporphyrins tested. This work allowed the recognizing of improved photosensitizer models to be synthesized in the future and then introduced to additional photodynamic therapy studies.