Raport stiintific privind implementarea proiectului in perioada ianuarie - decembrie 2016 Aceasta etapa a avut ca prim obiectiv continuarea studiului fotofizic si fotochimic al compusilor de interes in cadrul proiectului de tip CNT - fotosensibilizator - molecula de legatura – medicament, studii de absorbtie si de caracterizare a speciilor active fotogenerate si a produsilor de iradiere. Un al doilea obiectiv a constat stabilirea parametrilor optimi ai sistemelor experimentale de absorbtie tranzienta, fluorescenta indusa laser, masurare oxigen singlet cat si caracteristicile optime ale sistemului de iradiere pentru eliberaraea controlata a medicamentului. 1. Studiu fotofizic si fotochimic In aceasta etapa fost sintetizat un nou compus prin metoda de legare covalenta iar acesta impreuna cu compusul sintetizat in etapa anterioara au fost caracterizati din punct de vedere spectroscopic - fotostabilitate, timp de viata si randament de producere speciii active a compusilor functie de doza de iradiere, analiza produsilor stabili rezultati in urma iradierii prin spectroscopie IR (via benzi vibrationale). Compusii sintetizati si fotoprodusii obtinuti in urma iradierii acestora cu radiatie de putere mica in domeniu vizibil (338 mW, 500- 800 nm) au fost caracterizati prin spectroscopie de absorbtie, absorbtie tranzienta, spectroscopie FTIR. Au fost masurati timpi de viata ai starilor de triplet, ai oxigenului singlet generat si s-au pus in evidenta modificarile structurale (prin benzile vibrationale IR) ale compusilor. Spectroscopie de absorbtie In Figura 1a) sunt prezentate spectrele de absorbtie pentru compusul sintetizat in faza anterioara VP-SWCNT- AF-MTX neiradiat si iradiata timp de 1 ora cu o lampa de Xe filtrata in domeniul 500-800 nm si putere 338mW. In Fig. 1 c) sunt prezentate spectrele compusilor neiradiat, iradiat, impreuna cu spectrele pentru VP si MTX in domeniul in care acestea prezinta benzi de absorbtie. Asa cum se poate observa compusul neiradiat prezinta o banda de absorbtie la 396nm care este rezultatul suprapunerii benzilor componente: 387nm si 429 nm de la VP si MTX. Pentru compusul iradiat in urma ruperii legaturii cu MTX si eliberarea acestuia se observa in spectru complexului iradiat o banda la 387 nm care o atribuim MTX. Se observa si o deplasare de la 429 nm la 413 nm a benzii moleculei VP.
Transcript
Raport stiintific privind implementarea proiectului in perioada ianuarie - decembrie 2016 Aceasta etapa a avut ca prim obiectiv continuarea studiului fotofizic si fotochimic al compusilor de interes in cadrul proiectului de tip CNT - fotosensibilizator - molecula de legatura – medicament, studii de absorbtie si de caracterizare a speciilor active fotogenerate si a produsilor de iradiere. Un al doilea obiectiv a constat stabilirea parametrilor optimi ai sistemelor experimentale de absorbtie tranzienta, fluorescenta indusa laser, masurare oxigen singlet cat si caracteristicile optime ale sistemului de iradiere pentru eliberaraea controlata a medicamentului. 1. Studiu fotofizic si fotochimic In aceasta etapa fost sintetizat un nou compus prin metoda de legare covalenta iar acesta impreuna cu compusul sintetizat in etapa anterioara au fost caracterizati din punct de vedere spectroscopic - fotostabilitate, timp de viata si randament de producere speciii active a compusilor functie de doza de iradiere, analiza produsilor stabili rezultati in urma iradierii prin spectroscopie IR (via benzi vibrationale). Compusii sintetizati si fotoprodusii obtinuti in urma iradierii acestora cu radiatie de putere
mica in domeniu vizibil (338 mW, 500- 800 nm) au fost caracterizati prin spectroscopie de
absorbtie, absorbtie tranzienta, spectroscopie FTIR. Au fost masurati timpi de viata ai starilor
de triplet, ai oxigenului singlet generat si s-au pus in evidenta modificarile structurale (prin
benzile vibrationale IR) ale compusilor.
Spectroscopie de absorbtie
In Figura 1a) sunt prezentate spectrele de absorbtie pentru compusul sintetizat in faza
anterioara VP-SWCNT- AF-MTX neiradiat si iradiata timp de 1 ora cu o lampa de Xe filtrata in
domeniul 500-800 nm si putere 338mW.
In Fig. 1 c) sunt prezentate spectrele compusilor neiradiat, iradiat, impreuna cu spectrele
pentru VP si MTX in domeniul in care acestea prezinta benzi de absorbtie.
Asa cum se poate observa compusul neiradiat prezinta o banda de absorbtie la 396nm care
este rezultatul suprapunerii benzilor componente: 387nm si 429 nm de la VP si MTX. Pentru
compusul iradiat in urma ruperii legaturii cu MTX si eliberarea acestuia se observa in spectru
complexului iradiat o banda la 387 nm care o atribuim MTX. Se observa si o deplasare de la
429 nm la 413 nm a benzii moleculei VP.
300 400 500 600 700 800
1
2
3
irradiated
unirradiated
Ab
so
rban
ce
wavelength (nm)
VP-SWCNT-AF-MTX
a)
350 400 450 500
1
2 irradiated
unirradiated
Ab
so
rban
ce
wavelength (nm)
VP-SWCNT-AF-MTX
396nm
c)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
387nm
MTX
VP
413nm
357nm
429nm
Fig. 1
In privinta compusului al 2 lea sintetizat, spectrele pentru compusul neiradiat si pentru
componentele acestuia au maximele de absorbtie caracteristice: PPIX banda de absorbtie la
407 nm, GEM banda de absorbtie la 273 nm, compusul sintetizat benzi de absorbtie la 407nm,
279 nm. Acestea din urma pun in evidenta sintetizarea compusului.
Proba sintetizata a fost iradiata timp de 1 ora cu o putere de 337 mW in domeniul 500 nm-
800 nm. Se poate observa o intensitate mai mare a a benzilor de aborbtie ale PPIX, ceea ce
inseamna ca se elibereaza fotosensibilizatorul in solutie in urma iradierii. Pentru a vedea si
detaliile spectrelor in domeniul UV la limita de transparenta a solventului DMF, solutiile au
fost uscate pe placute de suprasil. Pentru aceste probe uscate se observa de asemenea o
crestere a intensitatii benzilor de absorbtie pentru produsul iradiat si sunt evidente benzile
caracteristice pentru gemciitabina la 280 nm si 226 nm.
Spectroscopie FTIR
Ambii complecsi supramoleculari sintetizati au fost analizati prin spectroscopie FTIR, pentru
a se pune in evidenta benzile caracteristice ale componentilor si a se urmari modificarile
structurale obtinute in urma iradierii.
Pentru compusul iradiat VP-SWCNT-AF-MTX apar in spectrul IR (Fig. 2) o serie de benzi care
pun in evidenta formarea amidelor (in reactia de 2-2 cicloaditie) cum ar fi: NH2 vibratie de
deformare pentru Amida I, 722cm-1; CO - 1056 cm-1 vibratie de intindere; OH - 1177 cm-1
vibratie de deformare (in monomer COOH), C-H vibratie asimetrica de deformare in amide,
1467 cm-1, C=O vibratie de intindere 1735 cm-1. Aceste modificari structurale sunt o indicatie
a eliberarii MTX prin ruperea legaturii duble din AF.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0.32
0.33
0.34
unirrad.
irrad.
Ab
so
rban
ce
722
1056
1177
1086
1735
16931104
802
823864
856
1758
wavenumber (cm-1)
1467
Fig. 2
Generare oxigen singlet
Pentru produsul PPIX-SWCNT-AF-GEM sintetizat a fost urmata aceeasi procedura
pentru stabilirea caracteristicilor fotofizice de generare a oxigenului singlet. Astfel in Figura 3
sunt prezentate cineticile semnalelor de fosforescenta inregistrate pentru PPIX (utilizat ca
standard, concentratie 5x10-5 M), produs neiraidat, supernatant al produsilor neiradiat si
respectiv iradiat (1 ora, 145 mW). Comparativ cu probele neiradiate, cele iradiate prezinta o
crestere semnificativa a timpului de viata a oxigenului singlet de la aprox. 17µs la 29 µs.
Valoarea din urma corespunde timpului de viata al oxigenului singlet corespunzator
solventului DMF. In plus, se observa in urma iradierii o crestere de 3 ori a valorii semnalului
la t=0. Acestea pun in evidenta eliberarea sensibilizatorului sau a unui produs
fotosensibilizator in solutie in urma iradierii.
-0.16
-0.12
-0.08
-0.04
0.00
0 20 40 60 80 100
-0.006
-0.004
-0.002
0.000
0.002
Inte
nsity (
mJ)
25.3s
PPIX
unirrad
supernat. unirrad.
supernat.irrad.Inte
nsity (
mV
)
time (s)
29s
16.4s
17.7s
PPIX-SWCNT-AF-GEM
Fig. 3.
Absorbtie tranzienta – stari triplet
Au fost de asemenea inregistrate semnalele de absorbtie tranzienta ale compusilor sintetizati
si respectiv a fotoprodusilor obtinuti in urma iradierii. Excitarea tranzitiilor triplet –triplet a
fost realizata cu radiatie laser la 355 nm si energie per/puls de 5 mJ. Sursa de radiatie continua
a fost o lampa cu Xe cu putere de 70W. Astfel in Figura 4 sunt prezentate semnalele de
absorbtie tranzienta inregistrate la 480 nm pentru compusii de tip VP-SWCNT-AF-MTX. Se
poate observa ca in urma complexarii, timpul de viata al tripletului pentru molecula VP scade
de la 19.4 µs la 12.6 µs. In plus in urma iradierii are loc o scadere a timpului de viata la 9.5 µs
si o crestere a intensitatii semnalului. Aceasta comportare este in concordanta cu timpii de
viata si randamentele de generare ale oxigenului singlet pentru compusi (prezentate mai sus).
Se stie ca generarea de oxigen singlet se face via starea de triplet a fotosensibilizatorului, o
crestere a timpului de viata si a intensitatii absorbtie pe triplet inducand o crestere a timpului
de viata pentru oxigenul singlet si a randamentului de generare al acestuia.
-20 0 20 40 60 80 100
-0.0160
-0.0155
-0.0150
-20 0 20 40 60 80 100-0.0125
-0.0120
-0.0115
-0.0110
-0.0105
-20 0 20 40 60 80 100
-0.016
-0.014
-0.012
-0.010
VP-SWCNT-AF-MTX
irrad. 9.5s
-20 0 20 40 60 80 100
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
VP
irrad.
OD
(t)
time (s)
12.6sunirrad
VP-SWCNT-AF-MTX
Inte
nsity (
mV
)In
ten
sity (
mV
)
time (s)time (s)
time (s)
VP
19.4s
Fig. 4
Concluzii. In cadrul etapei au fost analizati din punct de vedere fotofizic compusi de interes
pentru livrarea medicamenetelor care pot fi activati cu radiatie luminoasa prin intermediul
fotosensiblizatorului aflat in componenta acestora. Au fost determinate caractersitici
fundamentale cum ar fi proprietatile de absorbtie, timpi de viata ai starilor de triplet si singlet,
randamentele de generare ale acestora. S-au pus in evidenta modificarile structurale ale
compusilor in urma iradierii cu radiatie de banda larga in domeniul vizibil la o fluenta de
maxim 2.4kJ/cm2. Rezultatele au sintetizat parametrii optimi ai sistemelor de caracterizare
fotofizica a produsilor si au pus in evidenta caracteristicile si dozele radiatiei de iraidere care
pun in evidenta ruperea unor legaturi in structura compusului ce indica eliberarea
