Novel strategies for singlet molecular oxygen O2(1Δg) generation and detection in cells
En aquesta tesi s'han utilitzat diferents estratègies per obtenir control en la producció i detecció de diferents espècies reactives d'oxigen (ROS), especialment per a l'oxigen singlet (1O2). En la primera part de la tesi, l'enfoc principal consisteix en entendre la generació de...
| Author: | |
|---|---|
| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2018 |
| Country: | España |
| Institution: | CBUC, CESCA |
| Repository: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/662972 |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10803/662972 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Singlet oxygen Reactive oxygen species Photosensitiser Fluorescent probes Nanoparticle Phenalenone Cancer Microbial infections Ciències naturals, químiques, físiques i matemàtiques 54 544 |
| Summary: | En aquesta tesi s'han utilitzat diferents estratègies per obtenir control en la producció i detecció de diferents espècies reactives d'oxigen (ROS), especialment per a l'oxigen singlet (1O2). En la primera part de la tesi, l'enfoc principal consisteix en entendre la generació de ROS i intentar potenciar-ne el seu efecte. En primer lloc, demostrem que la modificació de diferents fotosensibilitzadors afegint-hi un catió de trifenilfosfoni com a element diana produeix derivats amb una excel·lent activitat fotoantimicrobiana contra bacteris Gram-positius (S. aureus i E. faecalis). En segon lloc, descobrim una sèrie de nous aspectes de la reacció de “-phenyl quenching” per derivats de 9-fenilfenalenona. La fototoxicitat d’aquests derivats ja es troba esmentada en el llibre: “L'origen de les espècies” de C. Darwin. També es suggereix una via metabòlica mediada per la reacció BPQ en la biosíntesi dels pigments vegetals derivats de fluorones. A més, si el grup fenil és substituït per altres grups arils, s'observa diferencies en la reacció de BPQ. En tercer lloc, s’ha demostrat que diferents antraquinones d’origen natural indueixen fototoxicitat en biofilms de C. tropicalis a causa de la generació de O2•, tenint l’1O2 un rol menor. En quart lloc, es demostra el fàrmac antitumoral Doxorubicina produeix quantitats significants d’1O2, però es redueix la seva generació quan es complexa amb el ADN. En cinquè lloc, s’ha estudiat l’efecte d’adsorció o unió covalent d’un fotosensibilitzador a nanopartícules mesoporoses de sílice. A més a més, s’han derivatitzat per afegir-hi elements diana. Sisè i últim, s’ha estudiat les propietats fotoquímiques d’una nova diada que conté un bromo-bodipy com a fotosensibilitzador i trampa química de ROS (que desactiva la capacitat del bromo-bodipy de generar 1O2). Un cop oxidada la trampa química, la diada recupera la capacitat de generar 1O2 i causar dany cel·lular. S’observa diferents propietats foto-antitumorals d’aquesta diada en funció de l’estrès cel·lular o de la localització cel·lular. En la segona part de la tesi, s'ha centrat en la detecció de ROS. En primer lloc, s’han dissenyat, sintetitzat i caracteritzat nanosondes fluorescents per la detecció d'1O2 en sistemes biològics. La nanovehiculització elimina algunes de les limitacions de les diferents sondes fluorescents d’1O2. En aquest sentit, diverses sondes tals com SOSG, ADPA o furil-vinil-naftooxazol s’han unit covalentment a nanopartícules utilitzant diferents cadenes espaiadores per tal d’optimitzar la seva reactivitat front 1O2. A diferència de quan es troben lliures en solució, les nanosondes són fàcilment internalitzades per cèl·lules eucariotes i procariotes i es minimitza la interacció amb proteïnes (com per exemple, l’albúmina de sèrum boví). Les diferents nanosondes responen a l’1O2 generat intracel·lular. Com a prova de concepte, també s’ha desenvolupat una nanosonda fluorescent per la detecció no selectiva de ROS, basada en 2’,7’-diclorodihidrofluoresceina. En segon lloc, s’ha caracteritzat la estructura i reactivitat de la sonda fluorescent: CellROX Deep Red. En tercer lloc, s’ha desenvolupat la primera sonda d’optoacústica per la detecció de ROS basada en l’oxidació de la tetrametilbenzidina. S’ha aconseguit detectar 1O2 produït per bacteris utilitzant tal sonda. Finalment i com a prova de concepte, s’ha dissenyat un “self-reporter” nanofotosensibilitzador. El nanosistema és capaç de produir i detectar 1O2 simultàniament. Aquest nanodispositiu s'ha utilitzat amb èxit per la fotoinactivació de S. aureus, observant-se una correlació entre el canvi de fluorescència de la sonda i la mort bacteriana. |
|---|