Estudos fotofísicos e fotodinâmicos da clorofila a e derivados formulados em micelas poliméricas e lipossomos

dc.contributorNoboru Hioka [Orientador] - UEM
dc.contributorProf. Dr. Noboru Hioka
dc.contributorWilker Caetano - UEM
dc.contributorVagner Roberto de Souza - UEM
dc.contributorFábio Herbst Florenzano - USP
dc.contributorDouglas Cardoso Dragunski - UNIOESTE
dc.creatorGerola, Adriana Passarella
dc.date2018-08-24T13:48:39Z
dc.date2018-08-24T13:48:39Z
dc.date2013
dc.date.accessioned2023-10-16T12:26:23Z
dc.date.available2023-10-16T12:26:23Z
dc.identifierGEROLA, Adriana Passarella. Estudos fotofísicos e fotodinâmicos da clorofila a e derivados formulados em micelas poliméricas e lipossomos. 2013. xiv, vi, 144 f. Tese (doutorado em Química) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2013.
dc.identifierhttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/4720
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9210555
dc.descriptionThe combination of a photosensitizer (PS), light and oxygen is the base of the photodynamic therapy (PDT) and photodynamic inactivation of micro-organisms (PDI). Chlorophylls compounds present interesting characteristics which can be used as PS in PDT. The chlorophyll (Mg-Chl) and derivatives: zinc chlorophyll (Zn-Chl), pheophytin (Pheo), pheophorbide (Pheid) and zinc chlorophyllide (Zn-Chld) were studied. The chlorophylls were formulated in polymeric micelles (F-127 and P-123) and liposomes (DPPC). The formulated micellar systems were analyzed for temporal and thermal stability. In addition, all the samples were analyzed concerning the PS location in carrier systems, surface charge density, and photophysical properties such as fluorescence (FF) and singlet oxygen quantum yields (FD), photostability and application against microorganisms. The PS have been incorporated into polymeric micelles and liposome in the monomeric form by the solid dispersion method. The formulation kept the spectroscopic and photophysical properties (fluorescence and singlet oxygen quantum yields) of chlorophylls, which allowed the application in photodynamic assays. The thermal stability of micellar formulation was evaluated by electronic absorption spectroscopy and fluorescence emission, simultaneously to the analysis of resonant light scattering. The thermal stability of these formulations was dependent on specific interactions between the PS and the copolymer. At low temperatures below the critical micelle temperature, there was a change in the properties of the micellar microenvironment such as increased viscosity and decreased polarity. These have caused changes in the spectral profiles of chlorophylls, mainly in the fluorescence emission intensities. Analyses of the surface charge density of carrier systems were evaluated by the zeta potential. Polymeric micelles exhibited a negative surface charge density, whereas liposomes showed positive surface potential. This indicates that the liposomes are carrier systems more advantageous for application to membranes (negative charge). The incorporation of PS affected the potential surface of the carrier systems, approaching to zero. This decreases the stability of suspensions and leads to agglomeration of the particles. The location of chlorophyll in carrier systems was evaluated by fluorescence quenching studies using iodide as quencher, and by variation of the absorption and emission energy. In micellar systems, the chlorophylls with the phytyl chain (Mg-Chl, Zn-Chl and Pheo) were located in the hydrophobic core of the micelle and the phorbides derivatives (Pheid and Zn-Chld) in the outer layer (hydrophilic). In liposomes, the chlorophylls with phytyl chain showed the chlorin ring located near the polar head and the phytyl chain inserted in lipid bilayer. In addition, the phorbides derivatives were incorporated into the outer layer of the liposome, near to the polar region of phospholipid. Pheo and Pheid remained stable under light, while metallo-chlorophylls (with Zn2+ and Mg2+) undergo photobleaching. The order of degradation rate of chlorophyll was Mg-Chl> Zn-Chld> Zn-Chl for all systems studied. The same order was obtained in ethanol. The photobleaching process of chlorophyll was dependent on the environment in which the molecules were incorporated. The degradation rate followed the order: DPPC> F-127> P-123. Chlorophyll derivatives led to the photodynamic eradication of Staphylococcus aureus. The formulation of chlorophylls in DPPC enhanced the photodynamic action, which was dependent of photobleaching processes, location, FD and PS uptake by microbial cell. Additionally, ultrastructural changes analyzed by transmission electron microscopy showed that the main targets of photodynamic action on S. aureus cells are the cytoplasmic membrane and the nucleic acids. Analysis of the physicochemical properties of formulations together with results of photodynamic inactivation showed that chlorophyll derivatives are potential PS for PDI mainly the phorbides derivatives (Pheid and Zn-Chld) in liposomes
dc.descriptionA combinação de um fotossensibilizador (FS), luz e oxigênio é o princípio básico da Terapia Fotodinâmica (TFD) e da inativação fotodinâmica de microorganismos (PDI). A clorofila (Mg-Chl) e seus derivados: clorofila de zinco (Zn-Chl), feofitina (Pheo), feoforbideo (Pheid) e clorofilida de zinco (Zn-Chld) foram estudados como possíveis fotossensibilizadores para aplicações fotodinâmicas. Os FS foram formulados em micelas poliméricas de F-127 e P-123 e em sistemas lipossomais constituídos de DPPC. Os formulados micelares obtidos foram analisados quanto à estabilidade térmica e temporal. Além disso, todos os formulados foram analisados quanto à localização dos FS nos sistemas carreadores, densidade de carga superficial; e propriedades fotofísicas como rendimentos quânticos de oxigênio singlete (FD) e de fluorescência (FF), fotoestabilidade e aplicação sobre micro-organismos. Os FS foram incorporados em micelas poliméricas e lipossomos pelo método da dispersão sólida. A formulação possibilitou a monomerização das clorofilas e manutenção das propriedades espectroscópicas e fotofísicas (rendimento quântico de fluorescência e oxigênio singlete) das mesmas, o que possibilitou a aplicação desses FS em ensaios fotodinâmicos. A estabilidade térmica dos formulados micelares foi avaliada por espectroscopias de absorção eletrônica e emissão de fluorescência, simultaneamente às análises de espalhamento de luz ressonante. A estabilidade térmica desses formulados foi dependente de interações específicas entre o FS e o copolímero. Em baixas temperaturas, inferiores à temperatura micelar crítica, verificou-se uma modificação das propriedades dos microambientes da micela, como aumento da polaridade e diminuição da viscosidade, causando alterações nos perfis espectrais das clorofilas, principalmente nas intensidades de emissão de fluorescência. Análises da densidade de carga superficial dos sistemas carreadores avaliadas pelo potencial zeta mostraram que as micelas poliméricas possuem uma densidade de carga superficial negativa, enquanto os lipossomos apresentaram um potencial de superfície positivo, indicando que os últimos são sistemas carreadores mais promissores para aplicação em membranas celulares, com densidade de carga negativa. A incorporação dos FS afetaram os potenciais de superfície dos sistemas carreadores, aproximando-se de zero e diminuindo a estabilidade das suspensões e possibilitando a aglomeração das partículas micelares e lipossomais. A localização das clorofilas nos sistemas carreadores foi avaliada por estudos de supressão de fluorescência, utilizando iodeto como supressor aquo-solúvel, e pela variação de energia das bandas de absorção e emissão. Nos formulados micelares as clorofilas com a cadeia fitílica (Mg-Chl, Zn-Chl e Pheo) localizaram-se no core hidrofóbico da micela enquanto os derivados forbídeos (Pheid e Zn-Chld) na camada externa hidrofílica. Por outro lado, as clorofilas com a cadeia fitílica nos formulados lipossomais organizaram-se de maneira que o anel clorínico foi localizado na região limitante da bicamada lipídica próximo da cabeça polar e a cadeia fitílica inserida na região hidrocarbônica apolar da bicamada. Já os derivados forbídeos foram incorporados na camada externa do lipossomo próximo à cabeça polar do fosfolipídio. As clorofilas desmetaladas Pheo e Pheid mantiveram-se estáveis frente à luz, enquanto as clorofilas metaladas com Zn2+ e Mg2+ sofreram fotobranqueamento. A ordem de velocidade de degradação das clorofilas foi Mg-Chl > Zn-Chld > Zn-Chl em todos os formulados estudados, mesma ordem obtida em etanol. O processo de fotobranqueamento das clorofilas foi dependente do meio no qual as moléculas foram incorporadas. A sequência da velocidade de degradação obtida foi DPPC > F-127 > P- 123. Os derivados de clorofila levaram à erradicação fotodinâmica da Staphylococcus aureus. O sistema carreador constituído de lipossomo DPPC potencializou a ação fotodinâmica dos FS, que foi dependente de processos de fotobranqueamento, localização, FD e adsorção das clorofilas nas células bacterianas. Adicionalmente, mudanças ultraestruturais analisadas por microscopia de transmissão eletrônica mostraram que os principais alvos de ação fotodinâmica desses formulados sobre S. aureus são a membrana citoplasmática e os ácidos nucleicos. A análise das propriedades físico-químicas dos formulados obtidos juntamente com resultados de inativação fotodinâmica da bactéria S. aureus mostrou que os derivados de clorofila são potenciais FS para PDI, principalmente os derivados forbídeos (Pheid e Zn-Chld) formulados em lipossomos
dc.descriptionxiv, vi, 144 f.
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Estadual de Maringá
dc.publisherBrasil
dc.publisherDepartamento de Química
dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.publisherMaringá, PR
dc.publisherCentro de Ciências Exatas
dc.rightsopenAccess
dc.subjectDerivados de clorofila - Terapia fotodinâmica
dc.subjectDerivados de clorofila - Surfactantes poliméricos
dc.subjectSurfactantes poliméricos - Formulação
dc.subjectDerivados de clorofila - Lipossomos
dc.subjectLipossomos - Formulação
dc.subjectDerivados de clorofila - Propriedades fotofísicas
dc.subjectPropriedades fotofísicas - Oxigênio singlete
dc.subjectPropriedades fotofísicas - Fotobranqueamento
dc.subjectDerivados de clorofila - Inativação fotodinâmica
dc.subjectInativação fotodinâmica - Staphylococcus aureus
dc.subjectCiências Exatas e da Terra
dc.subjectQuímica
dc.titleEstudos fotofísicos e fotodinâmicos da clorofila a e derivados formulados em micelas poliméricas e lipossomos
dc.typedoctoralThesis


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