Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/38244
Type: Dissertação
Title: Estudo teórico da fotofísica do composto 4,5-dibromorodamina metil éster (TH9402) utilizado como fotossensibilizador em terapia fotodinâmica
Authors: Mariana Yoshinaga
First Advisor: Willian Ricardo Rocha
First Referee: Dayse Carvalho da Silva Martins
Second Referee: Guilherme Ferreira de Lima
Abstract: O TH9402 é um fotossensibilizador (PS) que pode ser empregado em terapia fotodinâmica. Estudos da fotofísica desse composto, bem como a análise da termodinâmica de reações, envolvendo seu primeiro estado excitado tripleto, foram realizados. Cálculos em nível TPSSh/def2-TZVP/CPCM(água) mostraram que a absorção de maior intensidade do PS é referente a transição S0→S1, cuja energia foi de 2,33 eV. A constante de fluorescência calculada, empregando-se a teoria de Marcus em combinação com a regra de ouro de Fermi, foi de 4,18 x 107 s-1. O cálculo da constante de cruzamento entre sistemas, envolvendo o primeiro estado excitado singleto (S1) e os estados excitados tripletos, T2 e T1, resultou em 27,5 x 107 s-1. Outra abordagem utilizada no cálculo das propriedades fotofísicas foi o formalismo de integral de caminho. Esse método retornou valores de constante de fluorescência e constante de cruzamento entre sistemas iguais a 5,40 x 107 s-1 e 10,1 x 107 s-1, respectivamente. A partir dos resultados, de ambas as abordagens, o caminho de desexcitação S1→ T2→ T1 foi determinado como o mais provável de acontecer. O estudo da termodinâmica das reações foi realizado em nível M06-2X/def2-TZVP/SMD(água)//B3LYP/def2-TZVP. As reações de transferência de energia do TH9402, no estado excitado tripleto, para a guanosina monofosfato (GMP2-) (G = -24,0 kcal/mol), bem como para o oxigênio molecular (G = -2,0 kcal/mol), foram exergônicas. As reações de transferência de carga, da GMP2- e da HGMP- para o PS, também apresentaram energia livre negativa (G = -129,1 kcal/mol e G = -11,1 kcal/mol, respectivamente), sendo termodinamicamente favoráveis de acontecer. Além disso, estudou-se a influência, da interação entre o TH9402 e a molécula do octanucleotídeo d(AGACGTCT)2, sobre espectro de absorção do fotossensibilizador. Os resultados dos cálculos de docking mostraram que, o PS pode se intercalar entre os pares de base d(GpC)-d(CpG) de três maneiras diferentes. Os espectros de absorção dos complexos mostraram que, para tais configurações, a intercalação resulta no deslocamento batocrômico do comprimento de onda de absorção máxima, referente à transição principal. Esse deslocamento foi de cerca de 90 nm para um dos casos e observaram-se diminuições, superiores a 60%, nas intensidades de absorção das bandas principais, para algumas conformações. Com o PS interagindo como groove binder, observou-se um deslocamento batocrômico de 52,2 nm e uma redução de 56 % na intensidade da banda de absorção máxima, em comparação com o espectro do PS isolado. Trabalhos futuros poderão empregar as metodologias utilizadas no presente trabalho para estudar propriedades fotofísicas de compostos inéditos. Este trabalho poderá ser, também, um material de referência para os estudos sobre os efeitos da interação entre PS e DNA nas propriedades espectroscópicas do PS.
Abstract: The TH9402 is a photosensitizer (PS) that can be applied to photodynamic therapy. Photophysics studies about this compound as well as the analysis of the thermodynamic reactions involving its first triplet excited state, were carried out. Calculations on TPSSh/def2-TZVP/CPCM(water) level showed that the transition energy related to the main absorption was 2.33 eV. The fluorescence rate calculated employing the Marcus theory combined with Fermi's golden rule was 4.18 x 107 s-1. The total intersystem crossing rate between the first singlet excited state and the triplets excited states T2 and T1 was 27.5 x 107 s-1. Path integral formalism was another approach used in calculating photophysical properties. This method resulted in values of fluorescence rate and intersystem crossing constant of 5.40 x 107 s-1 and 10.1 x 107 s-1, respectively. From the results, the de-excitation pathway S1 → T2 → T1 is the most likely to happen. The thermodynamic study of reactions was carried out in M06-2X/def2-TZVP/SMD(water)//B3LYP/def2-TZVP level. The free energy values of the transfer reactions from the TH9402 triplet excited state to monophosphate guanosine (GMP2-) (G = -24.0 kcal/mol) as well as to molecular oxygen (G = -2.0 kcal/mol) were negative. The charge transfer reactions from GMP-2 and HGMP- to PS also present negative free energy (G = -129.1 kcal/mol and G = -11.1 kcal/mol, respectively), proving to be thermodynamically favorable to happen. Furthermore, the influence of the interaction between TH9402 and the octanucleotide molecule d(AGAGTCT)2 on the absorption spectrum of the photosensitizer was studied. The docking calculation demonstrated that the PS can be intercalated between d(GpC)-d(CpG) base pairs in three different ways. The absorption spectrums showed that the intercalation leads to bathochromic shifts, of the bright state bands. The bands were shifted up to 90 nm. Furthermore, there were decreases greater than 60% in the absorption intensities of the main bands for some of the conformations. The spectrum of the complex in which the photosensitizer interacts as a groove binder showed a bathochromic shift of 52.2 nm and a 56% reduction in the intensity of the maximum absorption band compared to the spectrum of PS isolated. Futures works can use the methodologies applied in the present work to study photophysical properties of unpublished compounds. This work also can be a reference material for the studies about the effects of the interaction between PS and DNA in the spectroscopy properties of PS.
Subject: Físico-química
Fotoquimioterapia
Funcionais de densidade
Termodinâmica
Câncer Tratamento
Mecânica quântica
Espectroscopia de absorção atômica
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/38244
Issue Date: 16-Jul-2021
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dissertação-Mariana-Yoshinaga-final.pdfDissertação Mariana Yoshinaga2.98 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.