Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/83349
Type: Tese
Title: Estudos computacionais sobre substâncias fotoativas: de aplicações fotodinâmicas a fototérmicas
Authors: Mariana Yoshinaga
First Advisor: Willian Ricardo Rocha
First Referee: Heitor Avelino de Abreu
Second Referee: Gilson de Freitas da Silva
Third Referee: Kaline Rabelo Coutinho
metadata.dc.contributor.referee4: Vivian Vanessa França Henn
Abstract: O estudo e o desenvolvimento de substâncias fotoativas para aplicação em terapia fotodinâmica e fototérmica são essenciais para o avanço de tratamentos alternativos contra o câncer. Cálculos computacionais desempenham um papel fundamental na investigação das propriedades fotofísicas dessas substâncias, contribuindo significativamente para a avaliação de sua aplicabilidade em fototerapias. Esse trabalho está dividido em dois capítulos. O primeiro capítulo é dedicado à descrição de uma substância inédita, candidata a fotossensibilizador para terapia fototérmica. Foram investigadas as propriedades fotofísicas da substância TB-TDPP, derivada da 2,5-dihidropirrolo[3,4]pirrol-1,4-diona (TDPP) e da azul de toluidina (TB), cujos resultados indicaram características favoráveis para sua aplicação como agente fototérmico. Para avaliar a influência de modificações estruturais em suas propriedades, um grupo dimetilamino foi inserido no anel tiofeno da TB-TDPP. Essa modificação resultou em um deslocamento batocrômico no comprimento de onda de absorção máxima, o que é desejável para que os fotossensibilizadores atuem em regiões mais profundas dos tecidos. O segundo capítulo apresenta o estudo das propriedades fotofísicas da substância resveratrol, presente em frutas e amendoins, amplamente conhecida por suas propriedades antioxidantes. Simulações de dinâmica molecular não adiabática indicaram que, após a excitação, o trans-resveratrol que é o isômero mais estável, pode sofrer fotoisomerização para a conformação cis ou ciclização. Após estudados os caminhos de desativação do resveratrol, foi avaliada a capacidade de geração de oxigênio singleto por ambos os isômeros, cis e trans, do resveratrol, bem como por outros fotoprodutos descritos na literatura 2,4,6-triidroxifenantreno (THP) e resveratrone. Foram calculadas as taxas de cruzamento intersistemas e fluorescência das substâncias mencionadas. Os resultados mostraram que o trans- e cis-resveratrol não possuem características fotofísicas que indiquem a capacidade de geração direta de oxigênio singleto. No entanto, os fotoprodutos THP e resveratrone apresentaram taxas de cruzamento intersistemas competitivas com suas respectivas taxas de fluorescência, quando excitados no mesmo comprimento de onda do precursor. Foi verificado, também, que a formação de oxigênio singleto é termodinamicamente favorável por esses dois fotoprodutos. Como os resultados experimentais mostram maior rendimento na formação de THP do que de resveratrone a partir da excitação do resveratrol nas mesmas condições, o THP pode ser o principal responsável pela geração de oxigênio singleto. Estudos adicionais estão em andamento para investigar a ocorrência de processos competitivos. Assim, este estudo aponta uma possível nova aplicação do resveratrol em terapia fotodinâmica, ampliando seu potencial de uso.
Abstract: The study and development of photoactive substances for application in photodynamic and photothermal therapy are essential for advancing alternative cancer treatments. Computational calculations play a fundamental role in investigating the photophysical properties of these substances, significantly contributing to the evaluation of their applicability in phototherapies. This work is divided into two chapters. The first chapter is dedicated to the description of a novel substance, a candidate photosensitizer for photothermal therapy. The photophysical properties of the TB-TDPP compound, derived from 2,5-Dihydropyrrolo[3,4]pyrrole-1,4-dione (TDPP) and toluidine blue (TB), were investigated, and the results indicated favorable characteristics for its application as a photothermal agent. To assess the influence of structural modifications on its properties, an dimethylamino group was inserted into the thiophene ring of TB-TDPP. This modification resulted in a bathochromic shift in the maximum absorption wavelength, which is desirable for photosensitizers to act in deeper tissue regions. The second chapter presents the study of the photophysical properties of resveratrol, a natural substance found in fruits and peanuts, widely known for its antioxidant properties. Non-adiabatic molecular dynamics simulations indicated that, after excitation, trans-resveratrol, its most stable isomer, may undergo photoisomerization to the cis conformation or cyclization. After studying the deactivation pathways of resveratrol, the singlet oxygen generation capacity of both the cis and trans isomers of resveratrol, as well as other photoproducts described in the literature, 2,4,6-trihydroxy-phenanthrene (THP) and resveratrone, was evaluated. The intersystem crossing and fluorescence rates of these substances were calculated. The results showed that transand cis-resveratrol do not exhibit photophysical characteristics indicative of direct singlet oxygen generation. However, the photoproducts THP and resveratrone presented intersystem crossing rates competitive with their respective fluorescence rates when excited at the same wavelength as the precursor. It was also verified that singlet oxygen formation is thermodynamically favorable for these two photoproducts. As experimental results demonstrate a higher yield of THP formation compared to resveratrone upon resveratrol excitation under identical conditions, THP may be the primary species responsible for singlet oxygen generation. Additional studies are underway to investigate the occurrence of competing processes. Thus, this study suggests a potential new application of resveratrol in photodynamic therapy, expanding its possible uses.
Subject: Físico-química
Fotoquimioterapia
Oxigênio ativo
Câncer – Tratamento
Agentes antineoplasicos
Funcionais de densidade
Dinâmica molecular
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/1843/83349
Issue Date: 30-May-2025
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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