Estudo teórico da fotofísica do composto 4,5-dibromorodamina metil éster (TH9402) utilizado como fotossensibilizador em terapia fotodinâmica

dc.creatorMariana Yoshinaga
dc.date.accessioned2021-10-02T17:15:43Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:47:46Z
dc.date.available2021-10-02T17:15:43Z
dc.date.issued2021-07-16
dc.description.abstractThe 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.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/38244
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectFísico-química
dc.subjectFotoquimioterapia
dc.subjectFuncionais de densidade
dc.subjectTermodinâmica
dc.subjectCâncer Tratamento
dc.subjectMecânica quântica
dc.subjectEspectroscopia de absorção atômica
dc.subject.otherTerapia fotodinâmica
dc.subject.otherTH9402
dc.subject.otherTeoria do Funcional da Densidade dependente do tempo TDDFT
dc.subject.otherFotofísica
dc.subject.otherDocking Molecular
dc.subject.otherPhotodynamic Therapy
dc.subject.otherPhotophysics
dc.subject.otherMolecular Docking
dc.titleEstudo teórico da fotofísica do composto 4,5-dibromorodamina metil éster (TH9402) utilizado como fotossensibilizador em terapia fotodinâmica
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Willian Ricardo Rocha
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5873636553295704
local.contributor.referee1Dayse Carvalho da Silva Martins
local.contributor.referee1Guilherme Ferreira de Lima
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9986825383984228
local.description.resumoO 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.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química

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