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Klaus Wilhelm Heirinch KrambrockAngelo Malachias de SouzaSônia Renaux Wanderley LouroAriete RighiWendel Andrade AlvesDaniele Cristina Ferreira2019-08-09T18:31:54Z2019-08-09T18:31:54Z2018-07-11http://hdl.handle.net/1843/SMRA-BCCGDRNanoestruturas de ouro, esferas e bastões, foram sintetizadas para formar um sistema híbrido com a porfirina H2TM4PyP(OTs)4 (POR) para aplicações em terapia fotodinâmica (TFD) usando luz na região espectral do visível e ultravioleta próximo (UVA). Experimentos de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) combinados com a técnica de armadilha de spin (spin trapping) foram usados para detecção de espécies reativas de oxigênio (EROs) e avaliação da eficiência destes novos híbridos como fotossensibilizadores (FS). Nossos resultados mostram que o sistema híbrido composto por nanobastões de ouro (AuNR) e POR é muito mais eficiente na geração de oxigênio singleto (1O2) que seus componentes isolados. Esta melhora significativa na eficiência do processo de geração de 1O2 sob luz visível é explicada por um efeito sinergético entre AuNR e a porfirina, onde uma rápida transferência de energia dos nanobastões de ouro para a porfirina produz uma grande quantidade de 1O2 seguida por sua conversão em radicais hidroxila. O mecanismo de geração de EROs foi investigado usando-se diferentes armadilhas de spins (spin traps) e supressores para espécies reativas de oxigênio. Por outro lado, nanopartículas esféricas de ouro (AuNP) não apresentaram efeito sinergético quando nos sistemas híbridos. Este efeito presente no sistema híbrido composto por POR/AuNR é atribuído a um aumento mais pronunciado do campo elétrico local próximo à superfície dos nanobastões em comparação às AuNP esféricas, quando irradiados com luz visível. Sob luz UVA, o mecanismo de geração de oxigênio singleto, além de transferência de energia, envolve a excitação da porfirina e transferência de carga de seus estados excitados para oxigênio molecular, levando a formação de O2-¿ e sua dismutação em H2O2, que em solução aquosa em pH básico produz oxigênio singleto. O sistema híbrido POR/AuNR foi também estudado como sensibilizador, numa metodologia que combina radioterapia e TFD. Radiação ionizante (raios gama, ~ MeV) foi utilizada para validar o modelo de amplificação da geração de EROs na presença de nanoestruturas com número atômico (Z) alto. Nossos resultados mostram que, sob raios gama, o efeito dominante é a radiólise da água formando principalmente radicais OH¿, sem melhora aparente mediada pelas nanoestuturas de Au. Por outro lado, a porfirina POR é capaz de gerar oxigênio singleto sob raios gama, mostrando-se assim como um possível radiossensibilizador (RS).Gold nanostructures, spheres and rods, were synthesized to form a hybrid system with porphyrin H2TM4PyP(OTs)4 (POR) for application in photodynamic therapy (PDT) using light in the visible and near UV (UVA) spectral region. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) experiments combined with the spin trapping technique were used to detect reactive oxygen species (ROS) and to evaluate the efficiency of these new hybrids as photosensitizers (FS). Our results show that the hybrid system composed of gold nanorods (AuNR) and POR is much more efficient in the generation of singlet oxygen (1O2) than its isolated components. This significant improvement in the efficiency of the process of 1O2 generation under visible light is explained by a synergistic effect between AuNR and porphyrin, where a rapid transfer of energy from the gold nanorods to the porphyrin produces a large amount of 1O2 followed by its conversion into hydroxyl radicals. The mechanism of ROS generation was investigated using different spin traps and suppressors for reactive oxygen species. On the other hand, spherical gold nanoparticles (AuNP) did not present synergistic effect when in the hybrid systems. This synergetic effect present in the hybrid of POR/AuNR is attributed to an increase of the local electric field near the surface of the anisotropic nanorods in comparison to the spherical AuNP, when irradiated with visible light. Under UVA light, the mechanism of singlet oxygen generation, in addition to energy transfer, involves the excitation of POR and charge transfer of its excited states to molecular oxygen, leading to the formation of O2-¿ and its dismutation into H2O2 which in aqueous solution and at basic pH produces singlet oxygen. The POR/AuNR hybrid system was also studied as a sensitizer in a methodology that combines radiotherapy and PDT. Ionizing radiation (gamma rays, ~ MeV) was used to validate the amplification model of ROS generation of in the presence of nanostructures with high atomic number (Z). Our results show that under gamma rays the dominant effect is the radiolysis of the water mainly forming OH¿ radicals, without apparent improvement by the Au nanostructures. On the other hand, porphyrin POR is capable of generating singlet oxygen under gamma rays, thus showing itself as a possible radiosensitizer (RS).Universidade Federal de Minas GeraisUFMGOuroRessonancia paramagnetica eletronicaNanotecnologiaFísicaporfirinasnanopartículas de ouroradioterapiaespécies reativas de oxigênioressonância paramagnética eletrônica (RPE)nanobastões de ouroTerapia fotodinâmica (TFD)Sistemas híbridos formados por nanobastões de ouro e porfirinas: fotossensibilizadores promissores para terapia fotodinâmicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALtese_danielecferreira_final_ufmg.pdfapplication/pdf6447712https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SMRA-BCCGDR/1/tese_danielecferreira_final_ufmg.pdf9aefed9f8b58dfffa6ce7acef4a92e8fMD51TEXTtese_danielecferreira_final_ufmg.pdf.txttese_danielecferreira_final_ufmg.pdf.txtExtracted texttext/plain346401https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SMRA-BCCGDR/2/tese_danielecferreira_final_ufmg.pdf.txt63455c29897298d1b19276e844411f71MD521843/SMRA-BCCGDR2019-11-14 06:33:30.279oai:repositorio.ufmg.br:1843/SMRA-BCCGDRRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T09:33:30Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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