Oktakarboksyftalocyjaniny z eksperymentalnego i teoretycznego punktu widzenia

Podobne dokumenty
Oktakarboksyftalocyjaniny obiecujące związki w terapii fotodynamicznej PDT

Leki w terapii fotodynamicznej PDT

UNIWERSYTET OPOLSKI WŁAŚCIWOŚCI WYBRANYCH OKTAKARBOKSYFTALOCYJANIN METALI JAKO POTENCJALNYCH FOTOUCZULACZY W TERAPII FOTODYNAMICZNEJ

Mechanizm działania terapii fotodynamicznej w diagnozowaniu i leczeniu nowotworów. Anna Szczypka Aleksandra Tyrawska

Popularne współczesne źródła światła dla medycyny

S YLABUS MODUŁU (PRZEDMIOTU) I nformacje ogólne

Popularne współczesne źródła światła dla medycyny

Czy można zastosować ultradźwięki do niszczenia tkanki nowotworowej?

Centrum Diagnostyki i Terapii Laserowej Politechniki Łódzkiej

S YLABUS MODUŁU (PRZEDMIOTU) I nformacje ogólne. Fototerapia w medycynie. Nie dotyczy

Badanie mechanizmów działania fotouczulaczy - pomiary tlenu singletowego i wolnych rodników

Źródła światła: Lampy (termiczne) na ogół wymagają filtrów. Wojciech Gawlik, Metody Optyczne w Medycynie 2010/11 - wykł. 3 1/18

spektroskopia UV Vis (cz. 2)

Metody optyczne w medycynie

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ SPEKTROFOTOMETRII UV/VIS

ZASTOSOWANIE TERAPII FOTODYNAMICZNEJ W DERMATOLOGII I KOSMETYCE

Fotokatalityczne utlenianie fenoli na TiO 2 modyfikowanym węglem

UNIWERSYTET O P O L S K I

The influence of N-methylation on conformational properties of peptides with Aib residue. Roksana Wałęsa, Aneta Buczek, Małgorzata Broda

Zastosowania spektroskopii Ramana

Badanie oddziaływania polihistydynowych cyklopeptydów z jonami Cu 2+ i Zn 2+ w aspekcie projektowania mimetyków SOD

Spektroskopia UV-VIS zagadnienia

Charakteryzacja właściwości elektronowych i optycznych struktur AlGaN GaN Dagmara Pundyk

Metody optyczne w medycynie

Kwantowo-chemiczne badania struktur kompleksów neonikotyny z jonami miedzi (II) oraz cynku (II)

Ocena trwałości powłok malarskich i wypraw tynkarskich elewacyjnych, czyli o prowadzeniu badań starzeniowych w Spektrochemie

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL NMR STUDIES ON CARBAZOLES

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Katedra i Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej

Interaction between model peptides and lecithin

Spektroskopia molekularna. Ćwiczenie nr 1. Widma absorpcyjne błękitu tymolowego

Wpływ heterocyklicznego ugrupowania na natywną konformację naturalnych peptydów

Fizykochemiczne metody w kryminalistyce. Wykład 7

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Spektrofotometryczne oznaczanie stężenia jonów żelaza(iii) opiekun mgr K. Łudzik

21. Wstęp do chemii a-aminokwasów

46 i 47. Wstęp do chemii -aminokwasów

(57) (19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1. (73) Uprawniony z patentu: Pokora Ludwik, Pruszków, PL

Synteza nanocząstek Ag i pomiar widma absorpcyjnego

PL B1. Nowe pochodne chlorofilu, sposób otrzymywania nowych pochodnych chlorofilu oraz preparaty zawierające nowe pochodne chlorofilu

spektroskopia elektronowa (UV-vis)

Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni w jakościowej i ilościowej analizie organicznej

Cząsteczki i światło. Jacek Waluk. Instytut Chemii Fizycznej PAN Kasprzaka 44/52, Warszawa

Antyoksydanty pokarmowe a korzyści zdrowotne. dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. SGGW Katedra Żywienia Człowieka SGGW

Metody analizy fizykochemicznej związków kompleksowych"

WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Brak

Ćwiczenie 31. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp

KOMPOZYCJA FARMACEUTYCZNA

Liniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych. Summer 2012, W_11

PRACOWNIA CHEMII. Reakcje fotochemiczne (Fiz3)

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z CHEMII 2013/2014

Ćwiczenie 21 Efekt działania promieniowania na komórki. Wpływ uczulacza fotodynamicznego.

Dzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7

spektropolarymetrami;

Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Patrycji Kozub pt.

Ćwiczenie 30. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna w zakresie UV-VIS, prawa absorpcji, budowa i. Wstęp

Widma UV charakterystyczne cechy ułatwiające określanie struktury pirydyny i pochodnych

Techniczne podstawy promienników

Ćwiczenie 1. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp. Część teoretyczna.

SPRAWDZIAN NR 1. wodoru. Strzałki przedstawiają przejścia pomiędzy poziomami. Każde z tych przejść powoduje emisję fotonu.

Oznaczanie żelaza i miedzi metodą miareczkowania spektrofotometrycznego

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

Bezpieczeństwo pracy z laserami

1. Kryształy jonowe omówić oddziaływania w kryształach jonowych oraz typy struktur jonowych.

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

STRESZCZENIE ROZPRAWY DOKTORSKIEJ. Synteza i właściwości fizykochemiczne nowych związków z grupy aza-bodipy

Program Operacyjny Kapitał Ludzki

Absorpcja promieni rentgenowskich 2 godz.

Własności optyczne półprzewodników

EFEKTEM FOTODYNAMICZNYM.

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

PRODUKTY CHEMICZNE Ćwiczenie nr 3 Oznaczanie zawartości oksygenatów w paliwach metodą FTIR

Obliczenia chemiczne. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Instrukcje opracowane przez: dr inż. Urszulę Kucharską dr hab. inż. Joannę Leszczyńską

LASERY NA CIELE STAŁYM BERNARD ZIĘTEK

Ćwiczenie 4: Modelowanie reakcji chemicznych. Stan przejściowy.

Oznaczenia konfiguracji absolutnej związków konformacyjnie labilnych

Pracownia Biofizyczna, Zakład Biofizyki CM UJ ( S ) I. Zagadnienia

Spektrometria w bliskiej podczerwieni - zastosowanie w cukrownictwie. Radosław Gruska Politechnika Łódzka Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności

Chemiczne składniki komórek

OPIS ZASTOSOWANIA LASERÓW W GINEKOLOGICZNYCH ZABIEGACH NIEINWAZYJNEJ LASEROTERAPII BIOSTYMULACJA LASEROWA

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

Pochodne tetraaryloporfiryny o potencjalnym zastosowaniu w terapii fotodynamicznej synteza i wybrane właściwości fizykochemiczne

Plan i kartoteka testu sprawdzającego wiadomości i umiejętności uczniów

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Emisja spontaniczna i wymuszona

Przykładowy zestaw zadań z chemii Odpowiedzi i schemat punktowania poziom podstawowy

Sonochemia. Dźwięk. Fale dźwiękowe należą do fal mechanicznych, sprężystych. Fale poprzeczne i podłużne. Ciało stałe (sprężystość postaci)

2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32

Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd

Konsorcjum Biofarma i Centrum Biotechnologii Politechniki Śląskiej. Konferencja Nauka.Infrastruktura.Biznes

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

Katedra i Zakład Technologii Chemicznej Środków Leczniczych. Prace Magisterskie 2018/2019

REDOKSOWE PRZEMIANY OSCYLACYJNE DIFTALOCYJANIN LANTANOWCÓW POD WPŁYWEM PROTONODONORÓW I ELEKTRONOAKCEPTORÓW

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

Program Operacyjny Kapitał Ludzki

Fotochemia 2010/2011

PRACOWNIA CHEMII. Kinetyka reakcji chemicznych (Fiz1)

Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych

Transkrypt:

Oktakarboksyftalocyjaniny z eksperymentalnego i teoretycznego punktu widzenia mgr Marta Kliber dr hab. Małgorzata Broda, prof. UO dr Joanna Nackiewicz Zakład Chemii Fizycznej i Modelowania Molekularnego, Wydział Chemii

Wprowadzenie Ftalocyjaniny (tetraazabenzoporfiryny) to grupa związków chemicznych będących pochodnymi porfiryny. Nie występują w przyrodzie, uzyskuje się je na drodze syntezy chemicznej. 2

Właściwości fizykochemiczne ftalocyjanin barwne trwałe w różnych środowiskach odporne termicznie większość ftalocyjanin jest odporna na działanie światła asocjują stosowo niska rozpuszczalność niepodstawionych ftalocyjanin w większości rozpuszczalników aktywne fotochemicznie Widmo UV-Vis ftalocyjaniny bez metalu i metaloftalocyjaniny. 3

w optyce nieliniowej fotouczulacze barwniki Obecne i potencjalne zastosowanie ftalocyjanin katalizatory fotokatalizatory elektrokatalizatory czujniki chemiczne półprzewodniki 4

Terapia fotodynamiczna Terapia fotodynamiczna (ang. photodynamic therapy PDT) jest formą fotochemioterapii, która polega na aktywacji światłem leków fotouczulaczy. Wzbudzony fotouczulacz, w obecności tlenu, generuje reaktywne formy tlenu (ROS - ang. reactive oxygen species),które prowadzą do śmierci chorobowo zmienionych komórek i tkanek. Zainicjowanie reakcji fotodynamicznej wymaga trzech podstawowych składników: fotosensybilizatora uczulającego tkankę nowotworową na działanie światła źródła światła zdolnego do wzbudzenia zakumulowanego w tkance nowotworowej fotouczulacza tlenu rozpuszczonego w tkance Przebieg terapii fotodynamicznej przy użyciu dożylnego fotouczulacza. S. Yano et al. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 2011, 12, 46 67 5

Fotosensybilizatory stosowane w terapii PDT gdzie: R = H lub SO 3 H Fotosensybilizator pierwszej generacji Photofrin Fotosensybilizator drugiej generacji Photosens M. Trytek, M. Makarska, K. Polska, Biotechnologia 2005, 4, 109 127 Jiang Z, Shao J, Yang T, Wang J, Jia L, J. Pharm. Biomed. Anal. 2014, 87, 98 104 6

Oktakarboksyftalocyjaniny metali (MPcOC) gdzie: M = Zn, Al(OH) 7

Absorbancja Absorbancja Badanie fotostabilności Al(OH)PcOC i ZnPcOC Absorbancja Absorbancja Absorbancja Absorbancja ZnPcOC 1 0,8 0,6 0,4 UV t=0 min. t=20 min. t=40 min. t=60 min. t=80 min. t=100 min. 1 0,8 0,6 0,4 Światło dzienne t=0 min. t=20 min. t=40 min. t=60 min. t=80 min. t=100 min. 1 0,8 0,6 0,4 w ciemności t=0 min. t=20 min. t=40 min. t=60 min. t=80 min. t=100 min. 0,2 0 300 400 500 600 700 800 Długość fali [nm] 0,2 0 300 400 500 600 700 800 Długość fali [nm] 0,2 0 300 400 500 600 700 800 Długość fali [nm] Al(OH)PcOC UV Światło dzienne w ciemności 1 0,8 0,6 0,4 t=0 min. t=20 min. t=40 min. t=60 min. t=80 min. t=100 min. 1 0,8 0,6 0,4 t=0 min. t=20 min. t=40 min. t=60 min. t=80 min. t=100 min. 1 0,8 0,6 0,4 t=0 min. t=20 min. t=40 min. t=60 min. t=80 min. t=100 min. 0,2 0,2 0,2 0 300 400 500 600 700 800 Długość fali [nm] 0 300 400 500 600 700 800 Długość fali [nm] 0 300 400 500 600 700 800 Długość fali [nm] promieniowanie UV: 170 µw/cm 2, światło dzienne: 6µW/cm 2, C ftalocyjaniny = 5 10-6 mol/dm 3 8

Fotodegradacja kompleksów ZnPcOC z aminokwasami C ZnPcOC = 5 10-6 mol/dm 3 C aminokwasu = 2 10-3 mol/dm 3 λ max = 688 nm t = 25 C Natężenie lampy UV: 170 µw/cm 2 Kinetyczne krzywe fotolizy ZnPcOC pod wpływem promieniowania UV Kinetyczne stałe szybkości fotodegradacji ZnPcOC (ph=7.0) z aminokwasami pod wpływem działania promieniowania UV k 10 ZnPcOC + His ZnPcOC + Gly ZnPcOC + Ser ZnPcOC + Cys ZnPcOC [min 3 1 ] 7.41 10.91 10.79 11.62 21.9 9

Struktury geometryczne badanych związków otrzymane metodą B3LYP/6-31G(d) Al(OH)PcOC ZnPcOC 10

Struktura kompleksu ZnPcOC z cysteiną obliczona metodą B3LYP/6-31G(d) Energie oddziaływania i wybrane parametry geometryczne dla kompleksu aksjalnego ZnPcOC z aminokwasami Kompleks E oddział. [kcal/mol] Odległość Zn O (N) C-N między układami izoindolowymi C-N w układach izoindolowych ZnPcOC - - 1.329 1.373 ZnPcOC + Gly 24.8 2.085 1.330 1.368 ZnPcOC + Cys 25.5 2.079 1.330 1.368 ZnPcOC + Ser 26.8 2.073 1.330 1.367 ZnPcOC + His 31.6 2.053 1.330 1.367 30.8 (N) 2.119 (N) 1.330(N) 1.369(N) 11

Struktura kompleksu ZnPcOC z histydyną obliczona metodą B3LYP/6-31G(d) Energie oddziaływania i wybrane parametry geometryczne dla kompleksów ekwatorialnych ZnPcOC z aminokwasami E oddział. Odległość Długość Odległość Odległość O H(X) Kompleks [kcal/mol] OH X [Ǻ] OH [Ǻ] O X [Ǻ] [Ǻ] Stabilizowane przez dwa wiązania O-H O ZnPcOC + Cys 18.8 1.682 1.005 2.687 1.682 ZnPcOC + Gly 18.6 1.671 1.006 2.677 1.694 ZnPcOC + Ser 19.3 1.680 1.005 2.685 1.674 ZnPcOC + His 18.8 1.660 1.008 2.668 1.703 Stabilizowane przez wiązania: O-H N i C a -H O/O-H N ZnPcOC + Cys 13.3 1.727 1.017 2.742 2.307 ZnPcOC + Gly 14.2 1.705 1.021 2.726 2.360 ZnPcOC + Ser 15.5 1.692 1.025 2.718 2.408 ZnPcOC + His (ZnPcOC+His)* 18.2 22.0 1.640 1.751 1.039 1.010 2.678 2.712 X=O 2.427 1.814 a a odległość OH N, gdzien jest atomem azotu w łańcuchu bocznym histydyny. 12

Struktura kompleksu Al(OH)PcOC z cysteiną obliczona metodą B3LYP/6-31G(d) Energie oddziaływania i wybrane parametry geometryczne dla kompleksu aksjalnego Al(OH)PcOC z aminokwasami Kompleks E oddział. [kcal/mol] Odległość Al O (z OH) Odległość Al O C-N w układach izoindolowych Al(OH)PcOC - 1.736-1.380 Al(OH)PcOC + Gly 15.2 1.770 2.175 1.371 Al(OH)PcOC + Cys 16.3 1.771 2.151 1.371 Al(OH)PcOC + Ser 18.6 1.774 2.122 1.370 Al(OH)PcOC + His 23.5 1.778 2.083 1.369 13

Epsilon Widma absorpcyjne UV-Vis ZnPcOC eksperymentalne i obliczone 688 nm 709 nm Długość fali [nm] Widmo absorpcyjne UV-Vis obliczone metodą LC-wPBE/6-31G(d) Widmo absorpcyjne UV-Vis eksperymentalne w ph=8.0 14

Widma absorpcyjne UV-Vis ZnPcOC eksperymentalne i obliczone Porównanie długości fali głównego pasma Q dla widma eksperymentalnego i teoretycznego ZnPcOC Funkcjonały Baza Widma UV-Vis Widma UV-Vis Widmo UV-Vis funkcyjna w próżni w wodzie eksperymentalne B98 612 nm 629 nm CAM-B3LYP 622 nm 643 nm LC-wPBE 680 nm 709 nm M05 6-31G(d) 630 nm 650 nm 688 nm PBE0 607 nm 624 nm PBE X3LYP 657 nm 614 nm 699 nm 631 nm LC-wPBE > PBE > M05 > CAM-B3LYP > X3LYP > B98 > PBE0 15

Epsilon Widma absorpcyjne UV-Vis Al(OH)PcOC eksperymentalne i obliczone 671 nm 691 nm Długość fali [nm] Widmo absorpcyjne UV-Vis obliczone metodą M05/6-31G(d) w wodzie Widmo absorpcyjne UV-Vis eksperymentalne w ph=8.0 16

Widma absorpcyjne UV-Vis Al(OH)PcOC eksperymentalne i obliczone Porównanie długości fali głównego pasma Q dla widma eksperymentalnego i teoretycznego Al(OH)PcOC Funkcjonały Baza Widma UV-Vis Widma UV-Vis Widmo UV-Vis funkcyjna w próżni w wodzie eksperymentalne B98 628 nm 649 nm CAM-B3LYP 642 nm 667 nm LC-wPBE 705 nm 740 nm M05 6-31G(d) 647 nm 671 nm 691 nm PBE0 623 nm 644 nm PBE X3LYP 673 nm 630 nm 687 nm 651 nm LC-wPBE > PBE > M05 > CAM-B3LYP > X3LYP > B98 > PBE0 17

Wnioski Oktakarboksyftalocyjanina glinu Al(OH)PcOC w porównaniu do oktakarboksyftalocyjaniny cynku jest znacznie bardziej trwała (fotostabilna), zarówno w warunkach naświetlania jak i w ciemności. Obecność aminokwasów powoduje zwiększenie trwałości (stabilizuje) ZnPcOC co wskazuje na oddziaływanie ZnPcOC z aminokwasami. Istnieją dwa typy kompleksów oktakarboksyftalocyjanin z aminokwasami: kompleksy aksjalne i kompleksy ekwatorialne. Energia odziaływania z aminokwasami w kompleksach ekwatorialnych ZnPcOC jest nieco mniejsza w porównaniu do kompleksów aksjalnych. Energia odziaływania z aminokwasami dla kompleksów aksjalnych Al(OH)PcOC jest nieco mniejsza niż dla analogu z cynkiem, ze względu na konkurencyjne działanie grupy OH. 18

Literatura: 1) Kübler A.C. Med Laser Appl 2005, 20, 37 45. 2) Trytek M., Makarska M., Polska K. Biotechnologia 2005, 4, 109 127. 3) Jiang Z., Shao J., Yang T., Wang J., Jia L., J Pharm Biomed Anal 2014, 87, 98 104. 4) Graczyk A., Fotodynamiczna metoda rozpoznawania i leczenia nowotworów, Dom Wyd. Bellona, Warszawa, 1999, 21 74. 5) Nackiewicz J., Wacławek W., Suchan A. Na pograniczu Chemii i Biologii, Tom IX, 2003, 95 102. 6) Leznoff C.C.,Lever A.B. Phthalocyanines Properties and Applications a) Vol.1. 1989; 139-247 b)vol.3. 1993; 5-64 Wiley-VCH: New York 7) Castano A.P., Demidova T. N., Hamblin M.R., Photodiagn Photodyn 2004, 1, 279 293. 8) Brown S.B., Brown E.A., Walker I. Lancet Oncology 2004, 5, 497 508. 9) Acar I., Bıyıklıoğlu Z., Durmuş M., Kantekin H. J Organomet Chem 2012, 708 709, 65 74. 10) Karaoğlan G.K., Gümrükçü G., Koca A., Gül A. Dyes Pigments, 2011, 88, 247 256. 11) Nowis D., Stokłosa T., Legat M., Issat T., Jakóbsiak M., Gołąb J. Photodiagn Photodyn 2005, 2, 283 298. 12) Podbielska H., Sieroń A., Stręk W., Diagnostyka i terapia fotodynamiczna, Urban and Partner, Wrocław, 2004, 1 32. 13) Marzorati M., Bigler P., Vermathen M. Biochim Biophys Acta 2011, 1808, 1661 1672. 14) Schaffer M., Schaffer P.M., Corti L., Gardiman M., Sotti G., Hofstetter A., Jori G., Duhmke E.J., Photochem Photobiol B 2002, 66, 157 164. 15) Allen C.M., Sharman W.M., Van Lier J.E. J Porphyrins Phthalocyanines 2001, 5, 161 169. 16) Maduray K., Karsten A., Odhav B., Nyokong T. J Photochem Photobiol B 2011, 103, 98 104. 17) Durmus M. Yaman H., Göl C., Ahsen V., Nyokong T. Dyes Pigments 2011, 9, 153 163. 19

Dziękuję za uwagę! Marta Kliber jest stypendystką projektu Stypendia doktoranckie - inwestycja w kadrę naukową województwa opolskiego II współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. 20