3.19 Facultad de Química
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- ItemComplejos biosupramoleculares de derivados de Azul de toluidina unidos covalentemente a albúmina de suero humana y su interacción con cucurbit[7]urilo : estudios de su fototoxicidad en células tumorales cultivadas in vitro(2022) Mariño Ocampo, Nory Johana; Fuentealba Patiño, Denis Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de QuímicaEl cáncer es la segunda causa de muerte reportada a nivel mundial, entre las diversas terapias empleadas para su tratamiento se encuentra la terapia fotodinámica (PDT). La PDT consta del uso de tres componentes: oxígeno, un agente fotoactivo llamado fotosensibilizador (PS) y luz. En el contexto de la terapia fotodinámica, el presente trabajo se basó en la síntesis de dos derivados del fotosensibilizador Azul de Toluidina y el empleo de dos vehículos como lo son la albúmina de suero humana (HSA) y el macrociclo cucurbit[7]urilo (CB[7]). Los derivados sintetizados poseen un enlace disulfuro y un anillo de maleimida respectivamente, lo que permitió realizar su conjugación covalente con el residuo de cisteína 34 de la HSA y posteriormente la formación de un complejo biosupramolecular con el CB[7], esto con el objetivo de incrementar su incorporación y efecto fototóxico en células tumorales cultivadas in vitro. Los resultados obtenidos comprueban la síntesis de los derivados, conjugados con la HSA, formación de los complejos de inclusión con el CB[7] y complejos biosupramoleculares con la HSA y el CB[7]. La caracterización química se realizó empleando técnicas de resonancia magnética nuclear (RMN), espectrometría de masas y dicroísmo circular. La caracterización fotofísica y fotoquímica se realizó determinando los espectros de absorción, fluorescencia en estado estacionario, fluorescencia resuelta en el tiempo, determinación de la fotoestabilidad, rendimiento cuántico de oxígeno singlete y rendimiento cuántico de fluorescencia. Los derivados presentaron mayor fotoestabilidad y un rendimiento cuántico de oxígeno singlete similar respecto a su precursor en solución buffer, estos resultados son de gran interés para su aplicación en la terapia fotodinámica. Los complejos de inclusión entre los derivados y el CB[7] presentaron constantes de asociación altas y cambios en sus propiedades fotofísicas como se vio reflejado en el rendimiento cuántico de fluorescencia y de oxígeno singlete. Los conjugados con la HSA presentaron cambios en sus propiedades fotofísicas con la aparición de una banda de absorción y emisión en el rango visible, y así mismo, cambios considerables en el rendimiento cuántico de oxígeno singlete. Finalmente, los estudios in-vitro de los diferentes derivados y sistemas mostraron una diferencia significativa en la incorporación de los sistemas en los que participaba la HSA como vehículo e influenciando en su fototoxicidad. La información obtenida permitió demostrar las ventajas y el potencial uso de los conjugados y complejos biosupramoleculares en la terapia fotodinámica.
- ItemComplejos biosupramoleculares de derivados hidrofóbicos de azul de toluidina con cucurbit[7]urilo y albúmina de suero humano, y su efecto fototóxico en células tumorales cultivadas in vitro(2018) Robinson Duggon, José Luis; Fuentealba Patiño, Denis Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de QuímicaEn el contexto de la terapia fotodinámica del cáncer, en este trabajo se prepararon derivados hidrofóbicos del fotosensibilizador azul de toluidina con ácidos grasos para incrementar su hidrofobicidad y así aumentar su afinidad con la proteína albúmina de suero humano y de igual manera mejorar su incorporación a células tumorales cultivadas in vitro. La investigación se centró en la caracterización de los complejos de inclusión del azul de toluidina y susderivados hidrofóbicos con el macrociclo cucurbit[7]urilo (CB[7]), los aductos del fotosensibilizador y sus derivados hidrofóbicos con la proteína albúmina de suero humano (HSA) y los complejos biosupramoleculares constituidos de los tres componentes. Los resultados obtenidos demuestran que la longitud de la cadena hidrocarbonada tiene un efecto en asociación tanto con el CB[7] como con la HSA. Se pudo evidenciar que la encapsulación genera más oxígeno singlete que las moléculas solas. Por medio de microscopía de fluorescencia se determinó la localización subcelular de los fotosensibilizadores y se pudo observar que independientemente del sistema de transporte utilizado el azul de toluidina y los derivados hidrofóbicos se localizan preferentemente en las mitocondrias y en menor medida en otros organelos como el Retículo Endoplasmático y/o el Aparato de Golgi. Los experimentos de fototoxicidad en las células tumorales cultivadas in vitro, demostraron que mientras que para el derivado hidrofóbico del azul de toluidina con ácido mirístico independiente del sistema de transporte utilizado el efecto fototóxico es similar, sin embargo para el azul de toluidina tanto el complejo biosupramolecular como el aducto de inclusión con HSA presentaron una fototoxicidad considerablemente más altas que el azul de toluidina solo y su complejo de inclusión correspondiente. Los resultados muestran el potencial de los complejos biosupramoleculares en terapia fotodinámica.
- ItemDiseño, síntesis y evaluación biológica de isosteros derivados de L-butionina sulfoximina y naftoquinonas con potencial actividad tripanosomicida(2019) Thomas Riveros, Pablo Ignacio; Salas Sánchez, Cristián Osvaldo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de QuímicaEl “mal de Chagas” es una de las tantas enfermedades endémicas presentes en el continente americano que es transmitido por el parásito Trypanosoma cruzi. Cada año mueren millones de personas a causa de ésta y otro número no menor, está en riesgo de contraerla. Los tratamientos existentes son escasos y poco eficientes, siendo sólo dos fármacos, nifurtimox y benznidazol, los utilizados. Sin embargo, debido a los efectos adversos y la baja efectividad en la etapa crónica de la enfermedad, se hace necesario la búsqueda de nuevas alternativas quimioterapéuticas. Dentro de algunas nuevas estrategias terapéuticas, es interesante reconsiderar el papel que tiene la L-butionina sulfoximina (L-BSO) en mamíferos y parásitos. Este compuesto es capaz de inhibir la síntesis de glutatión y por consecuencia la detripanotión (T(SH)2), un componente clave dentro de los mecanismos de defensa que posee T. cruzi frente al estrés oxidativo. Por esta razón, la combinación de LBSO con agentes que induzcan formación de especies reactivas de oxígeno (ROS), como nifurtimox y benznidazol, ha sido considerado como un posible tratamiento más eficaz en el manejo de esta patología. En paralelo, en los últimos años, se han reportado un conjunto de quinonas heterocíclicas que poseen efecto tripanosomicida, muchos ellos de mejor potencia que los fármacos de referencia. En función de lo anterior, esta tesis de doctorado se propuso aportar nuevas moléculas con potencial actividad tripanosomicida, que apunten a dos estrategias farmacológicas. Por un lado, nuevos análogos de L-BSO, que sean más eficaces en la disminución de los niveles de T(SH)2 y, por otra parte, nuevas quinonas heterocíclicas de mayor potencia que las estudiadas en nuestro grupo de investigación. Los principales resultados de esta tesis indican que, algunos de los análogos de LBSO sintetizados, lograron preliminarmente una disminución en los niveles deT(SH)2 en epimastigote de T. cruzi, principalmente los compuestos 6b y 20a. Estos efectos fueron observados a concentraciones cinco veces menor que L-BSO. Por otro lado, los derivados de quinonas 33a y 33b, mostraron los mayores efectos tripanosomicidas en epimastigote de T. cruzi, (IC50 = 1,72 y 6,04 M, respectivamente), comparados con nifurtimox (IC50 = 21,05 M). Además, ambos compuestos mostraron ser más selectivos hacia T. cruzi que células Vero, especialmente IV (Índice de selectividad: 32) e igualmente eficaces en la formatripomastigote del parásito. Finalmente, a partir de la información estructural de los compuestos más activos, se propusieron algunas modificaciones químicas para obtener una nueva familia de quinonas, de las cuales se destaca la molécula 41b.Este derivado resultó ser un potente agente tripanosomicida en la formatripomastigote (IC50 = 0,349 ± 0,089 M) y con una alta selectividad hacia T. cruzi comparado con células RAW (IS = 84). Este último, se considera el resultado más significativo de esta tesis, lo cual valida la hipótesis acerca de aquellas características farmacofóricas que debe poseer un compuesto con núcleo de quinonas para poseer actividad tripanosomicida y selectividad. Con estos resultados, es posible plantear que serían muy útiles estudios de potenciación entre nifurtimox o benznidazol con los análogos de L-BSO o las 2-aminoarilquinonas.
- ItemMecanismos de muerte celular inducidos por acción de la luz visible y fotosensibilizadores flavínicos en disolución e incorporados en nanopartículas sililadas para aplicación en terapia fotodinámica(2017) Muñoz Figueroa, Marcelo Alejandro; Edwards M., Ana M.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de QuímicaLa terapia fotodinámica (PDT) se ha convertido en una alternativa terapéutica eficiente frente a los tratamientos convencionales para el cáncer. Requiere el uso de un sensibilizador fotoquímico y luz visible para inducir muerte celular pese a que los mecanismos por los cuales se induce una muerte celular programada son multifactoriales, siendo la localización intracelular del fotosensibilizador una característica esencial. La riboflavina es un sensibilizador fotoquímico endógeno, siendo a la vez un compuesto que está presente en todos los organismos aeróbicos como precursor de los cofactores de todas las flavoenzimas conocidas. Para esta función biológica se requiere cantidades catalíticas del compuesto, las que son insuficientes para provocar los efectos requeridos en terapia fotodinámica. Para aumentar la incorporación a sistemas biológicos en nuestro laboratorio se ha esterificado los cuatro grupos hidroxilo de la cadena ribitil y se ha obtenido derivados hidrofóbicos que mantienen las propiedades fotofísicas y fotoquímicas del fotosensibilizador. En esta tesis, he estudiado los mecanismos de muerte celular inducidos por acción de la luz visible y fotosensibilizadores flavínicos en células humanas de leucemia HL-60, y en células de carcinoma de útero HeLa, que crecen adheridas al sustrato formando una mono capa. Se demostró que la acción conjunta de la luz visible y fotosensibilizadores flavínicos induce muerte celular programada por apoptosis y también por autofagia, utilizando microscopía electrónica de transmisión, citometría de flujo, microscopía de fluorescencia utilizando marcadores de lisosomas, en conjunto con inhibidores de autofagia. Estos mecanismos presentan la ventaja de no provocar inflamación lo que disminuye los efectos secundarios de una terapia. Con el objetivo de mejorar la fotoestabilidad y la incorporación de la riboflavina se estudió la posibilidad de incorporarla a nanopartículas. Para poder incorporar el fotosensibilizador en forma estable se preparó un derivado tetrasililado de la riboflavina, el que mantiene sus propiedades fotofísicas, fotoquímicas. En una primera etapa se sintetizó nanopartículas magnéticas que fueron caracterizadas por microscopía electrónica de transmisión. El fotosensibilizador fue incorporado haciendo reaccionar el compuesto tetrasililado con una capa de sílica con la que se recubrió la nanopartícula magnética. Se sintetizó nanopartículas de silicio, a las que se unió covalentemente el compuesto sililado de riboflavina. Las nanopartículas resultaron fotoactivas e producen efectos foto-tóxicos en células HL-60 cuando se irradian con luz azulin-vitro.