Preliminary research on metalized phthalocyanines synthesis. Evaluation as potential photosensitizer in photodynamic therapy

SUMMARY Introduction: Phthalocyanines are porphyrin-based dyes. They have plenty applications in different fields, including biomedical and chemical research. From a chemical point of view, Phthalocyanines are macrocyclictetraaza compounds, which mainly are made up of isoindol groups that confer aromaticity and planarity on Phthalocyanine structure. Unlike other kinds of porphyrin compounds, Phthalocyanine structure is able to chelate a lot of metals, which more often contribute to their huge variety of functions, including ROS generation, fluorescence, absorption spectra, and others. Aim: To evaluate phthalocyanines compounds owing their excellent photochemical and pharmaceutical properties that explain their wide use at the clinical and medical level. Methodology: We have carried out a meticulous search for scientific works related to the subject between April 2020 and April 2021, the most of them were written in English. As a result, we can say that, for studying Phthalocyanines' properties, the work can be separated into two issues: synthesis of the metalized phthalocyanines and photochemical and photobiological properties. Results: Phthalocyanines have plenty properties that are desirable to biomedical and pharmaceutical research. Because of their photochemical and photobiological properties, as well as ROS generation, Phthalocyanines are one of the photosenstitizers most widely used in photodynamic therapy. They also have antibacterial, antiviral and anticancer activities. In this sense, Phthalocyanine synthesis and in vitro studies are a very important scientific issue.

Introducción: las ftalocianinas son tintes porfirínicos. Tienen muchas aplicaciones en diferentes campos, incluida la investigación biomédica y química. Desde el punto de vista químico, las ftalocianinas son compuestos macrocíclicos de tetraaza. Se componen principalmente de grupos isoindol que confieren aromaticidad y planaridad a la estructura de la ftalocianina. Esta última es capaz de quelar muchos metales, que con mayor frecuencia contribuyen a su gran variedad de funciones, incluida la generación de EROS, la fluorescencia, los espectros de absorción y otros. Objetivo: evaluar algunos derivados de ftalocianinas gracias a las excelentes propiedades fotoquímicas y farmacéuticas que explican su amplio uso a nivel clínico y médico. Metodología: hemos realizado una búsqueda minuciosa de trabajos científicos relacionados con el tema entre abril de 2020 y abril de 2021, la mayoría de ellos escritos en inglés. Como resultado, podemos decir que, para estudiar las propiedades de las ftalocianinas, el trabajo se puede dividir en dos temas: síntesis de las ftalocianinas metalizadas y propiedades fotoquímicas y ffotobiológicas. Resultados: las ftalocianinas tienen muchas propiedades que son deseables para la investigación biomédica y farmacéutica. Por sus propiedades fotoquímicas y fotobiológicas, así como por la generación de EROS, las ftalocianinas son uno de los fotosensibilizadores más utilizados en terapia fotodinámica. También tienen actividades antibacterianas, antivirales y anticancerígenas. En este sentido, la síntesis de ftalocianina y los estudios in vitro son un tema científico muy importante.

Introdução: as ftalocianinas são corantes à base de porfirinas. Eles têm muitas aplicações em diferentes campos, incluindo pesquisas biomédicas e químicas. Do ponto de vista químico, as ftalocianinas são compostos macrocíclicos tetraaza, que são constituídos principalmente por grupos isoindol que conferem aromaticidade e planaridade à estrutura das ftalocianinas. Ao contrário de outros tipos de compostos de porfirina, a estrutura da ftalocianina é capaz de quelar uma grande quantidade de metais, que mais frequentemente contribuem para sua enorme variedade de funções, incluindo geração de ROS, fluorescência, espectro de absorção e outros. Objetivo: avaliar alguns derivados de ftalocianinas graças às excelentes propriedades fotoquímicas e farmacêuticas que explicam a sua ampla utilização a nível clínico e médico. Metodologia: efetuamos uma busca minuciosa de trabalhos científicos relacionados ao assunto entre abril de 2020 e abril de 2021, a maioria deles redigidos na língua inglesa. Como resultado, podemos dizer que, para estudar as propriedades das ftalocianinas, o trabalho pode ser dividido em duas questões: síntese das ftalocianinas metalizadas e propriedades fotoquímicas e fotobiológicas. Resultados: as ftalocianinas têm muitas propriedades desejáveis para a pesquisa biomédica e farmacêutica. Pelas suas propriedades fotoquímicas e fotobiológicas, além da geração de ROS, as ftalocianinas são um dos ffotossensibilizantes mais amplamente utilizados na terapia fotodinàmica e processos fototóxicos. Eles também têm atividades antibacteriana, antiviral e anticàncer. Nesse sentido, a síntese de ftalocianina e os estudos in vitro são uma questão científica muito importante.

An efficient antioxidant system is associated with lower photosynthesis photoinhibition and greater toleranc e to drought in sugarcane cultivars / Um eficiente sistema antioxidante está associado a menor fotoinibição da fotossíntese e maior tolerância à seca em cultivares de cana-de-açúcar

The occurrence of seasonal droughts is one of the main factors that limit the sugarcane ratoon cycles, compromising sugarcane field longevity. The aim of this study was to evaluate the biochemical responses of sugarcane cultivars to drought stress in ratoon crop. Six cultivars were used: RB72910, RB99382, RB72454, RB92579, RB855536 and RB931011, and three water regimes based on soil available water content(SAWC) and defined as: control, 80 to 100% (SAWC); moderate water stress, 40 to 60% (SAWC), and severewater stress, 0 to 20% (SAWC). Cultivar RB72454 was most sensitive to water deficit. When under stress, this cultivar showed an increased production of hydrogen peroxide, but without concomitant increase in the activity of the antioxidant enzymes ascorbate peroxidase, catalase and superoxide dismutase. Oxidative stress led to lipid peroxidation and chlorophyll degradation, resulting in higher photochemical photoinhibition. On the other hand, cultivar RB92579 was the most tolerant to drought, with increased activity of antioxidant enzymes, which led to low lipid peroxidation, maintenance of photosynthetic pigments and photochemical activity. The antioxidant defense system triggered by ascorbate peroxidase, catalase and superoxide dismutase enzymes appears to be a key protection factor to photochemical complexes of chloroplast of sugarcane plants under water stress. The increase in the antioxidant system as well as the maintenance of photosynthetic pigments and cell membranes served as important criteria to indicate cultivars more tolerant to drought stress.

A ocorrência de secas sazonais é um dos principais fatores que limitam a longevidade do canavial. Esse trabalho teve como objetivo avaliar as respostas bioquímicas de cultivares de cana-de-açúcar em seu segundo ciclo de cultivo a condições de estresse hídrico. Para tanto, foram utilizadas seis cultivares: RB72910, RB99382, RB72454, RB92579, RB855536 e RB931011, e três regimes hídricos, baseado na capacidade de água disponível (CAD) e definidos como: controle, 80 a 100% (CAD); estresse hídrico moderado, 40 a 60% (CAD), e estresse hídrico severo, 0 a 20% (CAD). A cultivar RB72454 se mostrou a mais sensível ao déficit hídrico. Essa cultivar mostrou aumento na produção de peróxido de hidrogênio, mas sem aumento concomitante das enzimas antioxidantes ascorbato peroxidase, catalase e superóxido dismutase. Esse estresse oxidativo levou a peroxidação de lipídeos das membranas e degradação das clorofilas, resultando na diminuição da eficiência fotoquímica do PSII. Por outro lado, a cultivar RB92579 foi a mais tolerante à seca, com aumento de atividade das enzimas antioxidantes, que levou a baixa peroxidação de lipídeos, manutenção dos pigmentos fotossintéticos e da eficiência fotoquímica do PSII. O sistema de defesa antioxidante desencadeado pelas enzimas ascorbato peroxidase, catalase e superóxido dismutase parece ser o fator chave de proteção à fotoinibição de plantas de cana-de-açúcar sob estresse hídrico. O aumento do sistema antioxidante, bem como a manutenção dos pigmentos fotossintéticos e das membranas celulares serviram como critérios importantes para indicar cultivares mais tolerantes ao estresse hídrico.

Properties of decellularized rabbit carotid artery with two different cross-linked technologies: A comparative study / 中南大学学报(医学版)

Objective:To compare the properties between decellularized rabbit carotid artery with different cross-linked technologies.Methods:The decellularized rabbit carotid arteries were randomly divided into a photo-oxidation group and a procyanidins group.One group was cross-linked with photo-oxidation and the other group was cross-linked with procyanidins.The in vitro or in vivo properties of the two groups were evaluated by testing heat-shrinking temperature,max tensile strength and the max elongation or by testing tissue structure,inflammatory reaction and calcification degree.Results:The heat-shrinking temperature,max tensile strength and the max elongation were similar in the two groups (P＞0.05).The tissue structure and inflammatory reaction were also similar in the two groups.Mthough the result of Von-Kossa calcium salt stain was slightly different,the calcium content was lower in the procyanidins group than that in the photo-oxidation group (P＜0.05).Conclusion:The grafts by two cross-linked technologies show excellent mechanical capability,lower immunogenicity,good biological stability and anti-calcification ability.The procyanidins group shows a better anti-calcification property than the photo-oxidation group.

Study of intracellular location of adenovirus protein IX with correlative light and electron microscopy based on miniSOG / 中华实验和临床病毒学杂志

Objective@#To establish a method of correlative light and electron microscopy (CLEM) to study the intracellular location of adenovirus protein IX.@*Methods@#MiniSOG (mini singlet oxygen generator) is a recently-invented genetically-encoded tag for CLEM. MiniSOG-fused adenovirus IX gene (IXSOG) was cloned by PCR, and inserted into pcDNA3 plasmid to form pTPL-IXSOG, which was used to transfect 293 cells. IXSOG expressing cells could be distinguished under fluorescence microscope due to the emission of green fluorescence of miniSOG. The transfected cells were fixed in 2.5% glutaraldehyde in situ, stained with diaminobenzidine(DAB) through the photooxidation activity of miniSOG, and used to prepare ultrathin sections. Intracellular location of IXSOG was studied by observing the sections under transmission electron microscope.@*Results@#Eukaryotic expression plasmid carrying IXSOG fusion gene was constructed. IXSOG expressing cells were selected for DAB photooxidation and preparation of ultrathin sections. IXSOG fusion mainly formed punctate aggregations or inclusions in the nucleus.@*Conclusions@#The correlative light and electron microscopy method based on miniSOG was successfully established, and it could be used to study the intracellular localization of viral proteins.

Avaliação da estabilidade foto-oxidativa dos óleos de canola e de milho em presença de antioxidantes sintéticos / Evaluation of stability photo-oxidative of canola oil and corn oilin the presence of synthetic antioxidants

A estabilidade dos óleos vegetais à oxidação depende do equilíbrio entre a composição e a presença de pró-oxidantes e antioxidantes. O objetivo deste estudo consistiu em avaliar o efeito da presença de antioxidantes sintéticos durante o processo de foto-oxidação dos óleos de canola e milho. As amostras dos óleos de canola e milho em presença e em ausência dos antioxidantes butil-hidroxitolueno (BHA), propil galato (PG) e terc butil-hidroquinona (TBHQ), foram submetidas ao estresse foto-oxidativo. A reação de foto-oxidação seguiu uma cinética de primeira ordem. A constante de velocidade no período de 20 dias de foto-oxidação evidenciou que o antioxidante PG apresentou maior efeito protetor para o óleo de canola e o TBHQ para o óleo de milho. A partir dos dados de UV e RMN de ¹H, no período de 60 dias, constatou-se que os três antioxidantes apresentaram um efeito protetor a foto-oxidação. Os dados de UV evidenciaram aumento de absorção da banda em 232 nm devido à foto-oxidação e formação de dienos conjugados. A redução da intensidade de absorção desta banda na foto-oxidação com o tempo de exposição revelou que a proteção, tanto para o óleo de canola como para o de milho, foi mais efetiva com o antioxidante PG. Os índices de oxidação Roa e fração residual de hidrogênios (H) dialílicos, alílicos e vinílicos também evidenciaram que o antioxidante PG apresentou o melhor desempenho na proteção dos dois tipos de óleo.

The stability of vegetable oils in relation to oxidation depends on the balance between the composition and the presence of antioxidants and pro-oxidants. The objective of this study was to evaluate the effect of the presence of antioxidants in vegetable oils in the protection of photo-oxidation. Samples of canola oil and corn oil in the presence and absence of the antioxidants, butylated hydroxytoluene (BHA), propyl gallate (PG) and tert-butylhydroquinone (TBHQ), were subjected to photo-oxidative stress at room temperature for 60 days. The photo-oxidation reaction followed a first order kinetics. The rate constant for the period of 20 days of photo-oxidation showed that the PG antioxidant showed greater protective effect for canola oil and TBHQ showed a greater protective effect for corn oil. The UV and ¹H NMR data at 60 days showed that the three antioxidants had a protective effect on photo-oxidation. The UV data showed increased absorption at the 232nm band due to photo-oxidation and the formation of conjugated dienes. The reduction in intensity of this absorption band in photo-oxidation with time of exposure revealed that the protection, both for the canola oil and for the corn oil, was more effective with the PG antioxidant. The rates of Roa oxidation and residual fraction of diallyl, allyl and vinyl hydrogens also showed that the PG antioxidant showed the best performance in protecting both oils.

Interações moleculares na adesão celular em suportes sólidos e o efeito de fotossensibilizadores porfirínicos / Molecular interactions in cell adhesion on solid substrates and the effect of porphyrinic photosensitizers

A adesão celular está ligada à formação e disseminação de metástases, a principal causa de óbito de pacientes diagnosticados com câncer. O objetivo deste trabalho foi investigar in vitro o efeito de fotossensibilizadores na adesão celular. Foram utilizadas porfirinas comerciais (PpIX, CPpI, TSPP, TMPyP e Zn(II)TMPyP) e um fotossensibilizador sintetizado através da ligação de poli-L-lisina à protoporfirina IX (PLLPpIX). A adesão celular foi estudada por RICM, técnica que permite quantificar a área de contato entre uma célula e um substrato por binarização das imagens digitais utilizando limiares apropriados. A técnica foi padronizada e revelou dois regimes de adesão celular: um limitado e outro não limitado pela quantidade de proteína de adesão adsorvida na superfície. Neste último foi observada lise celular. Todos os fotossensibilizadores estudados foram capazes de aumentar a adesão celular na ausência de irradiação comparados ao controle sem fotossensibilizador, o que não havia sido observado nos ensaios de resistência à tripsinização normalmente utilizados para estudar o efeito de fotossensibilizadores na adesão celular. Quanto maior a anfifilicidade do fotossensibilizador, maior foi o efeito na adesão, o que é explicado pela capacidade das moléculas em se intercalarem na membrana, mudando a sua rigidez. Este aumento da adesão no escuro correlaciona com a diminuição da migração segundo ensaios de ferida. A análise do padrão de expressão de integrinas na superfície celular revela que o aumento da adesão correlaciona com o aumento na expressão de αV. Quando os fotossensibilizadores estão concentrados na região perimembranar (1 minuto de incubação) e as células são irradiadas, há um aumento da adesão em relação ao controle sem fotossensibilizador, mas uma diminuição em relação ao controle tratado com o fotossensibilizador e não irradiado, o que implica que a PDT leva a uma diminuição da adesão celular e não a um aumento como reportado na literatura. Com 3h de incubação, PLLPpIX impede a adesão celular, enquanto PpIX praticamente não muda a adesão comparado ao controle não irradiado. Esta ausência do efeito da irradiação sugere que a PpIX afeta a adesão celular principalmente devido a sua intercalação na membrana e não devido à formação de espécies reativas. Com 3h de incubação os fotossensibilizadores não se encontram na membrana e, portanto, o efeito na adesão celular é indireto e também não está relacionado à diferenças na eficiência de internalização. O comportamento observado deve ter relação com diferenças de citolocalização. Outro processo que pode alterar a adesão celular é a oxidação das proteínas do soro fetal bovino. Como observado nos estudos de fotossensibilização de células, PLLPpIX foi capaz de impedir a adesão celular, diferentemente da PpIX. A maior eficiência da PLLPpIX foi associada a presença do polímero, o qual força por questões estéricas que a interação da PLLPpIX com a albumina, o componente majoritário do soro, fique restrita à superfície da proteína, deixando o fotossensibilizador disponível para interagir com o oxigênio molecular e gerar oxigênio singlete. Assim, a funcionalização com um polímero tornou a PpIX capaz de modular a adesão celular tanto agindo dentro da célula quanto na matriz extracelular

Cell adhesion is associated to the formation and spread of metastasis, the leading cause of death in cancer patients. The aim of this study was to investigate, in vitro, the effect of photosensitizers in cell adhesion. Five commercial porphyrins (PpIX, CPpI, TSPP, TMPyP e Zn(II)TMPyP) and Protoporphyrin IX covalently tethered to poli-L-lysine (PLLPpIX) were used. Cell adhesion was mainly studied by RICM, a technique that allows quantifying the contact area between a cell and a substrate for binarization of digital images using appropriate thresholds. The technique was standardized and disclosed two systems for cell adhesion: a system limited by the amount of adhesion proteina adsorbed on the surface and another one no limited, in which cell lysis was observed. All photosensitizers were able to enhance cell adhesion in the absence of irradiation compared to control without photosensitizer, which had not been observed in the trypsinization resistance tests usually used to study the effect of photosensitizers in cell adhesion. The greater the amphiphilicity of the photosensitizer, the greater was the effect on cell adhesion. This is explained by the ability of molecules to fit in the membrane, changing its tension. This increased adhesion correlates with the decrease in migration according to wound healing assays. Analysis of the integrin expression pattern on cell surface reveals that increased adhesion correlates with increased expression of alpha V. When photosensitizers are concentrated in the perimembranar region (1 minute of incubation) and cells are irradiated, there is an increase in adhesion when compared to control without photosensitizer, but a decrease relative to controls treated with the photosensitizer without irradiation, implying that PDT leads to a reduction of cell adhesion and not to an increase as reported in the literature. With 3h of incubation PLLPpIX prevents cell adhesion, while PpIX practically does not change the adhesion compared to dark control. This lack of effect of irradiation suggests that PpIX affects cell adhesion primarily because of its intercalation into the membrane and not due to the formation of reactive species. With 3h of incubation the photosensitizers are not on the membrane and therefore the effect on cell adhesion is indirect and it is not also related to differences in uptake efficiency. The observed behavior must be related to differences in subcellular localization arising from differences in molecular structure. Another process that can alter the cell adhesion is serum protein oxidation. As noted in the studies with cells, photosensitization of serum with PLLPpIX (but not with PpIX) was capable of preventing cell adhesion. The greater efficiency of PLLPpIX was associated with the presence of the polymer, which, by the steric hindrance, forces that interaction of PLLPpIX with albumin, the major serum component, is restricted to the protein surface, leaving the photosensitizer available to interact with molecular oxygen and generate singlet oxygen. Thus, the functionalization of a polymer has turned PpIX capable of modulating cell adhesion by acting both within and outside (in extracellular matrix) the cell

SENSITIZING EFFECTS OF PORPHYRINS ON PHOTOOXIDATION OF NADPH IN DEUTERIUM OXIDE / 第二军医大学学报

The sensitizing effects of 16 porphyrins on photooxidation of NADPH were studied.It was suggested by the experimental results that the sensitizing effects were related to the chemical structure of porphyrins.Some of the meso-tetra(sub-stituted-phenyl)porphines and chlorin derivative pheophorbide a were more powerful photosensitizing agents and the sensitizing effects of most of semisynthes-ized hematoporphyrin derivatives were generally the same as PsD-007 or YHpD and lower than those of porphines and chlorin derivative.