Desarrollo de fotosensibilizadores de segunda y tercera generación aplicables a terapia fotodinámica

Abstract

Los Fotosensibilizadores (Fs) son compuestos químicos fotoactivables, que en su estado basal no presentan actividad citotóxica, pero que al ser excitados con luz de longitud de onda apropiada, desencadenan una serie de reacciones intracelulares para dar origen a especies altamente reactivas de oxígeno, que ocasionan la muerte celular. Estos compuestos se emplean en Terapia Fotodinámica (TFD) como una valiosa alternativa para el diagnóstico y tratamiento de diferentes tipos de cánceres. Se conoce como Terapia Fotodinámica Antimicrobiana (TFDA), cuando esta modalidad terapéutica se aplica al tratamiento de enfermedades ocasionadas por microorganismos, tales como hongos, virus y bacterias, incluso aquellos resistentes a los tratamientos convencionales. Ambas terapias, aunque todavía emergentes, son estrategias exitosas, clínicamente aprobadas y que presentan numerosas ventajas con respecto a los tratamientos convencionales. Estas alternativas terapéuticas se caracterizan por ser una intervención escasamente invasiva, presentar baja toxicidad en tejidos normales y mínimos efectos sistémicos, no generar mecanismos intrínsecos o adquiridos de resistencia, como así también preservar el funcionamiento de órganos y tejidos tratados. La TFD y TFDA son herramientas fundamentales y ampliamente evaluadas para afrontar dos problemáticas mundiales de la salud, a las cuales la Organización Mundial de la Salud hace referencia en sus publicaciones: el tratamiento del cáncer y la resistencia a antibióticos. Por estas razones, el desarrollo de nuevos Fs y diferentes alternativas que mejoren la eficacia de estas metodologías terapéuticas, constituyen un importante campo de investigación científica. Esta Tesis Doctoral aborda diferentes estrategias de síntesis a fin de optimizar las propiedades fotofísicas y fotoquímicas de los Fs no porfirínicos Rojo Neutro (RN), Magenta III (MGIII) y Azure B (AzB). Los productos obtenidos mediante las reacciones de yodación y formación de azo-compuestos se analizaron aplicando diferentes técnicas cromatográficas y se caracterizaron por espectrometría de masas de alta resolución. La inestabilidad química de la sal de diazonio del compuesto RN y la formación de la especie carbinol del derivado yodado de MGIII, motivaron la selección del derivado mono-yodado de AzB (AzBI) para continuar con el desarrollo de esta Tesis Doctoral. Frente al desafío de seleccionar el Fs tiazínico líder y profundizar el estudio sobre sus propiedades de interés farmacéutico, se compararon las condiciones de síntesis, longitud de onda máxima absorción y rendimiento cuántico de formación de oxígeno singlete correspondiente a AzBI y el derivado mono-bromado de AzB (AzBBr), sintetizado previamente en el grupo de investigación. En base a los resultados obtenidos se seleccionó al compuesto AzBBr para dar continuidad a este trabajo Doctoral. Se evaluaron diferentes propiedades de interés farmacéutico y se demostró que los Fs tiazínicos son compuestos catiónicos y químicamente estables en condiciones fisiológicas. La halogenación incrementó la degradación fotoquímica y desestabilizó la especie fotodinámicamente activa del agente fototerapéutico AzB. Los estudios de agregación permitieron identificar a la especie monomérica de los Fs tiazínicos, que por décadas fueron asignadas erróneamente. Además, se establecieron las tendencias de dimerización y formación de agregados superiores de los compuestos AzB, AzBBr, Azul de metileno y Tionina, como representantes más estudiados de esta familia de Fs. Por otra parte, los estudios fotoquímicos revelaron que la especie dimérica de estos fármacos presenta mejores propiedades fotoquímicas que las otras especies en solución. Con el objetivo de optimizar las propiedades de estos compuestos, se vehiculizaron en liposomas multilamelares de Fosfatidilcolina de huevo y Dipalmitoil-Fosfatidilcolina. La incorporación de los Fs en las vesículas lipídicas disminuyó el fenómeno de agregación de los agentes fotodinámicos, siendo el fosfolípido natural, el que mayor efecto produjo, por lo que se seleccionó para el desarrollo de Fs de tercera generación. También se evaluó la localización de AzB y AzBBr en los sistemas de vehiculización y se estableció la relación fosfolípido-Fs óptima para la encapsulación de estas estructuras tiazínicas. Finalmente se abordaron diferentes propiedades fotofísicas y fotoquímicas de los Fs en la matriz liposomal. Estos sistemas disminuyeron la formación de agregados superiores de los derivados tiazínicos y consecuentemente incrementaron la producción de oxígeno singlete de los compuestos AzB y AzBBr, en comparación con los Fs libres. El empleo de este recurso tecnológico, incrementó la estabilidad fotoquímica del derivado monobromado, lo cual permitiría duplicar la dosis de luz apropiada en el tratamiento fotodinámico. En conclusión, la vehiculización liposomal de los agentes fototerapéuticos tiazínicos en liposomas demostró ser una estrategia exitosa, que mejoró las propiedades de los Fs de segunda generación y potenció su posible aplicación en el tratamiento fotodinámico de numerosas patologías.