Síntese de ftalocianinas biocompatíveis para potencial aplicação em imagiologia médica

Abstract

No trabalho apresentado nesta dissertação foram desenvolvidos estudos de síntese e de modelação estrutural de ftalocianinas com vista à preparação de potenciais novos biomarcadores para diagnóstico por imagiologia médica usando, por exemplo, as técnicas de imagiologia ótica de fluorescência e/ou imagiologia de ressonância magnética nuclear. Tendo estudos recentes da literatura revelado que as ftalocianinas apresentam grandes potencialidades na área do diagnóstico tumoral, a sua modelação com grupos biocompatíveis e orientados para o tecido-alvo assume particular interesse pois pode, não só conferir ao potencial biomarcador ftalocianínico a solubilidade desejada em meios biológicos, bem como fornecer especificidade para as células doentes, aumentando desta forma a sua captação tumoral. No Capítulo 2 procederam-se a estudos envolvendo a síntese e modelação estrutural de precursores ftalocianínicos (ftalonitrilos) com dois substituintes diferentes – grupos carboxamida derivatizados com aminoácidos e grupos derivados da colina - para após transformação em ftalocianinas poderem potencialmente aumentar a especificidade e seletividade destas para as células tumorais. No que concerne à síntese do ftalonitrilo funcionalizado com o grupo N,N-dimetilaminoetoxilo, já descrito na literatura, conseguiu-se otimizar as condições de reação para menores tempos e com rendimentos da mesma ordem de grandeza (85 %). Na síntese dos ftalonitrilos monossubstituídos com grupos carboxamidas foi usada uma nova aproximação sintética que envolveu a aminocarbonilação, catalisada por complexos de paládio, utilizando o 4-iodoftalonitrilo como reagente de partida, e diversas aminas como nucleófilos. Obtiveram-se desta forma 5 novos ftalonitrilos devidamente funcionalizados com grupos derivados de terc-butilamina, glicina, leucina, fenilalanina e do trietil-2,2',2''-(10-(2-amino-3-metoxi-3- oxopropil)-1,4,7,10-tetraaza-ciclododecano-1,4,7-triil)triacetato (DO3A-NH2-α). O grau de pureza e estrutura dos novos compostos foi corroborado por espectroscopia de RMN e espectrometria de massa ESI-TOF, e todos estão de acordo com o previsto, tendo-se obtido rendimentos de produto isolado entre 46% e 75%, com exceção do ftalonitrilo ligado covalentemente ao agente quelante DO3A-NH2-α, cuja purificação final iria ultrapassar o tempo previsto para os estudos que conduziram à escrita da presente dissertação. No Capítulo 3 são descritos os métodos de síntese de derivados simétricos de ftalocianinas e seus complexos metálicos, a partir da reação de ciclotetramerização dos ftalonitrilos previamente sintetizados. Num primeiro subtópico apresenta-se a metodologia de síntese que permitiu a obtenção do complexo de manganésio(III) de ftalocianina derivatizado com grupos N,Ndimetilaminoetoxilo. Esta metodologia baseou-se na preparação do respetivo complexo metálico de zinco (II) (ou alternativamente de magnésio) a partir do ftalonitrilo convenientemente substituído vi com o grupo N,N-dimetilaminoetoxilo, seguido de desmetalação e nova metalação, em condições aeróbias, com o sal de manganésio(II). Com esta metodologia obteve-se o pretendido complexo de manganésio(III) com um rendimento global de 61%. Num segundo subtópico são abordadas as reações que conduziram à síntese de uma nova família de quatro complexos metálicos de zinco(II) de ftalocianinas conjugados com os diversos grupos carboxamida, tendo-se obtido rendimentos de produto isolado entre 53 a 60%. Para além disso, foram também iniciados estudos preliminares relativos à síntese de um complexo metálico de zinco (II) de ftalocianina tetra-funcionalizada com grupos DO3A-NH2-α, a partir da ciclotetramerização do respetivo ftalonitrilo com o objetivo de ser posteriormente testado na complexação com gadolínio (III), com vista a uma potencial utilização futura como agente de contraste bimodal envolvendo as técnicas de imagiologia de ressonância magnética nuclear e imagiologia ótica de fluorescência. No Capítulo 4, dado o interesse na obtenção de ftalocianinas solúveis nos meios biológicos e potencialmente com propriedades de vectorização tumoral, cationizaram-se as ftalocianinas conjugadas com os grupos N,N-dimetilaminoetoxilo por reação do grupo amina com iodometano, obtendo-se o produto desejado com rendimentos entre 85 a 89%. Neste mesmo capítulo procedeu-se à caracterização fotofísica dos complexos de base livre e de zinco(II), incorporando grupos colina, e dos complexos metálicos de zinco (II) funcionalizados com os grupos carboxamida supra referidos. Estes revelaram possuir características bastante promissoras para aplicação como biomarcadores em imagiologia ótica de fluorescência, nomeadamente elevados rendimentos quânticos de fluorescência (ФF entre 0,26 e 0,31) e seletiva emissão de fluorescência na região espectral designada por janela terapêutica (600 e 800nm). Para complementar os estudos é relevante avaliar a sua toxicidade in vitro e in vivo. Sendo ainda objetivo deste trabalho avaliar a potencialidade do complexo de manganésio (III) da ftalocianina derivatizada com grupos colina como potencial agente de contraste em imagiologia de ressonância magnética nuclear, foram efetuados estudos preliminares de relaxividade, a 20 MHz. Estes estudos permitiram determinar os tempos de relaxação longitudinal (T1) e transversal (T2) em água e às temperaturas de 25ºC (r1=1,16423 mM-1s-1 e r2 =3,16156 mM-1s- 1) e de 37ºC (r1 = 1,07285 mM-1s-1 e r2 =3,15603 mM-1s-1). Estes valores apontam para a necessidade de se proceder à modulação estrutural deste tipo de complexos de manganésio de ftalocianinas para melhorar a sua potencial aplicação como agentes de contraste para MRI in vivo. No Capítulo 5, apresentam-se os procedimentos experimentais e a caracterização por espectroscopia de absorção UV-visível, de ressonância magnética nuclear e espectrometria de massa (MALDI-TOF e ESI-TOF) de todos os compostos sintetizados durante os estudos que conduziram à escrita desta dissertação.