Ensamblados metalosupramoleculares de porfirinoides: aplicaciones como fotosensibilizadores en reacciones fotoredox y terapia fotodinámica

Resumen

En esta tesis doctoral se han sintetizados estructuras supramoleculares bidimensionales (2D) y tridimensionales (3D), basadas en ftalocianinas (Pc), subftalocianina (SubPc) y BODIPYs, para su posterior utilización como fotosensibilizadores (PS). Estos derivados porfirínicos son ampliamente utilizados en la formación de complejos supramoleculares existiendo un gran número de artículos en la bibliografía que describen la formación de ensamblados metal-ligando basados en estas moléculas las cuáles son capaces de formar complejos anfitrión-huésped. Por otro lado, las estructuras metalo-orgánicas ha suscitado un gran interés, ya que permite su utilización en un gran número de aplicaciones entre las que destacan la biomedicina, la catálisis, el reconocimiento molecular y su aplicación como sensores moleculares. En el capítulo 1, se han diseñado complejos metalosupramoleculares 3D de Pcs tanto homolépticos ([Pd2Pc4]4+) como multicomponente ([Pt8Pc2L4]8+), las cuales presentan cavidades centrales que permiten la encapsulación de derivados de fullereno. En ambos casos las Pcs elegidas presentan una funcionalización asimétrica del tipo ABAB con grupos voluminosos que se encuentran di- o tetrafuncionalizadas con grupos etinilpiridina o carboxifenil que actúan como grupos coordinantes los cuales se unen con sales de Pd(II) o Pt(II). Para el caso de las cajas metalo-organicas multicomponentes, además se emplean ligandos ditópicos lineales. Además, se realizan estudios de encapsulación de fullereno C60 con el fin de estudiar las interacciones fotofísicas anfitrión-huesped entre los distintos componentes. Los complejos Pt8Pc2L4@C60 formados, se obtuvieron mediante la adición de C60 a la reacción de formación de la caja, y se estudió además la encapsulación posterior, registrando las variaciones de emisión fluorescente de una disolución de la caja tras la adición de C60. Por otro lado, en este mismo capítulo, se detalla la síntesis de una batería de cápsulas homodiméricas hexacatiónicas de SubPc (Pd3SubPc2) para su utilización como matraces moleculares en diferentes reacciones de adición sobre fullerenos. Las SubPcs utilizadas presentan simetría C3 y se encuentran funcionalizadas en la periferia con grupos 3-etinilpiridina coordinantes y en posición axial con grupos hidrofílicos lo que permite obtener nanocontenedores que presentan una cavidad hidrofóbica en medios acuosos. También se ha observado que al utilizar contraniones triflato las cápsulas eran solubles en disolventes orgánicos, mientras que al utilizar iones nitrato como contranión la caja es capaz de disolverse en disolventes orgánicos. Aprovechando esta cualidad, se estudian las reacciones de cicloadición de Diels-Alder entre el fullereno (C60 o C70) y el antraceno en medios acuosos, las cuales no han sido descritas hasta la fecha. Además, se llevan a cabo reacciones de adición radicálica fotoredox sobre el fullereno C60 en medios confinados, lo que supone una novedad para este tipo de reacciones. Se ha conseguido llevar a cabo reacciones que puede iniciar procesos fotoredox en forma tanto de quencheo reductor como de quencheo oxidativo. En el capítulo 2 se han sintetizado una serie de 4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacenos (BODIPYs) funcionalizados con grupos piridina en las posiciones 2 y 6, los cuales se coordinan a una sal de Pt(II) para formar metalo-macrociclos 2D con estructura triangular. La facilidad para modificar su estructura hace que los BODIPYS sean buenos candidatos para la formación de nanoestructuras. Dichos complejos supramoleculares se estudian como agentes teragnósticos, debido a la combinación entre la acción quimioterapéutica de la sal de Pt(II) y la capacidad fotodinámica del BODIPY y a las propiedades fluorescentes de los BODIPYS que permite que actúe como agente de imagen, siendo posible su seguimiento en la internalización de las células mediante técnicas espectroscópicas. Los BODIPYS sintetizados presentan motivos hidrofílicos (PEG o β-D-glucosa) en la posición meso para favorecer la solubilidad en agua y favorecer la formación de nanopartículas. Además, el derivado glucosilado aumenta la especificidad del metalaciclo final debido a la sobreexpresión de las células tumorales. Los estudios in-vitro realizados sobre diferentes células tumorales de adenocarcinoma colorrectal humano HT29, células de carcinoma de pulmón humano A549 y en células de hepatoma humano R-HepG2, resistente a los medicamentos, revelan una gran capacidad como agentes teragnósticos presentando una mayor capacidad como PS el derivado que presenta el carbohidrato