Peptid bağlı asimetrik ftalosiyanin türevlerinin sentezi ve antimikrobiyal fotodinamik terapi (aPDT) etkinliklerinin araştırılması

Abstract

Fotodinamik terapi, kanserli veya bakteriyle enfekte olmuş dokuya, ışıkla uyarılan bir molekül (Fotosensitizer, FS) sayesinde yoğun elektron aktarımı ve singlet reaktif oksijen üretimi ile tedavi uygulanmasını sağlayan bir tedavi yöntemidir. Bu tedavi esnasında dokuya özgü hedefleme, yüksek reaktif oksijen üretimi ve yüksek dalga boylarında uyarılma gibi özelliklere sahip moleküller kullanılması elzemdir. Bu çalışma kapsamında, iki adet yeni asimetrik Zn(II) ftalosiyanin türevleri (10 ve 12) ve bir adet peptid bağlı asimetrik Zn(II) ftalosiyanin türevi (14) sentezlenerek, antimikrobiyal fotodinamik terapi (aPDT) özellikleri tespit edilmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan peptit, yumurta içerisinde bulunan ve bakteriyel savunma mekanizmasında yer alan bir amino asit sekansıdır (COO-Glisin-Alanin-Glisin-Lösin-Prolin-Lösin-Glutamik Asit- Fenil Alanin-NH). Sentezlenen asimetrik Zn(II) ftalosiyanin türevlerinin yapıları FT-IR, kütle, NMR analizleri yapılarak aydınlatılmıştır. Yapı analizlerinden elde edilen spektrumlar değerlendirildiğinde önerilen yapıların doğruluğunu ve bileşiklerin saf olarak izole edildiği sonucunu destekler niteliktedir. Sentezlenen ftalosiyanin türevlerinin aPDT uygulamasında kullanılabilme potansiyellerini değerlendirebilmek için, UV-Vis, floresans ölümleri gerçekleştirildikten sonra singlet oksijen kuantum verimleri ve floresans kuantum verimleri ölçüldü. Hazırlanan peptid zincirinin MIC analizleri ve Zn(II) ftalosiyanin türevlerinin aPDT deneyleri gerçekleştirildi. Sonuçlar istenilen gibi sentezlenen peptitlerin ftalosiyaninlerin etkisini bakteriler üzerinde arttırdığını ve fotodinamik etki yarattığını göstermiştir. Fotodinamik etkinin gram negatif bakterilerde daha fazla olduğu aPDT çalışması ile gösterilmiştir. Ayrıca peptit bağlı ftalosiyanin türevi molekülün çifte etki gösterdiği ve peptitsiz analoğuna göre daha fazla bakterisidal etki gösterdiği kanıtlanmıştır. Çalışma sonuçları umut vaat edici olup in vivo deneyler ile daha ileri safhada daha etkili sonuçlar alınabileceğine işaret etmektedir. Bu çalışma ile literatüre yeni ftalosiyanin türevleri kazandırılmıştır. İlerleyen çalışmalarda, bu moleküllerin peptit bağlanmamış türevlerinin memeli kanser hücreleri üzerinde PDT çalışmaları da gerçekleştirilecektir.Photodynamic therapy is a treatment method that provides treatment to cancerous or bacterially infected tissue with intense electron transfer and singlet reactive oxygen production via a molecule (Photosensitizer, FS) that is stimulated by light. During this treatment, it is essential to use molecules with properties such as tissue-specific targeting, high reactive oxygen production and high wavelength excitation. In this study, peptide-linked asymmetric zinc phthalocyanines were synthesized to determine their antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) properties. The peptide used in the study is an amino acid sequence found in eggs and involved in the bacterial defense mechanism (COO-Glycine-Alanine-Glycine-Leucine-Proline-Leucine-Glutamic Acid-Phenyl Alanine-NH). Tetra-substituted asymmetric phthalocyanines were synthesized using 4-phthalonitrile and their characterization was carried out by FT-IR, mass, NMR analyses. 3 types of phthalocyanines were synthesized; oxygen-bridged polyoxo phthalocyanine, sulfur-bridged polyoxo phthalocyanine and oxygen-bridged polyoxo, peptide-bound phthalocyanine. The structures of the compounds were formed as expected in the results obtained with the structural determinations. Then, UV-Vis, fluorescence measurements of the synthesized phthalocyanines were performed and then singlet oxygen quantum yields and fluorescence quantum yields were measured. MIC analyses of synthesized peptides and aPDT experiments of zinc-phthalocyanine derivative compounds were performed. The results showed that synthesized peptides increased the effect of phthalocyanines on bacteria and created a photodynamic effect as desired. The photodynamic effect is shown to be greater in gram-negative bacteria by aPDT study. It has also been proven that the peptide-bound phthalocyanine derivative molecule exhibits double action and is more bactericidal than the peptide-free analogue. The results of the study are promising and indicate that more effective results can be obtained with in vivo experiments at a later stage. With this study, new phthalocyanine derivatives have been introduced to the literature. In further studies, PDT studies of non-peptide-bound derivatives of these molecules on mammalian cancer cells will also be performed.