NIR-absorbing phthalocyanines for photosensitizing nanoparticles

Abstract

Araştırma, yakın kızılötesi (NIR) bölgesindeki kromofor birimleri arasında yüksek eksiton ve elektron eşleşmesini kolaylaştıran geliştirilmiş geçirgenlik ve tutma etkisinden dolayı ftalosiyaninlerden türetilen nanopartiküllere odaklanıyor. Ayrıca çinkonun ışığa duyarlı singlet oksijen üretiminde ftalosiyaninler için optimal bir metal olduğu kabul edilmektedir. Okta non periferik SR konum modeline sahip ftalosiyanin, kırmızıya kayan bir maksimum elektronik absorpsiyon sergileyerek, absorpsiyonun NIR kaymasına 800 nm'ye kadar katkıda bulunur. Bu çalışmanın amacı okta konumlarda non periferik tetra veya okta çinko ftalosiyaninlerin sentezlenmesidir. Daha sonra bu bileşikleri non periferik konumlarda propargil grubu veya ?-kaprolakton birimleriyle işlevselleştirmeye çalışıyoruz. Bu bileşiklerin yapıları FT-IR, 1H NMR, 13C NMR ve MALDI-TOF Ms gibi teknikler kullanılarak karakterize edildi. Oktahidroksillenmiş ışığa duyarlı Zn ftalosiyanin başarıyla sentezlendi ve ?-kaprolaktonun halka açılması polimerizasyonunda başlatıcı olarak kullanıldı. Bu işlem, her bir kolu 20, 30 veya 40 birim ile işlevselleştirilmiş üç farklı ftalosiyanin çekirdekli yıldız polimeriyle sonuçlandı. Bu polimerler ilk NIR fototerapötik pencerede absorbe edilecek şekilde tasarlandı. Tüm yıldız polimerlerin yapıları FT-IR, 1H NMR, GPC ile doğrulandı ve termal özellikleri analiz edildi. UV-vis absorpsiyonları ayrıca çeşitli konsantrasyonlarda DCM ve THF solventlerinde de incelenmiştir. Ftalosiyanin çekirdekleri polikaprolakton kollarına kendi kendine kapsüllendi, bu da biyouyumlu yıldız polimerik nanopartiküllerin oluşmasını sağladı. Bu nanopartiküller, 782 nm merkezli önemli bir soğurma ve suda olağanüstü bir logaritmik sönme katsayısı değeri sergiledi. Yıldız polimerik nanoparçacıkların boyutu DLS ve TEM ile ölçülmüş ve bunların bir çözücü olarak suda emilimi incelenmiştir.

The research is focused on nanoparticles derived from phthalocyanines due to their Enhanced Permeation and Retention effect, which facilitates high exciton and electron coupling between chromophore units in the Near-Infrared (NIR) region. Moreover, zinc is recognized as an optimal metal for phthalocyanines in the photosensitized production of singlet oxygen. Phthalocyanine with an octa non-peripheral SR substitution pattern displays a red-shifted maximum electronic absorption, contributing to the NIR shift of the absorption up to 800 nm. The aim of this study is to synthesize octa substituted non-peripheral tetra or octa zinc phthalocyanines. We then strive to functionalize these compounds with propargyl group or ?-caprolactone units at non-peripheral positions. The structures of these compounds were characterized using techniques such as FT-IR, 1H NMR, 13C NMR, and MALDI-TOF Ms. An octahydroxylated photosensitizing Zn phthalocyanine was successfully synthesized and employed as an initiator in the ring-opening polymerization of ?-caprolactone. This process resulted in three distinct phthalocyanine-core star polymers, each arm of which was functionalized with either 20, 30, or 40 units. These polymers were designed to absorb in the first NIR phototherapeutic window. The structures of all the star polymers were confirmed by FT-IR, 1H NMR, GPC, and their thermal properties were analyzed. Their UV-vis absorption was also studied in DCM and THF solvents at various concentrations. The phthalocyanine cores were self-encapsulated into their polycaprolactone arms, resulting in biocompatible star polymeric nanoparticles. These nanoparticles exhibited significant absorption centered at 782 nm and an outstanding logarithmic extinction coefficient value in water. The size of the star polymeric nanoparticles was measured by DLS and TEM, and their absorption was studied in water as a solvent.