Photodynamic therapy effects of NIR-absorbing novel phthalocyanines

Abstract

Fotodinamik terapi (FDT), günümüzde yaygın olarak kullanılan cerrahi, kemoterapi veya radyoterapi gibi geleneksel kanser tedavi yöntemlerine alternatif olarak geliştirilmiş yeni bir yaklaşımdır. Bu çalışmanın amacı, biyomedikal araştırmalarda ilk kez kullanılacak olan spesifik ftalosiyaninlerin insan kanser hücre hatları üzerindeki fotodinamik etkilerini araştırmaktır. İncelenecek olan ftalosiyaninler yakın kızıl ötesi (NIR) absorpsiyonlu olduklarından, aktive edici ışık insan vücudundaki tümörlere uzak mesafeden ulaşabilecektir. Bu çalışma iki bölüme ayrılmıştır. Birinci bölümde, paladyum içeren ftalosiyanin ile çinko metal içeren ftalosiyanin karşılığı arasındaki fark üzerinden paladyumun ağır atom etkisi değerlendirilmiştir. Paladyumlu ftalosiyaninin, nispeten daha yüksek singlet oksijen üretme kapasitesinden dolayı daha verimli olması beklenmektedir. İkinci bölümde, ftalosiyaninlerin sübstitüsyon hacminin fotodinamik etkisi, sübstitüe edilen bileşiğin daha az agrege olması beklentisiyle incelenmiştir. Söz konusu bileşiklerin fotodinamik tedavisinin neden olduğu sitotoksisite, MTT hücre canlılığı tahlili ile analiz edilmiştir. Bileşiklerin hücre içine alımı, hücre alım tahlili ile analiz edilmiştir. FDT'nin hücrelerde ve hücre çekirdeklerinde meydana getirdiği morfolojik değişiklikler incelenmiştir. Son olarak, FDT'nin hücrelerin koloni oluşturma kapasiteleri üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Paladyumun daha etkili fotodinamik tedaviye neden olduğu görülmüştür. PVP formülasyonundan sonra, FDT için hacimli sübstitüe ftalosiyaninin daha etkili olduğu görülmüştür. Bu çalışma Gebze Teknik Üniversitesi BAP (G.T.Ü. BAP 2017-A102-20) tarafından desteklenmiştir.Photodynamic therapy (PDT) is a new approach developed as an alternative to traditional cancer treatment methods such as surgery, chemotherapy, or radiotherapy that are widely used today. The aim of this study is to investigate the photodynamic effects of specific phthalocyanines, which will be used for the first time in biomedical research, on human cancer cell lines. Since the phthalocyanines to be studied are with near-infrared (NIR) absorption, the activating light will be able to reach tumors in the human body at a long distance. This study is divided into two parts. In the first part, the heavy atom effect of the palladium was evaluated via the difference between palladium-containing phthalocyanine versus its zinc metal-containing phthalocyanine counterpart. Phthalocyanine with palladium is expected to be more efficient since its relatively higher singlet oxygen-producing capacity. In the second part, the photodynamic effect of substitution bulkiness of the phthalocyanines was studied with the expectation of more solubilization of the substituted compound. Cytotoxicity caused by photodynamic therapy of the subjected compounds was analyzed by MTT cell viability assay. The uptake of the compounds was analyzed by cell uptake assay. Morphological changes in the cells and nuclei of the cells caused by PDT were also studied. And finally, colony formation capacities of the PDT treated cells were evaluated. It was seen that palladium causes more effective photodynamic therapy than zinc. After PVP formulation, bulky substituted phthalocyanine is more beneficial for the treatment. This study was supported by Gebze Technical University BAP (G.T.Ü. BAP 2017-A102-20).