Antimikrobiyal fotodinamik inaktivasyon uygulamasına yönelik asimetrik ftalosiyanin türevleri

Abstract

Fotodinamik terapi (PDT), ışığa duyarlılaştırıcıları (PS) aktive etmek ve reaktif oksijen türlerini (ROS) oluşturmak için hücrelerin belirli dalga boylarındaki ışıkla uyarılmasını içerir. Bu işlem esnasında bazı hücresel bileşenler geri dönüşü olmayan oksidatif zarara uğrayarak hücre ölümüne yol açar. Antimikrobiyal PDT (aPDT), gram-pozitif ve gram-negatif bakteriler, mantarlar, virüsler, parazitler de dahil olmak üzere hastalığa sebep olan çeşitli mikroorganizmalara karşı güçlü bir antimikrobiyal etki göstermektedir. Antibiyotiklerle karşılaştırıldığında aPDT dirence neden olmaz. Bu nedenle aPDT'nin antibiyotiklere karşı umut verici bir alternatif olduğu düşünülmektedir. 18 Delokalize ?-elektronlu tetrapirol heterosiklik halka olarak karşımıza çıkan ftalosiyaninler, aPDT'de PS olarak yaygın olarak çalışılan tetrapirolik türevlerden birisidir. Ftalosiyaninlerin (Pcs) fotofiziksel ve fotokimyasal özellikleri sübstitüe grup ve merkez metal iyonunun türüne göre değişiklikler gösterebilir. Zn(II) gibi diyamanyetik iyonlara sahip metaller yüksek triplet verimlere sahiptir. Bu nedenle ZnPc türevleri ikinci nesil PS olarak aPDT'de umut vaat etmektedir. Bakterilerin negatif yüklü hücre duvarı, katyonik Pc'nin genel olarak bakteriyel hücre alımını destekleyebildiğini ve aPDT etkisini arttırabildiğini göstermektedir. Ancak ftalosiyaninlerin yaygın kullanımını kısıtlayan en önemli sorunlardan biri, sulu ortamda düşük çözünürlüğe sahip olmalarıdır. Bu çözünürlük sorunu, ftalosiyanin yapısına katyonik gruplar, karboksilik asit grupları veya polioksoetilen gibi hidrofilik yan zincirlerin eklenmesiyle giderilebilmektedir. Bu tür modifikasyonlar, ftalosiyaninlerin biyomedikal uygulamalarda daha etkili bir şekilde kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Tez çalışmasında, sübstitüe grup olarak katyonik kuterner amin grubu ve polioksietilen zinciri içeren asimetrik (AB3) Zn(II) ftalosiyanin ve sübstitüe grup olarak karboksilik asit grubu ve yine polioksietilen zinciri içeren asimetrik (AB3) Zn(II) ftalosiyanin türevleri sentezlenmiş, çeşitli spektroskopik yöntemler kullanılarak yapıları aydınlatılmış ve fotofizikokimyasal özellikleri incelenmiştir. Ayrıca tez kapsamında sentezlenen kuaterner amin gruplu Zn(II) ftalosiyanin türevinin kitosan ile hidrojel formlarının hazırlanmasına yönelik çalışmalar ve aPDT çalışmaları yapılmıştır.Photodynamic therapy (PDT) involves the stimulation of cells with light at specific wavelengths to activate photosensitizers (PS) and generate reactive oxygen species (ROS). During this process, certain cellular components undergo irreversible oxidative damage, leading to cell death. Antimicrobial PDT (aPDT) exhibits strong antimicrobial activity against various pathogenic microorganisms, including gram-positive and gram-negative bacteria, fungi, viruses, and parasites. Compared to antibiotics, aPDT does not induce resistance. Therefore, aPDT is considered a promising alternative to antibiotics. 18 Phthalocyanines, which appear as tetrapyrrole heterocyclic rings with delocalized ?-electrons, are one of the widely studied tetrapyrrolic derivatives as PS in aPDT. The photophysical and photochemical properties of phthalocyanines (Pcs) may vary depending on the substituted group and the type of the central metal ion. Metals with diamagnetic ions such as Zn(II) have high triplet yields. Therefore, ZnPc derivatives show promise in aPDT as second generation PS. The negatively charged cell wall of bacteria suggests that cationic Pc can promote bacterial cell uptake in general and enhance the aPDT effect. However, one of the major problems limiting the widespread use of phthalocyanines is their low solubility in aqueous media. This solubility problem can be overcome by adding cationic groups, carboxylic acid groups or hydrophilic side chains such as polyoxoethylene to the phthalocyanine structure. Such modifications allow phthalocyanines to be used more effectively in biomedical applications. In this thesis, asymmetric (AB3) Zn(II) phthalocyanine derivatives containing a cationic quaternary amine group and a polyoxyethylene chain as substituted groups, and asymmetric (AB3) Zn(II) phthalocyanine derivatives containing a carboxylic acid group and a polyoxyethylene chain as substituted groups, were synthesized. Their structures were elucidated using various spectroscopic methods, and their photophysical and photochemical properties were examined. In addition, preparation of hydrogel forms of the synthesized Zn(II) phthalocyanine derivatives with quaternary amine groups with chitosan and aPDT studies were also carried out within the scope of this thesis.