Novel strategies for singlet molecular oxygen o2(1δg) generation and detection in cells

  1. Bresolí Obach, Roger
Dirixida por:
  1. Santi Nonell Marrugat Director
  2. Rubén Ruiz González Director

Universidade de defensa: Universitat Ramon Llull

Fecha de defensa: 28 de setembro de 2018

Tribunal:
  1. Carme Brosa Ballesteros Presidente/a
  2. Jordi Abellà Secretario/a
  3. Dolores Velasco Castrillo Vogal
  4. Flor Rodríguez Prieto Vogal
  5. Vincent Francesc Soler Selva Vogal

Tipo: Tese

Teseo: 572325 DIALNET

Resumo

En esta tesis se han utilizado distintas estrategias para obtener el control en la producción y detección de diferentes especies reactivas de oxígeno (ROS), especialmente para el oxígeno singlete (1O2). En la primera parte de la tesis, el enfoque principal consiste en entender la generación de ROS e intentar potenciar su efecto. En primer lugar, demostramos que la modificación de distintos fotosensibilizadores, añadiendo un catión de trifenilfosfonio como elemento diana, produce derivados con una excelente actividad fotoantimicrobiana contra bacterias Gram-positivas (S. aureus y E. faecalis). En segundo lugar, descubrimos una serie de nuevos aspectos de la reacción de "-phenyl quenching" por derivados de 9-fenilfenalenona. La fototoxicidad de estos derivados ya se encuentra mencionada en el libro: "el origen de las especies" de C. Darwin. También se sugiere una vía metabólica mediada por la reacción BPQ en la biosíntesis de los pigmentos vegetales derivados de fluorenonas. Además, si el grupo fenilo es sustituido por otros grupos arilos, se observan diferencias en la reacción de BPQ. En tercer lugar, se ha demostrado que distintas antraquinonas de origen natural inducen fototoxicidad en biofilms de C. tropicalis debido a la generación de O2•, teniendo el 1O2 un rol menor. En cuarto lugar, se demuestra que el fármaco antitumoral Doxorubicina produce cantidades significantes de 1O2, pero se reduce su generación cuando se compleja con el ADN. En quinto lugar, se ha estudiado el efecto de adsorción o unión covalente de un fotosensibilizador a nanopartículas mesoporosas de sílice. Además, se han derivatizado para añadir elementos diana. Sexto y último, se han estudiado las propiedades fotoquímicas de una nueva diada que contiene un bromo-bodipy como fotosensibilizador y trampa química de ROS (que desactiva la capacidad del bromo-bodipy para generar 1O2). Una vez oxidada la trampa química, la diada recupera la capacidad para generar 1O2 y causar daño celular. Se observan diferentes propiedades foto-antitumorales de esta diada en función del estrés celular o de la localización celular. La segunda parte de la tesis, se ha centrado en la detección de ROS. En primer lugar, se han diseñado, sintetizado y caracterizado nanosondas fluorescentes para la detección de 1O2 en sistemas biológicos. La nanovehiculización elimina algunas de las limitaciones de las distintas sondas fluorescentes de 1O2. En este sentido, varias sondas tales como SOSG, ADPA o furilo-vinilo-naftooxazol se han unido covalentemente a nanopartículas utilizando distintas cadenas espaciadoras para optimizar su reactividad frente 1O2. A diferencia de cuando se encuentran libres en solución, las nanosondas son fácilmente internalizadas por células eucariotas y procariotas y se minimiza la interacción con proteínas (como por ejemplo con la albúmina de suero bovino). Las distintas nanosondas responden al 1O2 generado intracelular. Como prueba de concepto, también se ha desarrollado una nanosonda fluorescente para la detección no selectiva de ROS, basada en 2',7'-diclorodihidrofluoresceina. En segundo lugar, se ha caracterizado la estructura y reactividad de la sonda fluorescente: CellROX Deep Red. En tercer lugar, se ha desarrollado la primera sonda de optoacústica para la detección de ROS basada en la oxidación de la tetrametilbenzidina. Se ha logrado detectar 1O2 producido por bacterias emprando tal sonda. Finalmente, y como prueba de concepto, se ha diseñado un "self-reporter" nanofotosensibilitzador. El nanosistema es capaz de producir y detectar 1O2 simultáneamente. Este nanodispositivo ha sido utilizado con éxito para la fotoinactivación de S. aureus, observándose una correlación entre el cambio de fluorescencia de la sonda y la muerte bacteriana.