Οπτικός χαρακτηρισμός και βιολογική αξιολόγηση φωτοενεργοποιούμενων παραγώγων κουρκουμίνης για αντικαρκινική θεραπεία

Abstract

Η Φωτοδυναμική Θεραπεία αποτελεί μια σύγχρονη, μη επεμβατική θεραπευτική μέθοδος για την αντιμετώπιση νεοπλασματικών, προκαρκινικών και μη κακοήθων παθήσεων. Η αρχή λειτουργίας της βασίζεται στη συνδυαστική δράση τριών επιμέρους μη τοξικών παραγόντων: ενός φωτοευαισθητοποιητή, μιας μη ιοντίζουσας ακτινοβολίας κατάλληλου μήκους κύματος και του μοριακού οξυγόνου των ιστών. Κατά τη φωτοδιέγερση του φωτοευαισθητοποιητή, ενεργοποιούνται φωτοχημικές αντιδράσεις Τύπου Ι και Τύπου ΙΙ που οδηγούν στην παραγωγή κυτταροτοξικών δραστικών μορφών οξυγόνου (ROS), επάγοντας τον κυτταρικό θάνατο μέσω νέκρωσης, απόπτωσης ή αυτοφαγίας. Καθοριστική προϋπόθεση για τη βελτιστοποίηση της κλινικής αποτελεσματικότητας της μεθόδου είναι η ανάπτυξη νέων φωτοευαισθητοποιητών με ευνοϊκές φωτοφυσικές ιδιότητες, υψηλή παραγωγή ROS και ελάχιστη τοξικότητα απουσία φωτός. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο φασματοσκοπικός χαρακτηρισμός, η μελέτη των φωτοφυσικών και φωτοχημικών ιδιοτήτων, καθώς και η in vitro βιολογική αξιολόγηση δύο νέων συνθετικών παραγώγων της κουρκουμίνης: της EDL-5, η οποία διαθέτει ασύμμετρο μονοκαρβονυλικό σκελετό συζευγμένο με φερροκένιο, και της ένωσης C1, μιας συμμετρικής μονοκαρβονυλικής δις-χαλκόνης. Ο σχεδιασμός και η σύνθεση των ενώσεων πραγματοποιήθηκαν από την Δρ. Μαρίνα Σαγνού, Ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Βιοεπιστημών & Βιοεφαρμογών, του Εθνικού Κέντρου Έρευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος». Στο πειραματικό μέρος, μελετήθηκαν αρχικά τα φάσματα απορρόφησης, καθώς και τα φάσματα εκπομπής φθορισμού και διέγερσης των δύο ουσιών. Ακολούθως, εξετάστηκε η φωτοχημική τους σταθερότητα μέσω πειραμάτων φωτοκαταστροφής και η ικανότητα παραγωγής ελευθέρων ριζών σε διάλυμα PBS (φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα άλατος) με τη χρήση του φθορίζοντος ιχνηθέτη. Τέλος, η σκοτεινή τοξικότητα και η φωτοδυναμική αποτελεσματικότητα των ενώσεων αξιολογήθηκαν in vitro σε ανθρώπινα κύτταρα επιδερμικού καρκινώματος (σειρά A431), 24 ώρες μετά την ακτινοβόληση. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν υψηλή απορροφητικότητα και για τις δύο ουσίες. Η EDL-5 παρουσίασε μετρήσιμο φθορισμό ενώ η C1 δεν εμφάνισε φθορισμό και επέδειξε σημαντικά χαμηλότερη παραγωγή ROS. Σε βιολογικό επίπεδο, η EDL-5 επέδειξε χαμηλή τοξικότητα απουσία φωτός. Κατά τη φωτοενεργοποίησή της στα 10 μM, προκάλεσε ισχυρή, δοσοεξαρτώμενη φωτοτοξικότητα στα κύτταρα A431. Στον αντίποδα, η C1 παρουσίασε υψηλή σκοτεινή τοξικότητα ήδη από τα 3 μM και περιορισμένη φωτοδυναμική δράση. Συμπερασματικά, οι δυο ουσίες χρήζουν άξιες περαιτέρω μελέτης, με την EDL-5 να υπερέχει σαφώς της C1 ως φωτοευαισθητοποιητής.