Propriedades terapêuticas da díade luminescente de Ru(II): aplicações na inibição e monitoramento da agregação de proteínas amiloides e terapia fotodinâmica antibacteriana

dc.contributor.advisor1Carlos, Rose Maria
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1589143355309943
dc.contributor.authorPereira, Lorena Maria Borges
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7446682563393163
dc.date.accessioned2025-07-01T11:42:30Z
dc.date.issued2025-04-28
dc.description.abstractRu(II) metal complexes have attracted considerable attention for biological applications due to their photophysical and photochemical properties. These compounds stand out as luminescent probes and inhibitors of amyloid protein aggregation, as well as potential candidates for use as photosensitizers in antibacterial photodynamic therapy. The aim of this study was to investigate the properties of the Ru(phen)-naphthalenediimide dyad, [Ru(phen)2(pNDIp)]2+, in the aggregation mechanism of human islet amyloid polypeptide (hIAPP) and as a photosensitizer in antibacterial photodynamic therapy. In DMSO solution, the dyad is characterized by an intense absorption band in the ultraviolet region (λMÁX = 265 nm; ε = 83000 M-1.cm-1), typical of intraligand charge transfer (ILCT) transitions of unsaturated aromatic ligands, a structured band in the UV-visible region (300–400 nm) attributed to the naphthalenediimide aromatic core, and a broad absorption band in the visible region (λMÁX = = 450 nm; ε = 15300 M-1.cm-1), assigned to metal-to-ligand charge transfer transitions (MLCT, Ru,dπ → phen,π*), with an emission maximum at 610 nm (λMÁX = 450 nm).Transient absorption studies demonstrated that excitation of the {Ru(phen)3}2+ component of the [Ru(phen)2(pNDIp)]2+ dyad results in rapid electron transfer, generating an intermediate charge-separated excited state (CSS) {Ru3+(phen)2(pNDIp•⁻)}. The assignment of this species as the charge-separated state was confirmed by comparison with spectral features obtained via UV-vis spectroelectrochemistry using the first reduction potential of the {pNDIp} component of the dyad [Ru(phen)2(pNDIp)]2+, and by photolysis with 350 nm light. The dyad demonstrated the ability to monitor hIAPP aggregation kinetics via luminescence, exhibiting behavior similar to the ThT probe. Inhibition assays further revealed that the RupNDIp dyad inhibits the aggregation process of hIAPP in a concentration-dependent manner. Moreover, viability assays conducted in MIN-6 cell lines indicated that the dyad exhibits low cytotoxicity at concentrations ≤100 μM and, when applied in appropriate ratios relative to hIAPP concentration (10 µM), can reduce cytotoxic effects mediated by the fibrillar form of hIAPP. Photodynamic therapy assays against the Gram-negative bacterium Escherichia coli (E. coli) demonstrated the efficacy of the dyad (25 µM). Upon activation with blue light (450 nm), a 4.99 log10 reduction in bacterial viability was observed. These results are associated with additional key features of the compound, including its ability to generate singlet oxygen (1O2) while maintaining photochemical stability. Therefore, the results obtained in this work highlight the potential of the RupNDIp dyad as a versatile compound, exhibiting structural and spectroscopic properties favorable for biological applications.eng
dc.description.resumoComplexos metálicos de Ru(II) têm atraído considerável atenção para aplicações biológicas, devido às suas propriedades fotofísicas e fotoquímicas. Esses compostos se destacam como sondas luminescentes e inibidores da agregação de proteínas amiloides, bem como potenciais candidatos a fotossensibilizadores para terapia fotodinâmica antibacteriana. O objetivo deste trabalho foi investigar as propriedades da díade Ru(phen)-naftalenodiimida, [Ru(phen)2(pNDIp)]2+, no mecanismo de agregação da amilina humana (hIAPP) e como fotossensibilizador na terapia fotodinâmica antibacteriana. Em solução de DMSO, a díade é caracterizada por uma banda de absorção intensa na região ultravioleta (λMÁX = 265 nm; ε= 83000 M-1.cm-1), típica das transições internas de transferência de carga de ligantes aromáticos insaturados (ILCT), uma banda estruturada na região UV-vis (300-400 nm) atribuída ao centro aromático naftalenodiimida e uma banda de absorção larga na região do visível (λMÁX = 450 nm; ε= 15300 M-1.cm-1), atribuída às transições de transferência de carga do metal para o ligante (MLCT, Ru,dπ → phen,π*), apresentando máximo de emissão em 610 nm (λEX= 450 nm). Os estudos de absorção transiente demonstraram que a excitação da componente {Ru(phen)3}2+ da díade [Ru(phen)2(pNDIp)]2+ resulta em uma rápida transferência de elétrons, gerando o estado excitado intermediário de separação de cargas (CSS) {Ru3+(phen)2(pNDIp•⁻)}. A atribuição dessa espécie como o estado de separação de cargas foi confirmada por comparação com as características espectrais obtidas na espectroeletroquímica UV-vis utilizando o primeiro potencial de redução negativo da componente {pNDIp} da díade [Ru(phen)2(pNDIp)]2+ e por fotólise com luz de 350 nm. A díade demostrou capacidade de monitorar, por luminescência, a cinética de agregação da amilina humana, apresentando comportamento semelhante ao da sonda ThT. Os ensaios de inibição demonstraram ainda que a díade RupNDIp inibe o processo de agregação da amilina humana, apresentando um efeito dependente da concentração. Além disso, os ensaios de viabilidade realizados em linhagem celular MIN-6 evidenciaram que díade apresenta baixa citotoxicidade em concentrações ≤100 μM, e quando utilizada em proporções adequadas em relação à concentração amilina humana (10 µM) mostra capacidade de reduzir os efeitos citotóxicos mediados pela forma fibrilar da hIAPP. Os ensaios de terapia fotodinâmica contra a bactéria Gram-negativa Escherichia coli (E. coli) comprovaram a eficiência da díade (25 µM). Quando ativada com a luz azul (450 nm) verificou-se uma redução de 4,99 log10 da viabilidade bacteriana. Esses resultados estão associados a outras características importantes do composto, incluindo sua capacidade de gerar 1O2, enquanto mantém a estabilidade fotoquímica. Portanto, os resultados obtidos neste trabalho evidenciam o potencial da díade RupNDIp como um composto versátil, apresentando propriedades estruturais e espectroscópicas favoráveis a aplicações biológicas.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipId2021/04675-9
dc.identifier.citationPEREIRA, Lorena Maria Borges. Propriedades terapêuticas da díade luminescente de Ru(II): aplicações na inibição e monitoramento da agregação de proteínas amiloides e terapia fotodinâmica antibacteriana. 0025. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 0025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22260.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22260
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQ
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectDíade RupNDIp
dc.subjectAmilina ou polipeptídeo amiloide das ilhotas pancreáticas (hIAPP)
dc.subjectSonda luminescente
dc.subjectTerapia fotodinâmica antibacteriana
dc.subjectFotossensibilizador
dc.subjectRupNDIp dyadeng
dc.subjectAmylin or human islet amyloid polypeptide (hIAPP)eng
dc.subjectLuminescent probeeng
dc.subjectAntibacterial photodynamic therapyeng
dc.subjectPhotosensitizereng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.titlePropriedades terapêuticas da díade luminescente de Ru(II): aplicações na inibição e monitoramento da agregação de proteínas amiloides e terapia fotodinâmica antibacteriana
dc.title.alternativeTherapeutic properties of the luminescent Ru(II) dyad: applications in the inhibition and monitoring of amyloid protein aggregation and antibacterial photodynamic therapyeng
dc.typeTese

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