Estructuras moleculares formadas por Porfirinas y Fullereno C60 con aplicaciones en la inactivación fotodinámica de microorganismos

Abstract

El descubrimiento de los antibióticos planteó la creencia de que las enfermedades microbiológicas se reducirían gradualmente hasta un nivel en el que ya no tendrían un grave impacto en la salud humana. Sin embargo, en la actualidad el tratamiento de enfermedades infecciosas está siendo cada vez más cuestionado por los rápidos cambios evolutivos de los microorganismos, el gran número de patógenos encontrados y por la aparición continua de cepas resistentes a múltiples fármacos. Como consecuencia, ciertas infecciones que en el pasado podían ser tratadas fácilmente, hoy conducen a una mayor morbilidad y ponen en riesgo la vida de un paciente incluso en un ambiente hospitalario. En este sentido, la inactivación fotodinámica (PDI) podría brindar una solución a este problema. Así, en este trabajo de tesis se sintetizaron cuatro díadas porfirinas-fullereno C60, TCP-C60, TCP-C604+, TAP-C60 y TAP-C604+ como fotosensibilizadores eficientes para la PDI. Los espectros de absorción mostraron una interacción débil entre los monómeros en el estado fundamental, donde la porfirina actúa como una antena atrapadora de energía. Mientras que la emisión de fluorescencia revela una desactivación del estado excitado de la porfirina por parte del fullereno C60. Estudios de fotólisis en estado estacionario con un aceptor y un dador de electrones, indican que las díadas forman un estado de separación de carga fotoinducido en un solvente polar. Los resultados cinéticos con diferentes sustratos y distintos atrapadores de especies reactivas de oxígeno demuestran que las díadas actúan mediante un mecanismo de acción fotodinámico tipo I o II en función de la polaridad del microambiente donde se localizan. Estudios de PDI in vitro con la bacteria Gram positiva Staphyloccocus aureus muestran que las díadas catiónicas producen una mayor inactivación. Para los cultivos tratados con 5 μM de TCP-C604+ y 30 min de irradiación, la eficiencia superó un 99,998% de inactivación. Por otro lado, se logró una erradicación completa de S. aureus incubada con 0,5 μM de TAP-C604+ y 5 min de irradiación. También se llevaron a cabo estudios con la bacteria Gram negativa Escherichia coli. Se encontró que TCP-C604+ fue poco efectiva, mientras que TAP-C604+ produjo una inactivación del 99,9999% para las células tratadas con 1 μM del fotosensibilizador y 15 min de irradiación. Por lo tanto, TAP-C604+ es una molécula muy efectiva para la PDI de bacterias Gram positivas y Gram negativas. Por todas las ventajas que posee la PDI, es probable que en un futuro se convierta en una opción terapéutica convencional. Sin embargo, este tipo de tratamiento está en pleno desarrollo y aunque muchos fotosensibilizadores ya han sido evaluados in vitro, es necesario continuar con las investigaciones in vivo para que esta terapia llegue a las fases clínicas y luego al paciente.Por otro lado, se busca el desarrollo de superficies con fotosensibilizadores inmovilizados, con el objetivo de alcanzar la esterilidad de distintas áreas. Esto se debe a que en los últimos tiempos, ha disminuido la susceptibilidad de diferentes microbios a los biocidas más comúnmente utilizados en los procesos de desinfección de superficies. Este hecho ha dado lugar a la generación de cepas microbianas resistentes a múltiples fármacos siendo las responsables de numerosas infecciones intrahospitalarias. Así, se construyeron diferentes películas sobre superficies mediante la deposición electroquímica de díadas y porfirinas sustituidas por grupos capaces de formar polímeros mediante voltametrías cíclicas. Se detectó que las mismas generan especies reactivas de oxígeno cuando son irradiadas con luz visible. Las superficies poliméricas resultaron eficientes para inactivar tanto S. aureus (99,97%) y E. coli (99,98%) en estado planctónico, como así también, biopelículas de S. aureus (99,97%). Por lo tanto, esta nueva tecnología podría ser empleada para la construcción de superficies asépticas.