Chemical and photochemical properties of chloroharmine derivatives in aqueous solutions

Thermal and photochemical stability (ΦR), room temperature UV-vis absorption and fluorescence spectra, fluorescence quantum yields (ΦF) and lifetimes (τF), quantum yields of hydrogen peroxide (ΦH2O2) and singlet oxygen (ΦΔ) production, and triplet lifetimes (τT) have been obtained for the neutral and protonated forms of 6-chloroharmine, 8-chloroharmine and 6,8-dichloroharmine, in aqueous media. When it was possible, the effect of pH and oxygen concentration was evaluated. The nature of electronic transitions of protonated and neutral species of the three investigated chloroharmines was established using Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) calculations. The impact of all the foregoing observations on the biological role of the studied compounds is discussed.Fil: Rasse Suriani, Federico Ariel Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Denofrio, Maria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Yañuk, Juan Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Gonzalez, Maria Micaela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Wolcan, Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Seifermann, Marco. University of Mainz; AlemaniaFil: Erra Balsells, Rosa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Cabrerizo, Franco Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentin

Síntesis y caracterización de metil-β-carbolinas: estudios fotofísicos en medio acuoso y evaluación de su comportamiento como fotosensibilizadores frente a biomoléculas

Las β-carbolinas (βCs) son alcaloides heterocíclicos presentes en diferentes sistemas biológicos. A pesar de su amplia distribución, aún no se conoce, a ciencia cierta, cuáles son sus funciones biológicas. Se ha sugerido que ciertos derivados de βCs tendrían un rol protector (antioxidantes) en algunas patologías oftalmológicas. Participarían, además, en el desarrollo de diferentes patologías (alteraciones del sistema nervioso, afecciones de la piel, formación de tumores, etc). Se ha probado que, bajo irradiación UV-A, son capaces de desactivar virus y bacterias, o de inducir daño fotosensibilizado al ADN. Sin embargo, aún no se conocen en detalle los mecanismos de reacción involucrados en muchos de estos procesos. Tampoco hay información sobre la interacción entre los estados excitados de βCs y otros componentes celulares. Consecuentemente, el presente trabajo de tesis tuvo como objetivo desarrollar investigaciones, básicas e interdisciplinarias, que permitan comprender el rol de las βCs en los sistemas biológicos. En este sentido, se estudió las propiedades fotofísicas, fotoquímicas y fotosensibilizadoras, en medio acuoso, de metil-βCs; las cuales brindan información fundamental con el fin de elucidar aquellos procesos de importancia biológica en los cuales participan estas βCs metiladas, principalmente, procesos desencadenados por la radiación UV-A. En particular, se realizaron ensayos, in vitro, con el objeto de profundizar en el estudio de los procesos fotofísicos y fotoquímicos que tienen lugar bajo irradiación, con luz UV-A, en solución acuosa de ciertos derivados: (i) se sintetizaron y caracterizaron los estados electrónicos excitados de derivados metilados del βCs aromáticas, (ii) se evaluó la capacidad de producción de Especies Reactivas de Oxigeno (EROs), (iii) se estudió cuali y cuantitativamente los distintos modos de interacción con biomacromoléculas modelos (albumina de suero bovino y ADN doble cadena), y (iv) finalmente se estudió la fotosensibilización de ADN por metil-βCs.Facultad de Ciencias Exacta

Síntesis y caracterización de metil-β-carbolinas: estudios fotofísicos en medio acuoso y evaluación de su comportamiento como fotosensibilizadores frente a biomoléculas

Las β-carbolinas (βCs) son alcaloides heterocíclicos presentes en diferentes sistemas biológicos. A pesar de su amplia distribución, aún no se conoce, a ciencia cierta, cuáles son sus funciones biológicas. Se ha sugerido que ciertos derivados de βCs tendrían un rol protector (antioxidantes) en algunas patologías oftalmológicas. Participarían, además, en el desarrollo de diferentes patologías (alteraciones del sistema nervioso, afecciones de la piel, formación de tumores, etc). Se ha probado que, bajo irradiación UV-A, son capaces de desactivar virus y bacterias, o de inducir daño fotosensibilizado al ADN. Sin embargo, aún no se conocen en detalle los mecanismos de reacción involucrados en muchos de estos procesos. Tampoco hay información sobre la interacción entre los estados excitados de βCs y otros componentes celulares. Consecuentemente, el presente trabajo de tesis tuvo como objetivo desarrollar investigaciones, básicas e interdisciplinarias, que permitan comprender el rol de las βCs en los sistemas biológicos. En este sentido, se estudió las propiedades fotofísicas, fotoquímicas y fotosensibilizadoras, en medio acuoso, de metil-βCs; las cuales brindan información fundamental con el fin de elucidar aquellos procesos de importancia biológica en los cuales participan estas βCs metiladas, principalmente, procesos desencadenados por la radiación UV-A. En particular, se realizaron ensayos, in vitro, con el objeto de profundizar en el estudio de los procesos fotofísicos y fotoquímicos que tienen lugar bajo irradiación, con luz UV-A, en solución acuosa de ciertos derivados: (i) se sintetizaron y caracterizaron los estados electrónicos excitados de derivados metilados del βCs aromáticas, (ii) se evaluó la capacidad de producción de Especies Reactivas de Oxigeno (EROs), (iii) se estudió cuali y cuantitativamente los distintos modos de interacción con biomacromoléculas modelos (albumina de suero bovino y ADN doble cadena), y (iv) finalmente se estudió la fotosensibilización de ADN por metil-βCs.Facultad de Ciencias Exacta

DNA Oxidation Photoinduced by Norharmane Rhenium(I) Polypyridyl Complexes: Effect of the Bidentate N,N′-Ligands on the Damage Profile

ReI-polypyridyl complexes have interesting and distinctive photochemical and photosensitizing properties. This work describes the capability to induce (or photoinduce) DNA damage of three ReI-complexes with a naturally occurring alkaloid called norharmane (nHo) as ligand: [Re(CO)3(nHo)(L)]CF3SO3 where L=2,2′-bipyridine (ReBpy), phenanthroline (RePhen) or dipyrido[3,2-a:2′,3′-c]phenazine (ReDppz). The interaction of the complexes with DNA was investigated by steady-state and time-resolved spectroscopy. Data show that the mode and strength of interaction depend on the chemical structure of the bidentate ligand. The complexes show a major static contribution to the overall interaction, giving rise to the formation of noncovalent adducts with DNA, and the particular trend observed was RePhen>ReDppz>ReBpy. Photo-oxidation at the purine bases represents the major DNA damaging mechanism. RePhen also induces single-strand breaks in a yield similar to that of base damage, suggesting an additional photosensitizing pathway. We also performed the Ames test to evaluate the cytotoxic and mutagenic properties of both non-irradiated and photoexcited complexes. RePhen, but not the other complexes, turned out to be both toxic and phototoxic for the bacteria.Fil: Maisuls, Iván. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Cabrerizo, Franco Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: David Gara, Pedro Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; ArgentinaFil: Epe, Bernd. Johannes Gutenberg Universitat Mainz; AlemaniaFil: Ruiz, Gustavo Teodosio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentin

ropiedades fotofísicas y fotoquímicas de alcaloides de origen natural denominados γ-carbolinas : Aplicación de métodos quimiométricos para el análisis de resultados espectroscópicos

Propiedades fotofísicas y fotoquímicas de alcaloides de origen natural denominados γ-carbolinas. Aplicación de métodos quimiométricos para el análisis de resultados espectroscópicos.Universidad Nacional de La Plat

ropiedades fotofísicas y fotoquímicas de alcaloides de origen natural denominados γ-carbolinas : Aplicación de métodos quimiométricos para el análisis de resultados espectroscópicos

Propiedades fotofísicas y fotoquímicas de alcaloides de origen natural denominados γ-carbolinas. Aplicación de métodos quimiométricos para el análisis de resultados espectroscópicos.Universidad Nacional de La Plat

ropiedades fotofísicas y fotoquímicas de alcaloides de origen natural denominados γ-carbolinas : Aplicación de métodos quimiométricos para el análisis de resultados espectroscópicos

Propiedades fotofísicas y fotoquímicas de alcaloides de origen natural denominados γ-carbolinas. Aplicación de métodos quimiométricos para el análisis de resultados espectroscópicos.Universidad Nacional de La Plat

Photosensitized electron transfer within a self-assembled norharmane–2′-deoxyadenosine 5′-monophosphate (dAMP) complex

Norharmane is a compound that belongs to a family of alkaloids called β-carbolines (βCs). These alkaloids are present in a wide range of biological systems, playing a variety of significant photo-dependent roles. Upon UV-A irradiation, βCs are able to act as efficient photosensitizers. In this work, we have investigated the photosensitized oxidation of 2′-deoxyadenosine 5′-monophosphate (dAMP) by norharmane in an aqueous phase, upon UV-A (350 nm) irradiation. The effect of the pH was evaluated on both the interactions between norharmane and dAMP in the ground and electronic excited states, and on the dAMP photosensitized oxidation. A quite strong static interaction between norharmane and dAMP was observed, especially under those pH conditions where the protonated form of the alkaloid is present (pH < 7). Theoretical studies were performed to further characterize the static complex structure. The participation of reactive oxygen species (ROS) in the photosensitized reaction was also investigated and the photoproducts were characterized by means of UV-LDI-MS and ESI-MS. All the data provided herein indicate that electron transfer (Type I) within a self-assembled norharmane–dAMP complex is the operative mechanism in the dAMP photosensitization.Centro de Química Inorgánic

Albumin–Folate Conjugates for Drug‐targeting in Photodynamic Therapy

Photodynamic therapy (PDT) is based on the cytotoxicity of photosensitizers in the presence of light. Increased selectivity and effectivity of the treatment is expected if a specific uptake of the photosensitizers into the target cells, often tumor cells, can be achieved. An attractive transporter for that purpose is the folic acid receptor α (FRα), which is overexpressed on the surface of many tumor cells and mediates an endocytotic uptake. Here, we describe the synthesis and photobiological characterization of polar β‐carboline derivatives as photosensitizers covalently linked to folate‐tagged albumin as the carrier system. The particles were taken up by KB (human carcinoma) cells within &lt;90 min and then co‐localized with a lysosomal marker. FRα antibodies prevented the uptake and also the corresponding conjugate without folate was not taken up. Accordingly, a folate‐albumin‐β‐carbolinium conjugate proved to be phototoxic, while the corresponding albumin–β‐carbolinium conjugates without FA were nontoxic, both with and without irradiation. An excess of free folate as competitor for the FRα‐mediated uptake completely inhibited the photocytotoxicity. Interestingly, the albumin conjugates are devoid of photodynamic activity under cell‐free conditions, as shown for DNA as a target. Thus, phototoxicity requires cellular uptake and lysosomal degradation of the conjugates. In conclusion, albumin–folate conjugates appear to be promising vehicles for a tumor cell targeted PDT.Facultad de Ciencias Exacta

Chemical and photochemical properties of chloroharmine derivatives in aqueous solutions

Thermal and photochemical stability (ΦR), room temperature UV-vis absorption and fluorescence spectra, fluorescence quantum yields (ΦF) and lifetimes (τF), quantum yields of hydrogen peroxide (ΦH2O2) and singlet oxygen (ΦΔ) production, and triplet lifetimes (τT) have been obtained for the neutral and protonated forms of 6-chloroharmine, 8-chloroharmine and 6,8-dichloroharmine, in aqueous media. When it was possible, the effect of pH and oxygen concentration was evaluated. The nature of electronic transitions of protonated and neutral species of the three investigated chloroharmines was established using Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) calculations. The impact of all the foregoing observations on the biological role of the studied compounds is discussed.Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicada