Σύνθεση και μελέτη φωτοενεργών οργανικών ενώσεων με πιθανές βιολογικές εφαρμογές

Abstract

Brain cancers, like glioblastoma multiforme (GBM), are practically incurable due to their location and their highly-aggressive nature. The current conventional radiation therapies, such as photodynamic therapy (PDT), which targets the photoactive molecules inside the tumors, have been clinically evaluated, but with non-satisfactory success. This is mainly due to the limited penetration of light into the tissue, the widespread proliferation of cancer cells and the fact that these methods are highly invasive, requiring open surgery. In this work, the design and synthesis of chemiluminescent-photoactive organic compounds based on luminol are described. N-acyl derivatives of luminol and isoluminol were synthesized and studied. Synthetic routes are based on the acylation of the free amino group of luminol and isoluminol, with chains (of various lengths) bearing phosphonium cations. In addition, an aryl alkyl substituted, mitotropic derivative of luminol was designed and synthesized. Subsequently, the synthesis and characterization of N-alkylated and N-acylated derivatives of 3-aminophthalic acid is being described, in order to study the mechanism of luminol’s chemiluminescence. Finally, a fullerene C60 derivative was designed and synthesized to study and evaluate its encapsulation in specially designed nanocages and moreover to study its chemical behavior - activity, being encapsulated, as well as its possible applications.

Οι στερεοί και μη προσβάσιμοι καρκινικοί όγκοι, μεταξύ των οποίων και αυτοί του εγκεφάλου, είναι πρακτικά μη θεραπεύσιμοι. Η χρήση θεραπειών που στηρίζονται στην ακτινοβόληση των εν λόγω όγκων μέσω της ενεργοποίησης φωτοενεργών μορίων που εντοπίζονται στον όγκο, όπως γίνεται στη φωτοδυναμική θεραπεία, έχουν αξιολογηθεί κλινικά, ωστόσο με περιορισμένη επιτυχία. Αυτό οφείλεται κυρίως στην περιορισμένη διείσδυση του φωτός στον ιστό, την εκτεταμένη διάχυση των καρκινικών κυττάρων, καθώς και στο ότι οι μέθοδοι αυτές είναι πολύ επεμβατικές απαιτώντας ανοικτή χειρουργική επέμβαση. Στην παρούσα ερευνητική εργασία, περιγράφονται ο σχεδιασμός και η σύνθεση χημειοφωταυγών, φωτοενεργών, μιτοτροπικών οργανικών ενώσεων με βάση τη λουμινόλη. Συντέθηκαν και μελετήθηκαν Ν-ακυλιωμένα παράγωγα λουμινόλης και ισολουμινόλης. Η σύνθεση τους στηρίχθηκε στην ακυλίωση της ελεύθερης αμινομάδας της λουμινόλης και της ισολουμινόλης, με κατάλληλα παράγωγα ανθρακικής αλυσίδας, τα οποία φέρουν φωσφονιακά κατιόντα. Επιπλέον, σχεδιάστηκε και συντέθηκε ένα άρυλο άλκυλο διυποκατεστημένο, μιτοτροπικό παράγωγο της λουμινόλης. Εν συνεχεία, περιγράφεται η σύνθεση και ο χαρακτηρισμός Ν-αλκυλιωμένων και Ν-ακυλιώμενων παραγώγων του 3-αμινοφθαλικού οξεός για τη μελέτη του μηχανισμού της χημειοφωταύγειας της λουμινόλης. Τέλος, σχεδιάστηκε και συντέθηκε ένα παράγωγο του φουλερενίου C60, με σκοπό να μελετηθεί και να αξιολογηθεί ο εγκλεισμός του σε ειδικά σχεδιασμένους νανοκλωβούς και επιπλέον να μελετηθεί η χημική συμπεριφορά – δραστικότητά του, όντας εγκλεισμένο καθώς και οι πιθανές εφαρμογές του.