Desenvolvimento de novos sensores de ph fluorescentes derivados do borodipirrometeno (bodipy) visando aplicação em biologia celular

bibo.pageEnd92
dc.contributor.advisor1Rezende, Lucas Cunha Dias de
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000240953135
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6353284950167322
dc.contributor.authorOliveira, Rebeca Lirio de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-7990-6646
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5923992777720311
dc.contributor.referee1Carvalho, Hernandes Faustino de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-3080-9447
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7329430744325373
dc.contributor.referee2Silva, André Romero da
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-1497-6093
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3079774974302460
dc.date.accessioned2024-05-30T00:50:37Z
dc.date.available2024-05-30T00:50:37Z
dc.date.issued2021-12-15
dc.description.abstractFluorescent pH sensors are an important tool to monitor several processes in living cells. However, the development of new sensors with optimized photphysical properties is still necessary. In view of BODIPY’s favorable photophysical features and their chemical versatility, these probes are widely used for the development of these sensors. However, many of these developed sensors are based on less affordable methylated pyrrolic starting materials. Therefore, in this work we propose to characterize the spectroscopic properties of three groups of non-methylated BODIPYs functionalized in position 3 as pH sensors – 3-benzylamino, 3-(pyridin-3-yl) and 3 (4- aminophenyl) BODIPYs – and explore its application in cellular biology. For this purpose, fluorimetric and spectroscopic titrations were performed, and, through sigmoidal curve adjustments, the pKa was determined. To explore the application in cellular biology, a MTT assay was performed for compounds that showed sensitivity to pH. Two of the investigated compounds, those with benzylamino in position 3 as the recognition site (compounds 2 and 5), showed red-shifted emission with a ratiometric change, low cytotoxicity, and an applicable pH range of 3.6 to 5.7, suggesting a possible useful application as lysosomal sensors. The sensing mechanism was investigated and possible intramolecular charge transfer state (ICT) was inferred a for these compounds. Two other compounds showed fluorescence change with the pH, the 3-(4-aminophenyl) BODIPYs (compounds 14 and 15), which presented an OFF/ON application in a more acidic range, from pH 1.5 to 4.5. Through spectral properties and theoretical calculations, it was assumed that the fluorescence quenching was due to PET reactions. Microscopy analysis are in progress for compounds that exhibit pH sensitivity and are part of the continuation of this project.
dc.description.resumoSensores de pH fluorescentes são uma ferramenta importante para monitorar diversos processos em meio celular. No entanto o desenvolvimento de novos sensores ainda se faz necessário na busca de estruturas moleculares com propriedades fotofísicas cada vez mais vantajosas. Visto que fluoróforos derivados do borodipirrometeno (BODIPY) apresentam características vantajosas, tanto fotofísicas como químicas, eles têm sido aplicados para esse fim. Entretanto, a maior parte dos sensores de pH derivados do BODIPY são baseados em estratégias sintéticas provenientes de pirróis metilados, encarecendo o processo de obtenção desses sensores. Portanto, neste trabalho foi realizada a caracterização fotofísica de novos sensores de pH fluorescentes de derivados BODIPYs não metilados funcionalizados na posição 3 por três grupos aminos diferentes (benzilamino, piridin-3-il e 4-aminofenil). Para isso foram realizadas titulações espectrométricas e fluorimétricas e através de ajustes sigmoidais da curva foi efetuado o cálculo do pKa. Dentre os BODIPYs caracterizados quatro apresentaram uma boa sensibilidade ao pH, sendo também investigada a citotoxicidade desses fluoróforos, visando aplicação em biologia celular. Desses compostos que se mostraram sensores de pH dois são derivados 3-benzilamino BODIPYs (compostos 2 e 5) e como apresentaram alta viabilidade celular em ensaios de 72 horas, um comprimento de absorção e emissão relativamente longos e uma faixa aplicável de pH 3,6 a 5,7, se espera uma possível aplicação como sensores lisossomais. Esses sensores também apresentaram uma variação ratiométrica do espectro de fluorescência, o que é uma vantagem para aplicação celular. Um estudo das mudanças produzidas foi realizado e se inferiu uma sensibilidade ao pH devido a existência de dois estados de transferência de carga intramolecular fotoinduzida (ICT) distintos e radiativos, uma para a molécula protonada e outro para ela desprotonada. Os outros dois compostos sensíveis ao pH foram os 3-(4-aminofenil) BODIPYs (compostos 14 e 15) que apresentaram uma aplicação em uma faixa mais ácida, de pH de 1,5 a 4,5. Através das mudanças espectrais e dos cálculos teóricos se presumiu que a supressão de fluorescência foi devida a reações de transferência de elétrons fotoinduzidas (PET). Ensaios de microscopia estão em andamento para compostos que apresentaram sensibilidade ao pH, sendo parte da continuação desse projeto.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/15445
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Bioquímica
dc.publisher.departmentCentro de Ciências da Saúde
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Bioquímica
dc.rightsopen access
dc.subjectFluorescência
dc.subjectBODIPY
dc.subjectsensores
dc.subjectespectroscopia
dc.subjectbiologia celular
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqFarmacologia Bioquímica e Molecular
dc.titleDesenvolvimento de novos sensores de ph fluorescentes derivados do borodipirrometeno (bodipy) visando aplicação em biologia celular
dc.title.alternativeDevelopment of new fluorescent pH sensors derived from borodipirromethene (BODIPY) for application in cell biology
dc.typemasterThesis

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