Implantação das técnicas espectroscópicas de Laser FlashFotólise e de fosforescência para estudos fotofísicos de sistemas porfirínicos e suas interações com biomoléculas e nanoestruturas
| Ano de defesa: | 2023 |
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Universidade Federal de Goiás
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Programa de Pós-graduação em Química (IQ)
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Instituto de Química - IQ (RMG)
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Resumo: | The photophysical characterization allows the assessment of processes following the phenomenon of light absorption, which is of interest for various applications, both in the field of materials chemistry and in photomedicine. This work aimed at the photophysical characterization of potential porphyrinic photosensitizers and their interaction with biomolecular systems and nanostructures. To achieve this, the spectroscopic techniques of Transient Absorption (or Laser Flash-Photolysis) and a Spectrophosphorimeter were implemented, and their usage protocols were established. With these techniques in operation, an alternative method for determining the triplet state formation yield and obtaining the singlet oxygen formation yield was proposed, fundamental properties for the characterization of photosensitizers. It was possible to investigate the interaction of water-soluble porphyrins with bovine serum albumin and verify that this interaction affects the triplet states lifetimes and singlet oxygen yields. These parameters were strongly influenced by the presence of oxygen and the porphyrin's location at the interaction sites in the protein structure. Another study conducted was the interaction of cationic porphyrins with manganese ferrite (FeMn2O4) anionic ferrofluids in which the interaction leads to the suppression of fluorescence and singlet oxygen (1O2) generation of the photosensitizers. Interestingly, this interaction is not predominantly governed by electrostatic interactions but mainly through chemsorptives and physisorptives interactions. Additionally, it was demonstrated that photothermal heating breaks the interaction with the nanostructure, restoring the photophysical properties of the photosensitizer, making this system a multifunctional nanostructure with luminescent and theranostics properties. |
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This work aimed at the photophysical characterization of potential porphyrinic photosensitizers and their interaction with biomolecular systems and nanostructures. To achieve this, the spectroscopic techniques of Transient Absorption (or Laser Flash-Photolysis) and a Spectrophosphorimeter were implemented, and their usage protocols were established. With these techniques in operation, an alternative method for determining the triplet state formation yield and obtaining the singlet oxygen formation yield was proposed, fundamental properties for the characterization of photosensitizers. It was possible to investigate the interaction of water-soluble porphyrins with bovine serum albumin and verify that this interaction affects the triplet states lifetimes and singlet oxygen yields. These parameters were strongly influenced by the presence of oxygen and the porphyrin's location at the interaction sites in the protein structure. Another study conducted was the interaction of cationic porphyrins with manganese ferrite (FeMn2O4) anionic ferrofluids in which the interaction leads to the suppression of fluorescence and singlet oxygen (1O2) generation of the photosensitizers. Interestingly, this interaction is not predominantly governed by electrostatic interactions but mainly through chemsorptives and physisorptives interactions. Additionally, it was demonstrated that photothermal heating breaks the interaction with the nanostructure, restoring the photophysical properties of the photosensitizer, making this system a multifunctional nanostructure with luminescent and theranostics properties.A caracterização fotofísica permite avaliar os processos subsequentes ao fenômeno de absorção da luz, o que é de interesse para diversas aplicações, tanto na área de química de materiais, quanto para a fotomedicina. Este trabalho teve como objetivos gerais a caracterização fotofísica de potenciais agentes fotossensibilizadores porfirínicos e sua interação com biomoléculas e nanoestruturas. Para isso, as técnicas espectroscópicas de Absorção Transiente (ou Laser Flash-Fotólise) e um Espectrofosforímetro foram implantados e seus protocolos de uso estabelecidos. Com tais técnicas em operação, foi proposto um método alternativo para determinação do rendimento de formação de estados tripletos e a obtenção do rendimento de formação de oxigênio singlete, propriedades fundamentais para caracterização de fotossensibilizadores. Foi possível investigar a interação de porfirinas hidrossolúveis com a albumina de soro bovino e verificar que essa interação afeta os tempos de vida de estados tripletos e os rendimentos de oxigênio singlete. Tais parâmetros se mostraram fortemente influenciados pela presença de oxigênio e localização das porfirinas dos sítios de interação na estrutura da proteína. Outro estudo realizado foi a de interação de porfirinas catiônicas com ferrofluidos aniônicos de ferrita de manganês (FeMn2O4) no qual a interação leva a supressão da fluorescência e da geração de oxigênio singlete (1O2) dos fotossensibilizadores e, curiosamente, esta interação não é governada majoritariamente por interações do tipo eletrostáticas, mas, principalmente, via interações quimiossortivas e fisissortivas. Além disso, foi demonstrado que o aquecimento fototérmico quebra a interação com a nanoestrutura, restaurando as propriedades fotofísicas do fotossensibilizador, tornando assim este sistema uma nanoestrutura multifuncional com propriedades luminescentes e teranósticas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de GoiásPrograma de Pós-graduação em Química (IQ)UFGBrasilInstituto de Química - IQ (RMG)Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessLaser flash-fotóliseOxigênio singleteTerapia fotodinâmicaBiomoléculasNanoestruturasLaser flash photolysisSinglet oxygenPhotodynamic therapyBiomoleculesNanostructuresCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAImplantação das técnicas espectroscópicas de Laser FlashFotólise e de fosforescência para estudos fotofísicos de sistemas porfirínicos e suas interações com biomoléculas e nanoestruturasLaser flash photolysis and phosphorescence spectroscopic techniques implatation to photophysical studies of porphyrins systems and its interactions with biomolecules and nanostructruresinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFGinstname:Universidade Federal de Goiás (UFG)instacron:UFGORIGINALTese - Eli Silveira Alves Ducas - 2024.pdfTese - Eli Silveira Alves Ducas - 2024.pdfapplication/pdf7742656http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/3422dfed-0fb7-4411-bbfe-b024e6b8b0e9/download8c546ea4cc2d30245f42bcff5c0c1e08MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/9aad3baa-61b5-46b9-84cf-b9843e132996/download4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/de3cc836-704f-4850-aab5-8e565ea833f0/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52tede/134792024-10-03 12:17:02.021http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalopen.accessoai:repositorio.bc.ufg.br:tede/13479http://repositorio.bc.ufg.br/tedeRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.bc.ufg.br/tedeserver/oai/requestgrt.bc@ufg.bropendoar:oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/12342024-10-03T15:17:02Repositório Institucional da UFG - Universidade Federal de Goiás (UFG)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 |
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