Design racional de híbridos fluorescentes de cumarinas para aplicação em bioimageamento

Abstract

A partir de um design racional molecular foi possível a preparação de várias estruturas fluorescentes com alta aplicabilidade em diversas áreas da química biológica, sendo utilizadas principalmente em estudos de imageamento celular. Na respectiva tese de doutorado, foram sintetizados e caracterizadas, por diversas técnicas espectroscópicas e espectrométricas, oito exemplos de derivados de cumarinas inéditas. Após a caracterização dos produtos, realizou-se análises fotofísicas completas dos oito produtos, com o objetivo de elucidar o comportamento destas moléculas no estado excitado concluindo que todas as estruturas analisadas se provaram emissores estáveis. Cálculos de deslocamento de Stokes, rendimento quântico e lipofilicidade foram essenciais para se obter informações fotofísicas importantes e para a continuação dos estudos. Algumas destas estruturas apresentaram altos deslocamentos de Stokes (maiores que 100 nm) e altos valores de rendimento quântico, características fundamentais para aplicação em imageamento celular. Estudos teóricos foram realizados para comprovar o comportamento de estabilização no estado excitado de duas estruturas, destacando a molécula (BTD-NH-Cum), que apresentou uma alta estabilização por ICT e a molécula (Cum-NH-BTD) que se pode comprovar um mecanismo de estabilização local, apenas estabilizado pelo núcleo da cumarina. Estudos de viabilidade célula forma importantes para prever efeitos deletérios nas linhagens celulares estudadas, ambas as sondas tiveram uma viabilidade celular acima de 80%. Também foram realizados estudos quantitativos de intensidade de fluorescência e concluiu-se que o produto Cum-NH-BTD tem uma grande intensidade no canal azul ao passo que a BTD-NH-Cum tem uma fluorescência predominante no canal verde. Os compostos foram testados como sondas fluorescentes em estudos de imageamento celular, ambos os produtos apresentaram excelente fotoestabilidade (tanto em solução quanto em culturas celulares), sendo inclusive mais estável que a própria sonda comercial CellMask e uma enorme seletividade na membrana plasmática de todas as cinco linhagens celulares testadas (tanto em células vivas quanto em células fixada). Finalmente as sondas fluorescentes embriões de Zebrafish foram usados como modelos complexos para estudos de bioimageamento. Estes embriões foram seletivamente marcados na parte cerebral e na região dos sômitos (ricos em estruturas lipofílicas), indicando assim as vantagens das sondas em nível multicelular em comparação ao marcador comercial.