Aggregation effects on energy transfer between chloroaluminum phthalocyanine and graphene oxide

Abstract

Entre as doenças humanas mais fatais, o câncer se destaca pelo caráter agressivo, levando a tratamentos invasivos. A busca por opções alternativas de complementação a estes tratamentos levou ao desenvolvimento das terapias fotodinâmica (PDT) e fototérmica(PTT). A PDT é baseada na combinação de agentes fotossensibilizadores que ao serem expostos a um comprimento de onda específico no qual o agente absorva luz, estimulam a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), que, por sua vez, induzem morte celular por estresse oxidativo. Neste contexto, o agente fotossensibilizador se sobressai em PDT devido a sua capacidade de produzir ROS e sua alta compatibilidade com as plataformas biológicas de transporte. Por outro lado, a PTT se baseia na combinação de agentes fototérmicos que ao absorverem luz aumentam a temperatura do meio, gerando morte celular. Tratando-se de PTT, o óxido de grafeno (OG) é constantemente utilizado como agente fototérmico devido a sua alta capacidade de absorção na faixa de energia do infravermelho próximo. A combinação de ambos os tratamentos pode ser promissora, visto que ambos os efeitos podem ser complementares. Tais combinações foram de fato experimentalmente investigadas, porém houve a constatação de um efeito de atenuação do sinalde emissão do agente do PDT, impedindo a produção de ROS. Neste trabalho, simulamos a dinâmica de excitons entre homodímeros e heterodímeros de AlClPc e OG por meio de transferência Förster, usando uma combinação de teoria do funcional densidade (DFT) e Monte Carlo Cinético (KMC). A análise revela que o mecanismo de Förster age como um processo que compete com a fotoluminescência da ftalocianina, podendo afetar negativamente a produção de ROS. Implementamos um modelo de agregação molecular que justificasse a ocorrência de transferência de energia indesejada entre moléculas de AlClPc. Resultados da dinâmica molecular envolvida entre os dois compostos permitiram caracterizar o óxido de grafeno em termos de sua estrutura eletrônica sem qualquer cálculo ab-initio, ou seja, com uma abordagem top-down.