BIOCOMPOZITE CU PORFIRINE CU APLICABILITATE IN TERAPIA FOTODINAMICA A TUMORILOR MALIGNE CUTANATE

REZULTATE

I.Studiu fundamental tehnico-stiintific privind elaborarea bionanocompozitelor cu chitosan

S-au obtinut date despre:

             unele caracteristici optice determinate prin spectroscopie UV-VIS si IR a filmelor de chitosan functionalizate, ca parte din metodele de investigare a filmelor de chitosan functionalizate cu porfirine si alte principii active de tip porfirinic pentru PDT;

                 fotosensibilizatorul optim si date despre raspunsul celulei la terapia fotodinamica;

                 lumina si sursele de lumina pentru PDT, transportul si localizarea fotosensibilizatorilor in tesuturi, acestia fiind preluati selectiv de catre tesuturile tumorale, fapt explicabil prin proprietatile acestora;

                 testele in vitro care se vor utiliza, liniile celulare folosite (HeLa si WM35 linii tumorale de carcinom cervical, respectiv melanom);

                 determinarea tipului de moarte celulara care se va face prin metoda imunocitochimica prin care se va stabili procentul de celule vii, celule in apoptoza timpurie  si celulele in apoptoza avansata sau necroza (PI pozitive).

II. Sinteza, caracterizarea, si testarea preliminara a  biocompozitelor multifazice pe baza de chitosan cu porfirine, cu aplicatii in terapia fotodinamica a tumorilor maligne cutanate

 

Studiile preliminare reflecta faptul ca, compusul TSPP, influenteaza activitatea fotodinamica a acestor hidrogelurilor pe baza de chitosan. Utilizarea GC la trei concentratii de GC, 0.5, 1, si 2%, au aratat ca numai 1% GC a fost eficienta in laser imunoterapie. Modul de agregare este puternic dependent de pH: supraetajarea (H-tip) predomina la conditii slab acide (pH 4.8-6.8) iar cea deformata (J-tip) la pH 2.5. La valori intermediare de pH (3.6) ambele forme de agregate au fost detectate. O cantitate mare de chitosan (>0.05 mmol l^-1) desface H-agregatele formand complecsi monomerici porfirina-chitosan (pH 3.6-6.8), in timp ce agregatele de tip J (pH 2.5) sunt stabile chiar la concentratii mari de chitosan.

 

 

 

III. Studii si experimente de terapie fotodinamica utilizand biocompozite chitosan/porfirine si precursori de porfirine.

Activitati support privind incadrarea cercetarilor in directiile si strategiile europene de dezvoltare a medicinei innovative

- efectul terapiei fotodinamice asupra culturilor celulare normale şi tumorale, utilizând ca şi fotosensibilizatori acidul 5-aminolevulinic (5-ALA) şi 5,10,15,20-tetra-(p-sulfonato-fenil)-porfirina (TSPP).

- evaluarea citotoxicitatii chitosanului asupra culturilor studiate, efectuând, in prealabil, testul de viabilitate pe culturi de fibroblaşti umani normali şi s-a urmărit efectul administrării concomitente a chitosanului cu agenţii fotosensibilizatori asupra culturilor celulare iradiate.

- prezentarea detaliata si argumentata a rezultatelor partiale ale cercetarilor in ce priveste efectul terapiei fotodinamice cu diverse substante cu rol de  fotosensibilizatori sub forma de compozite cu chitosan, pe culturi celulare stabilizate, fiind analizat rolul patrunderii substantei fotosensibilizatoare in celula, raspunsul diferitelor linii celulare la tratamentul fotodinamic prin prisma procentului de supravietuire si a tipului de moarte celulara.

- studiu experimental asupra TSPP cuplat cu chitosan si chitina, caracterizarea analitica a acestor biomateriale, si testarea acestora pe culturi de celule.

- abstractele lucrarilor diseminate de catre partenerii implicati in proiect, coroborarea rezultatelor si stabilirea strategiei imediate de diseminare a rezultatelor in reviste cotate ISI.

- organizarea unui workshop cu participarea partenerilor si a unor invitati interesati in dezvoltarea unor cercetari corelate cu tema actuala si au fost discutate directiile de dezvoltare in terapia fotodinamica a cancerului la nivel european, ca si strategia si normele europene privind testele de biocompatibilitate, metodele si standardele de caracterizare a materialelor cu aplicatii in medicina si strategia si normele europene privind metodele si standardele de biocompatibilitate a materialelor cu aplicatii in medicina.

IV.  Metode de sinteza, caracterizare, si testare a biocompozitelor cu porfirine cu aplicabilitate in terapia fotodinamica a tumorilor maligne cutanate

 

- Raportul de cercetare prezinta metode de laborator pentru prepararea si  caracterizarea hidrogelurilor de chitosan si compusi de tip celulozic ca vehicole/suporti pentru substantele de fotosensibilizare in PDT.

- Sunt prezentate  metode  de investigari structurale, analize fizico-chimice, teste de rezistenta la agenti chimici a preparatelor farmaceutice tip biocompozite pe baza de chitosan cu posibile aplicatii in PDT pentru afectiuni dermatologice maligne.

- Se descriu modalitatile de sinteza rezultate in urma studiului datelor de literatura, rezultand ca tetraarilporfirinele se obtin cu randamente satisfacatoare prin condensarea pirolului cu aldehide aromatice substituite. De aceea, intr-o prima faza au fost sintetizate cateva benzaldehide substituite, dupa care s-au preparat atat bazele libere cat si complecsii metalici ai acestor porfirine.

- Sunt prezentate metodele si rezultatele privind testarea eficientei meso-tetra-(p-metoxifenil) porfirinei si a compozitului lor cu chitosan in terapia fotodinamica a cancerului (PDT) pe culturi de keratinocite recoltate de la pacienti cu carcinom spinocelular si bazocelular. Testarea in vivo si in vitro a eficientei meso-tetra-(p-metoxifenil) porfirinei si a complecsilor sai cu Zn, Cu, Co, si, respectiv, a compozitului lor cu chitosan in terapia fotodinamica a cancerului (PDT). Au fost studiate pe doua linii celulare, ambele tumorale, HeLa (carcinom de col uterin) si WM35 (linie primara de melanom), activitatea fotodinamica a 5,10,15,20 tetrametoxifenil porfirinei (TMP) si a complexului acestuia cu Zn (ZnTMP).

V.  Metode de testare a eficientei, a biocompatibilitatii, si a efectelor utilizarii compozitelor cu porfirine in terapia fotodinamica a tumorilor maligne cutanate

 

 

- Raportul de cercetare prezinta metoda de laborator pentru prepararea si caracterizarea ansamblelor supramoleculare de porfirine cu clorura de tris-bipiridil-ruteniu, ca substante de fotosensibilizare in PDT. Sunt prezentate metode de investigari structurale, prin spectroscopie UV-VIS si spectrofluorimetrie a preparatelor farmaceutice tip biocompozite pe baza de chitosan cu porfirine cu posibile aplicatii in PDT pentru afectiuni dermatologice maligne.

- S-a stabilit modul de utilizare a filmelor de chitosan cu porfirine pentru testarea eficientei lor in tratarea prin terapie fotodinamica a tumorilor maligne cutanate. Sunt prezentate metodele optime de realizare a preparatelor farmaceutice cu chitosan si porfirine sub forma de geluri, filme sau nanoparticole, pentru realizarea de teste invitro si invivo.

- S-au continuat studiile (pe doua linii celulare, ambele tumorale, HeLa -carcinom de col uterin, si WM35-linie primara de melanom), privind activitatea fotodinamica a 5,10,15,20 tetrametoxifenil porfirinei (TMP) si a complexului acestuia cu Zn (ZnTMP).

Produse finale:

1. Diclorura de meso-tetrafenilporfirinat de Zr (IV), a meso-tetra(p-hidroxifenil) porfirinei si a tetra-sulfonato-fenil porfirina

2. Compozite pe baza de  chitosan/materiale celulozice cu porfirine pentru PDT in afectiuni tumorale cutanate

3. Preparate farmaceutice tip biocompozite pe baza de chitosan cu posibile aplicatii in PDT pentru afectiuni dermatologice maligne

 

METODE/TEHNICI,MECANISME

1. Metode de obţinere a diclorurii de meso-tetrafenilporfirinat de Zr (IV), a meso-tetra(p-hidroxifenil) porfirinei si a tetra-sulfonato-fenil porfirinei

2. Metode de caracterizare (UV-vis, FT-IR, 1H-NMR, RX) a diclorurii de meso-tetrafenilporfirinat de Zr (IV), a meso-tetra(p-hidroxifenil) porfirinei si a tetra-sulfonato-fenil porfirinei

3. Metode de caracterizare a compozitelor chitosan/materiale celulozice cu porfirine pentru PDT in afectiuni tumorale cutanate

4. Elaborarea metodelor de laborator pentru formularea biocompozitelor cu porfirine cu aplicabilitate in PDT

5. Investigari structurale, analize fizico-chimice, teste de rezistenta la agenti chimici a preparatelor farmaceutice tip biocompozite pe baza de chitosan cu posibile aplicatii in PDT pentru afectiuni dermatologice maligne