La resistencia a antibióticos de uso clínico por parte de bacterias patogénicas a conducido a la búsqueda de modalidades antibacterianas alternativas. La terapia fotodinámica (PDT) originalmente desarrollada para el tratamiento de tumores, puede ser modificada para la erradicación de microorganismos patógenos [[i]]. Esta metodología, denominada inactivación fotodinámica (PDI), se fundamenta en la acumulación preferencial del fotosensibilizador en las células microbianas. Posteriormente, la irradiación del cultivo con luz visible induce la actividad fotodinámica. Estos fotoprocesos afectan a las macromoléculas del sistema celular conduciendo a un daño letal en las bacterias. Los estudios indican que las bacterias Gram-positivas son susceptibles al efecto producido por sensibilizadores neutros y aniónicos, sin embargo las Gram-negativas han sido inactivadas solamente en presencia de un agente que estimule la translocación del sensibilizador a través de la membrana. Por otra parte, la presencia de cargas positivas en la periferia de los sensibilizadores los hace aptos para la fotoinactivación directa de éste tipo de bacterias, sin la presencia de un agente adicional permeabilizante [[ii]].
En este trabajo, la actividad fotodinámica de nuevas porfirinas catiónicas, con diferente patrones de sustitución (Esquema) [[iii]], fueron investigadas en medios homogéneos conteniendo sustratos biológicamente activos e in vitro en bacterias Gram-negativas, Escherichia coli.
Esquema
Las porfirinas sintetizadas poseen los centros catiónicos separados del anillo tetrapirrólico por una cadena alifática de tres átomos de carbono y una unión éter [3]. Este espaciado permite que las cargas tengan mínima influencia sobre la densidad electrónica de la porfirina, lo cual permite mantener la consistencia de las propiedades fotofísicas del sensibilizador. Además, estas cadenas proveen una mayor movilidad a las cargas que podría facilitar la interacción con la membrana externa de las bacterias Gram-negativas. La combinación de las cargas positivas con el grupo triflourmetilo incrementa el carácter anfifílico de la estructura.
Los espectros de absorción y emisión de fluorescencia en diferentes solventes indican que estas porfirinas catiónicas pueden disolverse principalmente como monómero en N,N-dimemetilformamida (DMF) y metanol, pero están parcialmente agregadas en agua.
La actividad fotodinámica en presencia de 9,10-dimetilantraceno muestra que estos sensibilizadores producen oxígeno molecular singlete, O2(1Dg), con un rendimiento cuántico de ~0.41-0.53 en DMF. En metanol, la descomposición de L-triptófano incrementa con el número de cargas catiónicas en el sensibilizador.
Los estudios in vitro indican que las porfirinas catiónicas son incorporadas rápidamente a las células E. coli en ~5 min. La porfirina A3B3+ presenta una mayor incorporación intracelular y permanece fuertemente unido a las células aún después de tres etapas de lavado. La inactivación fotodinámica de las células E. coli, tratadas con 1 mM de sensibilizador e irradiadas con luz visible, sigue el orden: A3B3+ > A44+ >> ABAB2+ > AB3+. En estas condiciones, el efecto de la porfirina aniónica TPPS4- es prácticamente indetectable.
La actividad fotodinámica in vitro fue también confirmada mediante el retardo en la curva de crecimiento.
Los resultados sugieren que la porfirina tricatiónica A3B3+ presenta propiedades interesantes como agente sensibilizador para su aplicación en la inactivación fotodinámica de bacterias.
Referencias
