Nuevos complejos dipirrometénicos como plataformas versátiles para aplicaciones ópticas y/o biomédicas

Resumen

La presente Tesis está dirigida al diseño y síntesis de complejos BF2-dipirrometeno (BODIPY y aza-BODIPY) y complejos dipirrometeno-Ir(III) con la funcionalización adecuada para su aplicación en el campo de los materiales y la biomedicina. Consta de una introducción general, con un resumen de los antecedentes más relevantes relacionados con el tema, así como los objetivos planteados en este trabajo. A continuación, se recogen en tres capítulos los aspectos clave desarrollados, completándose con un capítulo de conclusiones generales, otro donde se detalla la parte experimental realizada y, finalmente, un capítulo de bibliografía. En primer lugar, se presenta a los dipirrometenos como valiosos intermedios para la obtención de diferentes sistemas, haciendo un breve resumen de su estructura, síntesis y funcionalización. Seguidamente, se tratan los dos tipos de complejos dipirrometénicos que constituyen el objetivo principal de este trabajo. El estudio comienza con la síntesis de aza-BODIPYs para su aplicación como láseres de colorante y cassettes de transferencia de energía en la zona roja del espectro. Estos compuestos presentan absorción y emisión en esta zona y se encuentran prácticamente inexplorados como láseres. Dado que los BODIPYs han emergido en los últimos años como una nueva clase de agentes para terapia fotodinámica (PDT), con ventajas frente a otros sensibilizadores, el segundo objetivo de la Tesis se encuadra en esta aplicación. Para ello, se han diseñado y sintetizado nuevos BODIPYs, incorporando átomos pesados a su esqueleto, así como dímeros y trímeros ortogonales de BODIPY, que constituyen una alternativa a los anteriores. Actualmente, el desarrollo de métodos de visualización es de gran importancia en el campo de la investigación. De hecho, las excelentes propiedades fluorescentes de los BODIPYs suponen una ventaja para aumentar la resolución en el canal de fluorescencia cuando se utiliza la microscopía óptica. En esta Tesis, se estudian nuevos BODIPYs como marcadores de mitocondrias y gotas lipídicas (LDs). Por otra parte, los complejos dipirrometénicos de iridio (III) pueden presentar absorción a dos fotones, conduciendo a derivados fluorescentes en la zona roja del espectro. Se han diseñado y sintetizado complejos de este tipo para su aplicación como marcadores de mitocondrias y como agentes teragnósticos. Por otra parte, el estudio de las propiedades fotofísicas y la eficiencia láser de los nuevos aza-BODIPYs confirman la viabilidad de estos como láseres de colorante en el rojo, compitiendo con los colorantes comerciales en esta zona. Además, se ha demostrado por primera vez que los cassettes aza-BODIPY/BODIPY presentan fluorescencia retardada activada térmicamente en la zona roja/NIR. Los estudios de generación de oxígeno singlete y viabilidad celular de los nuevos yodo-BODIPYs, con absorción y emisión en todas las regiones del espectro visible, han permitido comprobar que son buenos fotosensibilizadores, con posible aplicación en PDT. Su incorporación en nanopartículas de sílice ha dado resultados prometedores. Además, se ha comprobado la viabilidad de estos derivados con conjugación extendida en las posiciones 3 y 5 del anillo de BODIPY como agentes teragnósticos, debido al equilibrio que presentan entre fluorescencia y capacidad fotosensibilizadora difícil de conseguir. Igualmente, los estudios llevados a cabo con los dímeros y trímeros de BODIPY, con distinta disposición espacial, han dado resultados muy aceptables como fotosensibilizadores para PDT, observándose en algunos casos una buena capacidad teragnóstica. Por último, los estudios biológicos desarrollados con los complejos dipirrometénicos como marcadores de mitocondrias y LDs han demostrado que, algunos de ellos, presentan una excelente especificidad en el marcaje de estos orgánulos, teniendo un valioso comportamiento dual (alta fluorescencia y eficiente PDT), lo que abre el camino para el desarrollo de agentes teragnósticos más inteligentes.