Il progetto si basa sulla sintesi e caratterizzazione di nuovi macrocicli tetrapirrolici di tipo porfirazinico, con specifica attenzione a complessi metallici di macrocicli che presentano perifericamente anelli 2-piridilici. Da questi composti sono state ottenute specie pluricationiche e bi- o pentametalliche, alcune delle quali hanno mostrato eccellenti potenzialità come fotosensibilizzatori (FS) per la produzione di ossigeno singoletto, 1O2, l'agente citotossico attivo in terapia fotodinamica (PDT), una terapia anticancro in fase di crescente utilizzazione, per di più caratterizzata da limitati effetti collaterali.
Accanto allo studio delle proprietà generali e alla caratterizzazione chimico-fisica dei nuovi sistemi porfirazinici, l'obiettivo centrale è quello di evidenziarne le potenzialità come FS in PDT, e al tempo stesso verificare, mediante l'introduzione nelle stesse molecole di altre funzionalità anticancro, le potenziali applicazioni nel campo della terapia bimodale, per es. di tipo PDT/chemioterapia, con possibili sviluppi verso un¿azione multimodale. In questo ambito si colloca la programmazione di nuovi sistemi macrociclici attivi in PDT ed aventi perifericamente gruppi carborantiolato adatti ad una possibile applicazione nel campo della BNCT (Boron Neutron Capture Therapy), una terapia anticancro di tipo radiativo, già dal 2017 divenuta oggetto di attenzione da parte del gruppo di lavoro (azione bimodale PDT/BNCT).
Verrà inoltre approfondita la ricerca riguardante l¿uso della PDT per il trattamento di biofilm batterici, un settore di grande interesse nell'ambito della ricerca medica. I risultati preliminari ottenuti incoraggiano a proseguire in questa direzione. Viene infine riproposto l'uso di un macrociclo porfirazinico di nuova sintesi opportunamente funzionalizzato, come materiale sensibile attivo in un sensore chimico per la rilevazione selettiva di particolari contaminanti in matrici alimentari ed ambientali.
Il gruppo di lavoro si avvale dell¿esperienza acquisita nel campo dei macrocicli porfirazinici, che hanno mostrato eccellenti proprietà come FS in PDT. E' noto altresì che, nell'ambito della chemioterapia, il cis-platino, (NH3)2PtCl2, è ancora oggi il farmaco più largamente usato nelle cure anticancro nonostante i gravi effetti secondari. Lo studio di un¿azione combinata per es. fotochimica (PDT) e chemioterapica (cis-platino), svolta da due diverse specie molecolari o compendiate nell'ambito della stessa specie, può tradursi in miglioramenti curativi legati ad un uso più limitato dell'agente chemioterapico, ed una riduzione degli effetti collaterali. Un'azione anticancro di tipo bimodale, in particolare se svolta da un unico agente curativo, presenta aspetti di grande interesse e rappresenta un settore di ricerca solo di recente postosi all'attenzione di alcuni ricercatori a livello internazionale [1-3]. Nell'area dei macrocicli tetrapirrolici, sono stati riportati studi in cui FS porfirinici e cis-platino costituiscono due distinti sistemi molecolari [4] ed altri in cui le porfirine hanno una funzionalità di tipo cis-platino direttamente inserita alla periferia del macrociclo [5]. Nel campo delle ftalocianine e porfirazine in generale, sono riportati in letteratura rari riferimenti all'azione anticancro di ftalocianine e cis-platino come entità separate [6] o unite insieme nella stessa molecola [7]. L'impegno del gruppo di lavoro in questa direzione, supportato da buoni risultati [8] è orientato verso la sintesi di nuove specie, che posseggano un'attività bimodale di tipo foto/chemioterapico, e rappresenta un aspetto di grande innovatività nel panorama della letteratura. In questo ambito si inserisce la nuova linea di ricerca che si propone di costruire sistemi molecolari ad alto contenuto di boro che, grazie alla elevata resa quantica di 1O2, possano trovare potenziale applicazione come agenti anticancro bimodali PDT/BNCT. Come già accennato, gli studi sulle porfirazine borurate sono ad uno stadio iniziale sia a livello sintetico che biologico. Uno studio relativamente recente ha riguardato la sintesi di una nuova classe di macrocicli tetrapirrolici di tipo porfirazinico altamente borurati, le ottacarboranilalchiltio-porfirazine, OCASPz, che presentano lunghe catene laterali borurate direttamente legate agli anelli pirrolici del core porfirazinico [9]. Queste molecole sono state progettate con le caratteristiche adatte per essere incorporate in appropriati vettori quali i liposomi, e da questi trasportate nelle cellule cancerose, con la prospettiva di un loro uso in BNCT e nelle terapie anticancro ad approccio multiplo. Il lavoro proposto nel progetto intende realizzare una classe di composti strutturalmente molto diversa rispetto a quella delle OCASPzs, con l'obiettivo di estendere le conoscenze nel campo delle porfirazine borurate potenzialmente utilizzabili in una terapia combinata PDT/BNCT.
La tematica relativa all'impiego della PDT del trattamento di biofilm batterici si inserisce nel contesto della letteratura più o meno recente. Negli ultimi dieci anni la PDT è infatti emersa come possibile trattamento alternativo alle terapie convenzionali, dimostrandosi efficace contro diversi batteri patogeni resistenti agli antibiotici [10]. Essa può fornire una terapia mirata contro i microorganismi attraverso l'uso di specifici FS in grado di colpire preferenzialmente le cellule microbiche senza danneggiare le cellule umane. L'uso di porfirazine come fotosensibilizzatori in questo campo di applicazione risulta largamente inesplorato; un lavoro recente [11] descrive l'uso di una Zn(II) ftalocianina sostituita come antibatterico nei confronti di batteri multiresistenti. La ricerca proposta può rappresentare pertanto un reale avanzamento rispetto allo stato dell'arte.
Infine, la porfirazina progettata per il suo utilizzo come mediatore chimico in un sensore selettivo per contaminanti triazinici, costituisce ad oggi il primo esempio di composto porfirazinico funzionalizzato con anelli di uracile condensati nelle posizioni ß delle unità pirroliche. Nel campo più ampio dei macrocicli tetrapirrolici, sono riportati in letteratura macrocicli porfirinici funzionalizzati con anelli di tipo uracilico, per lo più nelle posizioni meso del macrociclo [12], ma non si accenna ad un loro possibile uso nell'ambito di dispositivi sensoristici.
1) a) Aust. J. Chem. 2008, 61, 741; b) Photochem. Photobiol. 2009, 85, 1053. 2) a) Nature Rev. Cancer 2005, 5, 161; b) Acc. Chem Res. 2009, 42, 1097. 3) J. Med. Chem. 2010, 53, 128. 4) Med. Chem. 2007, 50, 2601. 5) Cancer Lett. 2004, 203, 171. 6) Cancer Lett. 1998, 125, 39. 7) Chem Comm. 2009, 908. 8) a) Inorg. Chem. 2011, 50, 7391; b) Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 684; c) Inorg. Chem. 2011, 50, 7403. 9) Coord. Chem. Rev., 2013, 257, 2213. 10) Laser Surg. Med. 2010, 42, 38. 11) J. Porhyr. Phthal, 2017, 21, 1. 12) Tetrah. 2013, 69, 9986.