Síntesis y propiedades fotodinámicas de fullerenos C60 como agentes fototerapéuticos

La "edad de oro" de la terapia antimicrobiana comenzó con el descubrimiento de los antibióticos. Sin embargo el uso generalizado de agentes antimicrobianos produjo el aumento de resistencia a los antibióticos por parte de bacterias y otros microorganismos infecciosos. Así, la inactivación fotodinámica (PDI) se ha convertido en una estrategia emergente para el tratamiento de microorganismos patógenos. Con el fin de evaluarlos como fotosensibilizadores para PDI, se sintetizaron cuatro derivados del fullereno C60 (MPC60, DPC602+, MMC60 y DMC603+). Estos compuestos absorben principalmente en la región ultravioleta. Estudios cinéticos con distintos sustratos indican que producen eficientemente especies reactivas de oxígeno (ROS) por ambos mecanismos fotodinámicos (Tipo I y Tipo II). Estudios in vitro de PDI con la bacteria Gram positiva Staphyloccocus aureus indicaron que los fullerenos catiónicos son más eficientes, produciendo ambos fotosensibilizadores una PDI de 99.99% con una concentración de 0,5 µM, luego de 30 min de irradiación. Con la bacteria Gram negativa Escherichia coli sólo DMC603+ mostró fotoinactivación, con un 99,97% de eficacia a 1 µM y 30 min de irradiación. Por lo tanto, DMC603+ es una molécula muy efectiva para la PDI de bacterias Gram positivas y Gram negativas. Además la PDI puede potenciarse relevantemente con ioduro de potasio (KI).Por otro lado, para disminuir la desventaja principal del C60 como fotosensibilizador relacionada a sus bajas absorciones en el visible, se propuso el diseño de díadas conformadas por una antena captadora de luz y dadora de energía unida al C60. Como antenas se propusieron fluoróforos derivados del BODIPY. Se realizó la síntesis de dos BODIPYs (BDP2 y BDP4). Éstos presentan una importante absorción en la región verde del espectro. En la emisión se observó una disparidad en las intensidades debido a las diferencias estructurales. Se evidenció una baja producción de oxígeno singlete (O2(1g)), y una contribución del mecanismo tipo I. Las propiedades fotodinámicas se estudiaron en presencia de KI. Se observó un aumento del entrecruzamiento de sistemas (ISC) por efecto de átomo pesado externo, que incrementa la producción de ROS y genera especies reactivas de iodo. Ambos BODIPYs inactivan eficientemente S. aureus, alcanzando una PDI completa con una concentración de 1 M y 5 min de irradiación. En E. coli, se encontró una mayor inactivación con 5 M de BDP4. En presencia de I- se potenció sustancialmente la PDI de ambos BODIPYs, alcanzando una eficiencia total para BDP2 y BDP4. De esta manera, se comprobó que tales BODIPYs pueden utilizarse dualmente como agentes teranósticos, ya sea como fluoróforos para imágenes de diagnóstico celular y como fotosensibilizadores combinados con KI para PDI.Finalmente se sintetizaron dos díadas (BDP-C60 y BDP-C602+), utilizando como antenas a BDP2 y su precursor sin metilar (BDP1). Los espectros de absorción son una combinación lineal de los espectros de las estructuras individuales. Ambas estructuras, muestran una emisión muy débil, lo que revela una desactivación importante del estado excitado singlete del BODIPY por parte del C60. La espectroscopía de especies transitorias demuestra un preponderante proceso fotoinducido de transferencia de energía (PET) en tolueno, y la aparición de un proceso de transferencia de electrones (PeT) en un medio más polar de dimetilformamida (DMF). Los estudios de fotooxidación mostraron una mayor producción de ROS para BDP-C60 y BDP-C602+ en comparación a las unidades estructurales. Los ensayos de PDI indicaron que la díada catiónica es un fotosensibilizador más efectivo para la fotoinactivación de S. aureus, presentando una inactivación de 99,999% con una concentración de 5 M y 30 min de irradiación con luz visible, mostrando contribución de ambos mecanismos fotodinámicos. Los resultados obtenidos para las díadas de BODIPY-C60 demuestran que estos nuevos diseños estructurales pueden potenciar la acción fotodinámica del fullereno C60 por efecto antena, optimizando la PDI en sitios donde se requiera de mayor penetración de la luz.The "golden age" of antimicrobial therapy began with the discovery of antibiotics. However the widespread use of antimicrobial agents has led to increased resistance to antibiotics by bacteria and other infectious microorganisms. Thus, photodynamic inactivation (PDI) has become an emerging strategy for the treatment of pathogenic microorganisms.In order to evaluate them as photosensitizers for PDI, four C60fullerene derivatives were synthesized (MPC60, DPC602+, MMC60y DMC603+). These compounds absorb mainly in the ultraviolet region. Kinetic studies with different substrates indicate that efficiently produce reactive oxygen species (ROS) by both photodynamic mechanisms (Type I and Type II).In vitrostudies of PDI with Gram positive bacteria Staphyloccocus aureus indicated that cationic fullerenes achieve the highest inactivation,producing both photosensitizers aPDI of 99.99% with a concentration of 0.5 μM and after 30 min of irradiation.Gram negative bacterium Escherichia coli only showed an effective inactivation with DMC603+, exhibiting a PDI of 99.97% with 1 Mof concentration and 30 min of irradiation. Therefore, DMC603+is a very effective molecule for the PDI of Gram positive and Gram negative bacteria.In addition, PDI can be significantly enhanced with potassium iodide (KI). On the other hand, in order to diminish the main disadvantage of the C60as a photosensitizer related to its low absorptionsin the visible, the design of dyads was proposed. They wereformed by a light-harvesting antennaand an energy donorattached to the C60. As antennas, fluorophores derived from BODIPY were proposed.The synthesis of two BODIPYs (BDP2 and BDP4) was performed. These present an important absorption in the green region of the spectrum. In the emission a disparity in the intensities was observed due to the structural differences. There was evidence of a low production of singlet oxygen (O2(1g)), and a contribution of type I mechanism.The photodynamic propertiesare studied in the presence of KI. An increase in theintersystem crossing (ISC)due to the effect of external heavy atom was observed,which increases ROS production and generates reactive iodine species. Both BODIPYs efficiently inactivate S. aureus, reaching a complete PDI with 1 μM and 5 min of irradiation. In E. coli, greater inactivation was found with 5 μM of BDP4. In the presence of I-the PDI of both BODIPYs was substantially potentiated, reaching a total efficiency for BDP2 and BDP4. In this way, it was found that such BODIPYs can be used dually as theranosticagents, either as fluorophores for cellular diagnostic images and as photosensitizers combined with KI for PDI. Finallytwo dyads were synthesized (BDP-C60and BDP-C602+), employingBDP2and its unmethylated precursor (BPD1) as light-harvesting antennas.The absorption spectra correspond to the a linear combination of the spectra of the individual structures. Both structures show a very weak emission, which reveals an important quenching ofthe singlet excited state of the BODIPY by the C60.Transient spectroscopy demonstrates a predominantly photoinduced energy transfer process (PET) in toluene, and the appearance of a photoinduced electron transfer process(PeT) in a more polar medium of dimethylformamide(DMF).The photooxidation studies showed a higher production of ROS for BDP-C60and BDP-C602+compared to the structural units.In vitrostudies indicated that the cationic dyad is a more effective photosensitizer for the photoinactivationof S. aureus, presenting aPDI of 99.999% with 5 μmof concentrationand 30 min of irradiation, showing contribution of both photodynamic mechanisms.The results obtained for the dyads of BODIPY-C60show that these new structural designs can enhance the photodynamic action of the C60 fullerene by antenna effect, optimizing the PDI in places where greater penetration of light is required.Fil: Agazzi, Maximiliano Luis. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentin

Phenotypic resistance in photodynamic inactivation unravelled at the single bacterium level

Herein we report a simple fluorescence microscopy methodology that, jointly with four photosensitizers (PSs) and a cell viability marker, allows monitoring of phenotypic bacterial resistance to photodynamic inactivation (PDI) treatments. The PSs, composed of BODIPY dyes, were selected according to their ability to interact with the cell wall and the photoinactivating mechanism involved (type I or type II). In a first approach, the phenotypic heterogeneity allowing bacteria to persist during PDI treatment was evaluated in methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Escherichia coli as Gram-positive and Gram-negative models, respectively. By means of propidium iodide (PI), we monitored with spatiotemporal resolution cell viability at the single bacterium level. All the PSs were effective at inactivating pathogens; however, the cationic nonhalogenated PS (compound 1) surpassed the others and was capable of photoinactivating E. coli even under optimal growth conditions. Compound 1 was further tested on two other Gram-negative strains, Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae, with outstanding results. All bacterial strains used here are well-known ESKAPE pathogens, which are the leading cause of nosocomial infections worldwide. Thorough data analysis of individual cell survival times revealed clear phenotypic variation expressed in the cell wall that affected PI permeation and thus its intercalation with DNA. For the same bacterial sample, death times may vary from seconds to hours. In addition, the PI incorporation time is also a parameter governed by the phenotypic characteristics of the microbes. Finally, we demonstrate that the results gathered for the bacteria provide direct and unique experimental evidence that supports the time-kill curve profiles.Fil: Martinez, Sol Romina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Palacios, Yohana Belén. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Heredia, Daniel Alejandro. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Agazzi, Maximiliano Luis. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Durantini, Andres Matías. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentin

Insulin-Delivery from Glucose-Responsive Self-Assembled Polyamine Nanoparticles: Smart "Sense-and-Treat" Nanocarriers Made Easy

Polyamine–salt aggregates (PSA) are biomimetic soft materials that have attracted great attention due to their straightforward fabrication methods, high drug‐loading efficiencies, and attractive properties for pH‐triggered release. Herein, a simple and fast multicomponent self‐assembly process was used to construct cross‐linked poly(allylamine hydrochloride)/phosphate PSAs (hydrodynamic diameter of 360 nm) containing glucose oxidase enzyme, as a glucose‐responsive element, and human recombinant insulin, as a therapeutic agent for the treatment of diabetes mellitus (GI‐PSA). The addition of increasing glucose concentrations promotes the release of insulin due to the disassembly of the GI‐PSAs triggered by the catalytic in situ formation of gluconic acid. Under normoglycemia, the GI‐PSA integrity remained intact for at least 24 h, whereas hyperglycemic conditions resulted in 100 % cargo release after 4 h of glucose addition. This entirely supramolecular strategy presents great potential for the construction of smart glucose‐responsive delivery nanocarriers.Fil: Agazzi, Maximiliano Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Herrera, Santiago Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Cortez, María Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Marmisollé, Waldemar Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Tagliazucchi, Mario Eugenio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Azzaroni, Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentin

Diketopyrrolopyrrole-fullerene C60 architectures as highly efficient heavy atom-free photosensitizers: Synthesis, photophysical properties and photodynamic activity

Chromophore-fullerene C60 hybrids possess interesting properties that enable them to act as heavy atom-free photosensitizers and reactive oxygen species (ROS) producers. Here, two new diketopyrrolopyrrole-C60 conjugates were efficiently synthesized and characterized. The conjugates show broadband absorption in the visible spectral region, in which diketopyrrolopyrrole dyes act as light-harvesting antenna with very high capacity to populate excited triplet states. Furthermore, the ability of diketopyrrolopyrrole-C60 systems to generate singlet molecular oxygen was explored for the first time in solvents of different polarities. The experimental results show that these architectures exhibit very high production rates of this ROS. In addition, a preliminary study on Staphylococcus aureus cell suspensions indicates that both conjugates exhibit phototoxicity after irradiation with green LED light. Thus, the data obtained provide evidence that these diketopyrrolopyrrole-C60 architectures act as potential heavy atom-free photosensitizers in photodynamic inactivation of microorganisms and other singlet oxygen-mediated applications.Fil: Agazzi, Maximiliano Luis. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Almodovar, Vitor A. S.. Universidade de Aveiro; PortugalFil: Gsponer, Natalia Soledad. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Bertolotti, Sonia Graciela. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Tomé, Augusto C.. Universidade de Aveiro; PortugalFil: Durantini, Edgardo Néstor. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentin

Continuous assembly of supramolecular polyamine-phosphate networks on surfaces: Preparation and permeability properties of nanofilms

Supramolecular self-assembly of molecular building blocks represents a powerful “nanoarchitectonic” tool to create new functional materials with molecular-level feature control. Here, we propose a simple method to create tunable phosphate/polyamine-based films on surfaces by successive assembly of poly(allylamine hydrochloride) (PAH)/phosphate anions (Pi) supramolecular networks. The growth of the films showed a great linearity and regularity with the number of steps. The coating thickness can be easily modulated by the bulk concentration of PAH and the deposition cycles. The PAH/Pi networks showed chemical stability between pH 4 and 10. The transport properties of the surface assemblies formed from different deposition cycles were evaluated electrochemically by using different redox probes in aqueous solution. The results revealed that either highly permeable films or efficient anion transport selectivity can be created by simply varying the concentration of PAH. This experimental evidence indicates that this new strategy of supramolecular self-assembly can be useful for the rational construction of single polyelectrolyte nanoarchitectures with multiple functionalities.Fil: Agazzi, Maximiliano Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Herrera, Santiago Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Cortez, María Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Marmisollé, Waldemar Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Von Bilderling, Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Pietrasanta, Lía I.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Azzaroni, Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentin

Approaches to unravel pathways of reactive oxygen species in the photoinactivation of bacteria induced by a dicationic fulleropyrrolidinium derivative

The photodynamic mechanism sensitized by N,N-dimethyl-2-[4-(3-N,N,N-trimethylammoniopropoxy)phenyl]fulleropyrrolidinium (DPC602+) was investigated in Staphylococcus aureus cells. Different experimental conditions were used to detect reactive oxygen species (ROS) in S. aureus cell suspensions. First, a photoinactivation of 4 log decrease of S. aureus viability was chosen using 0.5 μM DPC602+ and 15 min irradiation. An anoxic atmosphere indicated that oxygen was required for an effective photoinactivation. Also, photoprotection was found in the presence of sodium azide, whereas the photocytotoxicity induced by DPC602+ increased in D2O. The addition of diazabicyclo[2.2.2]octane or D-mannitol produced a reduction in the S. aureus photokilling. Moreover, singlet molecular oxygen, O2(1Δg), was detected by the reaction with 9,10-dimethylanthracene into the S. aureus cells. A decrease in the photoinactivation of S. aureus was observed in the presence of β–nicotinamide adenine dinucleotide reduced form, which was dependent on the NADH concentration. Therefore, under aerobic condition the photocytotoxicity activity induced by DPC602+ was mediated by mainly a contribution of type II process. Moreover, photoinactivation of S. aureus was possible with DPC602+ in the presence of azide anions under anoxic condition. However, these conditions were not effective to photoinactivate Escherichia coli. On the other hand, the addition of potassium iodide produced an increase in the photokilling of bacteria, depending on the KI concentration and irradiation times. The formation of reactive iodine species may be contributing to inactivate S. aureus cells photoinduced by DPC602+.Fil: Gsponer, Natalia Soledad. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Agazzi, Maximiliano Luis. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Spesia, Mariana Belen. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Durantini, Edgardo Néstor. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentin

Synthesis, spectroscopic properties and photodynamic activity of two cationic BODIPY derivatives with application in the photoinactivation of microorganisms

Two cationic BODIPYs 3 and 4 were synthesized by acid-catalyzed condensation of the corresponding pyrrole and benzaldehyde, followed by complexation with boron and methylation. Compound 3 contains methyl at the 1,3,5 and 7 positions of the s-indacene ring and a N,N,N-trimethylamino group attached to the phenylene unit, while 4 is not substituted by methyl groups and the cationic group is bound by an aliphatic spacer. UV-visible absorption spectra of these BODIPYs show an intense band at ∼500 nm in solvents of different polarities and n-heptane/sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate (AOT)/water reverse micelles. Compound 3 exhibits a higher fluorescence quantum yield (ΦF = 0.29) than 4 (ΦF = 0.030) in N,N-dimethylformamide (DMF) due to sterically hindered rotation of the phenylene ring. BODIPYs 3 and 4 induce photosensitized oxidation of 1,3-diphenylisobenzofuran (DPBF) with yields of singlet molecular oxygen of 0.07 and 0.03, respectively. However, the photodynamic activity increases in a microheterogenic medium formed by AOT micelles. Also, both BODIPYs sensitize the photodecomposition of L-tryptophan (Trp). In presence of diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO) or D-mannitol, a reduction in the photooxidation of Trp was found, indicating a contribution of type I photoprocess. Moreover, the addition of KI produces fluorescence quenching of BODIPYs and reduces the photooxidation of DPBF. In contrast, this inorganic salt increases the photoinduced decomposition of Trp, possibly due to the formation of reactive iodine species. The effect of KI was also observed in the potentiation of the photoinactivation of microorganisms. Therefore, the presence of KI could increase the decomposition of biomolecules induced by these BODIPYs in a biological media, leading to a higher cell photoinactivation.Fil: Agazzi, Maximiliano Luis. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ballatore, María Belén. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Reynoso, Eugenia. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Quiroga, Ezequiel Dario. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Durantini, Edgardo Néstor. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Insulin Delivery from Glucose‐Responsive, Self‐Assembled, Polyamine Nanoparticles: Smart “Sense‐and‐Treat” Nanocarriers Made Easy

Polyamine-salt aggregates (PSA) are biomimetic soft materials that have attracted great attention due to their straightforward fabrication methods, high drug-loading efficiencies, and attractive properties for pH-triggered release. Herein, a simple and fast multicomponent self-assembly process was used to construct cross-linked poly(allylamine hydrochloride)/phosphate PSAs (hydrodynamic diameter of 360 nm) containing glucose oxidase enzyme, as a glucose-responsive element, and human recombinant insulin, as a therapeutic agent for the treatment of diabetes mellitus (GI-PSA). The addition of increasing glucose concentrations promotes the release of insulin due to the disassembly of the GI-PSAs triggered by the catalytic in situ formation of gluconic acid. Under normoglycemia, the GI-PSA integrity remained intact for at least 24 h, whereas hyperglycemic conditions resulted in 100 % cargo release after 4 h of glucose addition. This entirely supramolecular strategy presents great potential for the construction of smart glucose-responsive delivery nanocarriers.Facultad de Ciencias ExactasInstituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicada

Self-assembled peptide dendrigraft supraparticles with potential application in pH/enzyme-triggered multistage drug release

Multistage delivery systems with size reduction capacity have been proposed as a powerful strategy for improving tissue drug penetration. Here we developed a simple and fast supramolecular approach to construct size-shrinkable polyamine-salt aggregates by ionic cross-linking of biodegradable poly-L-lysine dendrigraft with tripolyphosphate anion. The use of a peptide dendrimer as a nanobuilding block (∼7 nm in diameter) allows the formation of supraparticles (SPs) with well-defined dimensions (∼200 nm in diameter), narrow size distribution and great capacity to encapsulate different molecules, including chemotherapeutic agents as Curcumin and Doxorubicin. When exposed to slightly acidic environments, the crosslinked matrix is instantaneously disassembled to free dendrimer units. Subsequently, model cargo molecules entrapped in the dendrimer architecture can be released by the action of trypsin enzyme through peptide biodegradation. Therefore, these SPs with proved sequential pH and enzyme-responsiveness could be exploited as nanocarriers in multistage drug delivery systems.Fil: Agazzi, Maximiliano Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Herrera, Santiago Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Cortez, María Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Marmisollé, Waldemar Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Azzaroni, Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentin

Insulin Delivery from Glucose-Responsive, Self-Assembled, Polyamine Nanoparticles: Smart "Sense-and-Treat" Nanocarriers Made Easy

Polyamine-salt aggregates (PSA) are biomimetic soft materials that have attracted great attention due to their straightforward fabrication methods, high drug-loading efficiencies, and attractive properties for pH-triggered release. Herein, a simple and fast multicomponent self-assembly process was used to construct cross-linked poly(allylamine hydrochloride)/phosphate PSAs (hydrodynamic diameter of 360 nm) containing glucose oxidase enzyme, as a glucose-responsive element, and human recombinant insulin, as a therapeutic agent for the treatment of diabetes mellitus (GI-PSA). The addition of increasing glucose concentrations promotes the release of insulin due to the disassembly of the GI-PSAs triggered by the catalytic in situ formation of gluconic acid. Under normoglycemia, the GI-PSA integrity remained intact for at least 24 h, whereas hyperglycemic conditions resulted in 100 % cargo release after 4 h of glucose addition. This entirely supramolecular strategy presents great potential for the construction of smart glucose-responsive delivery nanocarriers.Facultad de Ciencias ExactasInstituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicada