Propiedades fotofísicas y fotoquímicas de pterinas en solución acuosa: fluorescencia, producción de especies reactivas de oxígeno y oxidación

Abstract

La absorción de radiación electromagnética por parte de una molécula conduce a la formación de especies electrónicamente excitadas. Existen numerosas vías de desactivación de estos estados excitados, algunas de las cuales implican cambios químicos en la molécula y otras no. En aquellos casos en los cuales el exceso de energía presente en la molécula excitada se utiliza para promover una reacción química, se habla de un proceso fotoquímico Por el contrario, los casos donde no ocurren cambios químicos en la molécula son denominados procesos fotofísicos. Las pterinas son una familia de compuestos orgánicos heterocíclicos que están ampliamente distribuidos en los sistemas biológicos, desempeñando diversas funciones que se expondrán en detalle más adelante. Muchos de estos procesos son desencadenados por la luz, y han sido descriptos tanto en bacterias como en eucariotas. Es evidente que el conocimiento de las propiedades fotofísicas y fotoquímicas de las pterinas y compuestos relacionados permite una mejor comprensión de las reacciones fotoquímicas y de los procesos en los que participan. En los últimos años, hubo un notable interés sobre el estudio de las propiedades fisicoquímicas de estos compuestos, y se puede apreciar un marcado incremento de la información, publicada en literatura, acerca de sus propiedades fotoquímicas y fotofísicas. Sin embargo, todavía es necesario profundizar aun más en este sentido y seguir investigando, para poder establecer reglas generales en cuanto al comportamiento fisicoquímico general de las pterinas, y poder comprender con mayor detalle los procesos fotobiológicos en los que están involucrados. En este trabajo se presenta un estudio in vitro de las propiedades fotofísicas y fotoquímicas de un grupo de derivados pterínicos en solución acuosa y su dependencia con el pH. En particular, se optó por investigar el comportamiento que presentan estos compuestos al ser irradiados con luz UV-A (320-400 nm). Se utilizó este tipo de radiación UV porque es el tipo de radiación, proveniente del sol, que llega en mayor proporción a la superficie terrestre. Esto tiene una gran importancia desde el punto de vista fotobiológico y biomédico. Por otro lado, estos compuestos no absorben luz visible (400-700 nm), o lo hacen en muy baja proporción, y, por ende, son estables o muy poco sensibles a este tipo de radiación electromagnética. A continuación se mencionan los objetivos particulares: - Análisis espectroscopio: Análisis de los espectros de absorción. Estudio de los equilibrios ácido-base involucrados en el rango de pH comprendido entre 4 y 13. Estudio de las propiedades de los estados excitados a partir del análisis de los espectros de emisión y excitación. Determinación de los rendimientos cuánticos de fluorescencia y de los tiempos de vida de fluorescencia. Análisis de la influencia del pH sobre la emisión fluorescente. - Estudio de procesos de quenching de fluorescencia. Evaluación del efecto de diferentes aniones, sobre la emisión de las pterinas. Determinación de constantes de quenching. Estudio del efecto del pH sobre estos fenómenos. - Oxígeno singlete. Estudio de la capacidad de las pterinas para generar oxígeno singlete a partir de procesos de transferencia de energía. Determinación de rendimientos cuánticos de producción de oxígeno singlete y estudio del efecto del pH. Análisis de la capacidad de las pterinas para desactivar y/o reaccionar con oxígeno singlete. Determinación de las constantes de velocidad de quenching total y quenching químico. - Estudio de fotolisis de pterinas. Identificación de fotoproductos, evaluación de la influencia del pH. Se investigó la participación del O2 disuelto en el medio, en las reacciones químicas estudiadas. Se estudió la capacidad que tienen las pterinas de generar fotoquímicamente peróxido de hidrógeno. Se determinaron los rendimientos cuánticos de los distintos procesos fotoquímicos detectados. Se investigó el rol del oxígeno singlete en el mecanismo de las reacciones.