Towards a Series of Truly Water Soluble Sugar Conjugate Phthalocyanines for Optimum Cancer Treatment Using Photodynamic Therapy (PDT)

تم تصميم مجموعات وظيفية متصلة بالأسيتيلين الطرفية ومتعامدة من الأعلى والاسفل على هياكل متراكبات الفثالوسيانين، والتي ثبت أنها هياكل مناسبة لبناء مشتقات فعالة من الفثالوسيانين/ والازا الفثالوسيانين وذلك من خلال تحويلات وتفاعلات عضوية نتج عنها بالنهاية متراكبات غير متجمعة.
تم تأكيد الهيكل البلوري لمعظم المتراكبات من خلال حيود الأشعة السينية البلورية الأحادية والتي أثبتت هياكل متراكبات الفثالوسيانين / والازا الفثالوسيانين. النتائج المتميزة التي تم الحصول عليها تم توثيقها في حقوق براءات الاختراع الأمريكية.
بعد ذلك، تم نشر تركيب هذه الهياكل مع دراسة خصائصها الفيزيائية الضوئية الممتازة في مجلة ذات معامل تأثير متميز (Organic Chemistry Frontiers) بدار نشر مميزه (RSC). كما تم توسيع هذا العمل بعد ذلك لتطوير متراكبات من الفثالوسيانين محاطة بجزيئات عديده وثنائية الاتجاه من مركب الجلوكوز والتي أثبتت كفاءتها في إنتاج الاشعة تحت الحمراء ومحققات الفلورسنت خارج الخلية بسبب قدرتها العالية علي العمل في الوسط المائي، وقد تم نشر هذا العمل أيضا بمجلة (Dalton Transactions; RSC) والتابعة لنفس دار النشر.
أدى استمرار عملنا إلى تحضير متراكبات البيرين المحملة على هياكل الزنك (II) الآزافثالوسيانين (AzaPc-pyrene) والزنك (II) فثالوسيانين (Pc-Pyrene) من خلال تفاعل الclick reaction المباشر علي تلك الهياكل المصنعة (AzaPc1 / Pc2)، حيث أظهرت هذه المتراكبات خصائص عالية عند دراستها ب (ultrafast nonlinear) في منطقة الأشعة تحت الحمراء. أظهر اقتران المتراكبات الجديدة مع مجموعات البيرين معاملات غير خطية ممتازة. ووفقًا لمعرفتنا، تعد هذه المتراكبات من أفضل المحددات البصرية التي تم دراستها حتى الان وقد تم نشر النتائج كبحثين مميزين في مجلة ال (The journal of physical Chemistry C) التابعة لدار نشر الACS وكذلك مجلة ال (Dyes and Pigments) التابعة لدار نشر ال Elsevier.
وبناءً على النتائج المذكورة أعلاه، قمنا بتصميم وتوصيف متراكبات أخري محاطة بمجموعات متعددة ومتعامدة من ال PEG والتي أثبتت النتائج الأولية قدرتها الفائقة على الاختراق الممتاز للخلايا والتي تم تأكيدها بواسطة الفحص المجهري متحد البؤر لتشخيص الخلايا السرطانية والعلاج الضوئي وحاليا يتم كتابة البحث الخاص بهذا العمل.
الهمتنا الإنجازات الناجحة حتى الان إلى تنويع عملنا المستقبلي كما هو موضح بالأسفل:
1. تصميم متراكبات أخري غير متماثلة تدمج بين الفثالوسيانين ومجموعات بيولوجية متعددة لتحسين نسبة امتصاصها بواسطة الخلايا السرطانية وكذلك استخدامها في مجال العلاج الضوئي.
2. توسيع مجال استخدام البيرين مع الفثالوسيانين لتضم متركبات كربونية مثل الفولورين والجرافين لتحسين استخدامها وتطبيقها بمجال ال non-linear وكذلك الطاقة الشمسية.
هذا العمل قيد الاعداد وسيتم نشر سته أبحاث اخري من خلاله.

Different metallo derivatives of phthalocyanines (Pcs) having 16 hydroxyl groups at the macrocyclic periphery will be synthesized and are planned to conjugated with suitable carbohydrate molecules using various spacers. The phthalocyanine (Pc) molecules, planned to be synthesized in this study, will be made truly monomeric (non- aggregated) in aqueous condition by careful design of their structural features. The conjugation of sugar moieties to Pc system is expected to increase further the water solubility of the photosensitizer, their cellular transport and tumor selectivity. The efficiency of these compounds to use as photosensitizers in photodynamic therapy will be evaluated in detail by investigating their various photophysical and photochemical properties. These studies are intended to be carried out in aqueous media under physiological conditions. Ultra modem spectro-photometric instruments will be employed for this purpose. The Optical limiting properties of these compounds are also planned to be carried out in detail. The photophysical parameters of these compounds will be correlated with the structure property relationship based on which it is expected to design the phthalocyanine based materials suitable for optical limiting applications. Biological activities of these Pc-carbohydrate derivatives will be assessed using different in vitro tests to evaluate their anticancer photodynamic activity (EC50) and low dark toxicity (TC50) to noncancerous cells. Based on results from the in vitro studies, the most efficient photosensitizers will be further examined by in vivo preliminary clinical trials.