Suda çözünür mezo-sübstitüe bodipy bileşiklerinin sentezi ve biyolojik uygulamaları

Abstract

BODIPY, mükemmel optik özellikleri ile tanınan organik floresan bileşik ailesine verilen bir adlandırmadır. Parlak floresan, iyi çözünürlük, modifiye edilebilirlik ve yüksek foto kararlılık gibi özellikleri, BODIPY bileşiklerinin biyolojik ve kimyasal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmasına olanak tanımaktadır. Uygulama alanları arasında çoğunlukla biyoetiketleme, hücre görüntüleme, kimyasal sensör ve güneş pillerinde kullanım yer almaktadır. Ayrıca BODIPY türevleri fotodinamik terapide oldukça ideal bir fotoduyarlaştırıcı ajan olarak da görev yapabilmektedir. Bu yaygın kullanımlar, geniş kapsamlı işlevselleştirme reaksiyonlarına dayanmaktadır. BODIPY çekirdeğinin modifikasyonu, bu boyaların fotofiziksel özelliklerini ayarlamak için kullanılır. Örneğin yapının uygun şekilde fonksiyonlandırılması ile düşük toksisiteye sahip bileşikler elde edilebilmektedir. Bu düşük toksisiteli bileşikler de özellikle biyomedikal uygulamalarda oldukça önemlidir Ayrıca hücresel görüntüleme, moleküler mantık kapıları, ışık yayan cihazlar, ilaç taşıma ajanları, kemosensörler, boya duyarlı güneş pilleri, floresans anahtarlar ve fotodinamik terapi gibi birçok alanda kullanılmaktadırlar.Terapötik olarak ilgi çekici moleküllerin biyolojik aktivitesini arttırma söz konusu olduğunda karbonhidratlar önemli yapılardır. Artan hidroksi gruplarının polar çözücülerdeki çözünürlük üzerinde önemli bir etkisi bulunmaktadır. Buna ek olarak, karbonhidratların eklenmesi, terapötik bileşiklerin biyoyararlanımını artırmak için basit bir yöntemdir. Peptidlerin ve antitümör ajanların çözünürlüğü ve hücresel alımı, karbonhidratlara bağlanarak önemli ölçüde iyileştirilebilir. Ayrıca, biyolojik sistemlerde su tutma kapasitesi yüksek olan PEG gruplarının bulunması, biyouyumluluğu sağlamaya ve toksisiteyi azalmaya önemli katkı sağlamaktadır. PEG modifikasyonu, molekülün hücreler ve dokular tarafından daha verimli şekilde alımını sağlayabilir. Bu çalışma kapsamında, karbonhidrat ve PEG grupları ile sübstitüe edilmiş BODIPY bileşiklerinin sentezi gerçekleştirilmiştir. Böylece hidrofobik BODIPY merkezinin sulu sistemlerde ve biyolojik uygulamalarda kullanılabilirliğini arttıracak hidrofilik gruplar BODIPY yapısına dahil edilmiştir. Literatürde BODIPY bileşiklerinin sentez ve yapısal özellikleri hakkında çok sayıda çalışma vardır, ancak biyouyumlu BODIPY türevleri ile ilgili çalışmalar oldukça sınırlıdır.Bu çalışmada başlangıç bileşiği olan 5-pentaflorofenil-dipirometan bileşiğinin mezo konumunda yer alan pentaflorofenil grubundaki p-flor atomları, nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonlarına karşı oldukça reaktiftir. Bu nedenle 5-pentaflorofenil dipirometan bileşiğindeki pentaflorofenil grupları ile solketal, 1,2:5,6-di-Oizopropiliden-α-D-glukofuranoz ve tetraetilenglikolmonometileter bileşiklerinin yapısında yer alan reaktif –OH grupların KOH bazı varlığında kuru THF içerisinde aromatik nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonu sonucu (2,2-dimetil-1,3-dioksolan-4- yl)metoksi, 1,2:5,6-Di-O-izopropiliden-α-D-glukofuranozil ve 2-(2-(2-(2- metoksietoksi)etoksi)etoksi)etoksi grupları sübstitüe dipirometan türevleri elde edilmiştir. Dipirometan türevlerinin, 2,3-dikloro-5,6-disiyano-1,4-benzokinon varlığında bor triflorür dietil eterat ile reaksiyonu sonucunda BODIPY türevleri elde edilmiştir. Ayrıca 1,2:5,6-Di-O-izopropiliden-α-D-glukofuranozil grubu içeren BODIPY türevinin yapısında bulunan koruma grupları asidik koşullarda (TFA-Su karışımı) açılarak gliserol türevi içeren suda çözünür BODIPY bileşiği elde edilmiştir. Sentezi gerçekleştirilen dipirometan ve BODIPY bileşiklerinin karakterizasyonu 1 H NMR, 13C NMR, FT-IR, kütle ve UV-vis gibi spektral yöntemler kullanılarak sağlanmıştır. Ayrıca sentezlenen suda çözünür BODIPY bileşiklerinin antioksidan aktivite, mikrobiyal hücre canlılığı ve biyofilm inhibisyon gibi biyolojik özellikleri incelenmiştir. Çalışılan tüm numunelerin tüm konsantrasyonlarda iyi radikal temizleme aktivitesi gösterdiği, %100 oranında bakteri üremesinde azalma sağlandığı ve S. aureus ve P. Aeruginosa'ya karşı olağanüstü biyofilm inhibisyon özellikleri gösterdikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada incelenen BODIPY örneklerinin yeni ilaç tasarımları ve yeni çalışmalar için önemli bir kaynak olabileceği düşünülmektedir.