Badania nad pochodnymi porfiryn otwierają nowe perspektywy w diagnostyce i terapii chorób nowotworowych. Projekt realizowany na Wydziale Chemicznym PW pod kierownictwem dr. inż. Macieja Malinowskiego, realizowany w ramach konkursu NCN Sonata 19 (2023/51/D/ST5/00384), koncentruje się na syntezie hybrydowych glikokoniugatów porfirynowo-cukrowych, które mogą łączyć zdolność generowania reaktywnych form tlenu z lepszą rozpuszczalnością i zwiększoną selektywnością biologiczną.

 
Porfiryny – od natury do onkologii

Porfiryny i porfirynoidy to związki naturalnie występujące w przyrodzie, pełniące kluczowe funkcje m.in. w fotosyntezie oraz transporcie tlenu. Współcześnie ich pochodne intensywnie bada się pod kątem zastosowań biomedycznych – zarówno w diagnostyce, jak i terapii chorób nowotworowych.

Zdolność porfiryn do akumulacji w pobliżu szybko namnażających się komórek sprawia, że mogą one służyć jako znaczniki umożliwiające wykrywanie zmian nowotworowych. Jednocześnie, po naświetleniu promieniowaniem o określonej długości fali, generują reaktywne formy tlenu, które prowadzą do niszczenia komórek nowotworowych. Te właściwości czynią je obiecującymi fotouczulaczami w terapii fotodynamicznej.

 
Wyzwania: absorpcja i rozpuszczalność

Z punktu widzenia zastosowań klinicznych istotne jest, aby fotouczulacz efektywnie absorbował promieniowanie o niskiej energii (z zakresu podczerwieni), które lepiej penetruje tkanki. Nie jest to jednak typowa cecha klasycznych porfiryn. Dodatkowym ograniczeniem pozostaje ich niska rozpuszczalność w wodzie i płynach ustrojowych, co utrudnia wykorzystanie medyczne.

 
Połączenie porfiryn z pochodnymi cukrowymi

Celem badań naszych naukowców jest opracowanie nowej metody syntezy porfiryn lepiej spełniających wymagania stawiane nowoczesnym fotouczulaczom. Kluczowym elementem badań jest połączenie porfiryn z pochodnymi cukrowymi z wykorzystaniem katalizy palladem.

Choć reakcje katalizowane palladem są dobrze poznane we współczesnej syntezie organicznej, dotąd nie stosowano ich do łączenia porfiryn z fragmentami cukrowymi.

– Projektowane glikokoniugaty porfirynowe łączą w jednej cząsteczce dwie funkcjonalne podjednostki. Część porfirynowa odpowiada za generowanie reaktywnych form tlenu, natomiast fragment cukrowy poprawia rozpuszczalność w środowisku wodnym i zwiększa selektywność biologiczną układu – wyjaśnia dr inż. Maciej Malinowski, kierownik projektu.

Zaprojektowane układy mają również absorbować promieniowanie o niższej energii niż klasyczne porfiryny, co może zwiększyć ich skuteczność zarówno w diagnostyce obrazowej, jak i terapii fotodynamicznej.
  

Fotouczulacz opracowany przez zespół z Wydziału Chemicznego PW, który efektywniej absorbuje promieniowanie o niższej energii (zmienił barwę w roztworze dzięki przesunięciu absorpcji porfiryny w kierunku czerwieni)

 
Nowe kierunki w chemii medycznej

Przydatność otrzymanych związków zostanie oceniona w testach biologicznych we współpracy z dr hab. inż. Iloną Grabowską-Jadach, prof. uczelni (Wydział Chemiczny PW). Projekt wytycza nowe ścieżki w syntezie hybryd porfirynowo-cukrowych i może przyczynić się do opracowania bardziej efektywnych fotouczulaczy o potencjalnym zastosowaniu w onkologii.