Evaluación de la capacidad de generación de oxígeno molecular singulete por un sensibilizador derivado de fenalenona en medio homogéneo y microheterogéneo

Abstract

En este trabajo se estudiaron las propiedades fotofísicas del derivado de fenalenona 2-(benzo[d]oxazol-2-il)-1H-fenalen-1-ona en medio homogéneo y en medio microheterogéneo para establecer su potencial uso como fotosensibilizador. Para esto, se evaluaron las propiedades de absorción y emisión del derivado de fenalenona por espectroscopía UV-Vis y fluorescencia en solventes homogéneos, sistemas micelares y en vesículas. Para evaluar el rendimiento cuántico de fluorescencia (ΦF) se utilizó el método comparativo usando sulfato de quinina. Además, se evaluó el rendimiento cuántico de generación de oxígeno molecular singulete (ΦΔ) del derivado de fenalenona en los entornos previamente mencionados y con el compuesto adsorbido sobre nanopartículas de sílice (NP). Basándose en el método Stöber se sintetizaron nanopartículas compactas y mesoporosas, además de amino-funcionalizarlas con APTES. La caracterización de las NP, así como la evaluación del grado de absorción del compuesto sobre NP, se llevaron a cabo mediante las técnicas de dispersión de luz dinámica (DLS), espectroscopía infrarroja (FT-IR) y cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC). Para evaluar ΦΔ del derivado de fenalenona se utilizó el método comparativo de actinometría usando fenalenona como referencia. La molécula en estudio presentó una banda ancha de absorción alrededor de 415 nm, lo que implica un corrimiento batocrómico del orden de 50 nm en comparación con la fenalenona sin sustituir, exhibiendo emisión de fluorescencia alrededor de 550 nm con un ΦF cercano a 0,05. En medio homogéneo se evaluaron ΦΔ elevados, cercanos a la unidad y en igual magnitud que la fenalenona. En entorno microheterogéneo se evaluaron ΦΔ del orden del 70% y del 50% en sistemas micelares y en vesículas, mientras que cuando el compuesto se encuentra adsorbido en NP, varía entre el 75% y el 100% con respecto a la capacidad de generación de oxígeno molecular singulete de la fenalenona en las mismas condiciones. Los resultados obtenidos en esta memoria permiten proponer a la 2-(benzo[d]oxazol-2-il)-1H-fenalen-1-ona como un efectivo agente fotosensibilizador con propiedades interesantes, así como la utilización de agentes surfactantes y vesículas para su solubilización en agua.

In this work The photophysical properties of the phenalenone derivate 2-(benzo[d]oxazol-2-yl)-1H-phenalen-1-one were studied in homogeneous media and microheterogeneous media to establish its potential use as photosensitizer. For this, the absorption and emission properties of the phenalenone derivative were evaluated by UV-Vis and fluorescence spectroscopy in homogeneous solvents, micellar systems and in liposomal vesicles. To evaluate the fluorescence quantum yield (ΦF) the comparative method using quinine sulfate was used. In addition, the quantum yield of singlet molecular oxygen generation (ΦΔ) of the phenalenone derivative was evaluated in the previously mentioned environments and with the compound adsorbed on silica nanoparticles (NP). Based on the Stöber method, compact and mesoporous nanoparticles were synthesized, also aminofunctionalized with APTES. The characterization of the NPs, as well as the evaluation of the degree of absorption of the compound on NPs, were carried out using dynamic light scattering (DLS), infrared spectroscopy (FT-IR) and high-performance liquid chromatography (HPLC) techniques. To evaluate ΦΔ, the comparative method of actinometry was used using phenalenone as a reference. The molecule under study presented a broad absorption band around 415 nm, which implies a bathochromic shift about 50 nm compared to unsubstituted phenalenone, exhibiting fluorescence emission around 550 nm with ΦF close to 0,05. In homogeneous medium, high ΦΔ were evaluated, close to unity and in the same magnitude as phenalenone. In microheterogeneous environment, ΦΔ of the order about 70% and 50% were evaluated in micellar systems and vesicles, while when the compound is adsorbed in NP, it varies between 75% and 100% with respect to the generation capacity of singlet molecular oxygen of phenalenone under the same conditions. The results obtained in this study allow us to propose 2-(benzo[d]oxazol-2-yl)-1H-phenalen-1-one as an effective photosensitizing agent with interesting properties, as well as the use of surfactant agents and liposomal vesicles for its solubilization in water.