Tetrapyrrole photosensitizers in photoimmunotherapy.

The immunosuppressive nature of the tumor microenvironment poses a challenge in designing effective therapeutic strategies. Photoimmunotherapy is a method of treating cancer that combines photodynamic therapy with stimulation of the patient's immune system. Appropriately designed photosensitizers determine the efficiency of the photodynamic effect. This study aimed to investigate the physicochemical properties of potential porphyrin-based photosensitizers: 5,10,15,20-(tetra-2,6-difluorophenyl)porphyrin (F2P) and its derivatives coordinated with zinc (ZnF2P) and palladium (PdF2P), and to examine the influence of metal coordination on the optical and photochemical properties, as well as evaluate the impact of encapsulating the tested compounds in Pluronic P-123 copolymer micelles on the generation of reactive oxygen species (ROS). The studies demonstrated the influence of coordinated zinc and palladium atoms on the spectroscopic properties, through the heavy atom effect, inducing an alternative to fluorescence intersystem crossing (ISC) resulting, among other things, in a reduction in fluorescence intensity and increased ROS generation. The use of copolymer micelles allowed for the solubilization of hydrophobic compounds in aqueous solutions. Encapsulation also eliminated the phenomenon of aggregation and increased the efficiency of ROS generation. The results of ROS generation efficiency studies indicate a dominant type II ROS production mechanism for ZnF2P and a type I mechanism for PdF2P. Further studies on cancer cells will allow, among other things, the determination of the subcellular localization of ZnF2P and PdF2P photosensitizers and the assessment of their potential application in photoimmunotherapy.

Immunosupresyjny charakter mikrośrodowiska nowotworowego stanowi przeszkodę w projektowaniu skutecznych strategii terapeutycznych. Fotoimmunoterapia to metoda leczenia chorób nowotworowych łącząca terapię fotodynamiczną, ze stymulacją układu odpornościowego pacjenta. Odpowiednio zaprojektowane fotosensybilizatory stanowią o wydajności efektu fotodynamicznego. Celem niniejszej pracy było zbadanie właściwości fizykochemicznych potencjalnych fotosensybilizatorów porfirynowych: 5,10,15,20-(tetra-2,6-difluorofenylo)porfiryny (F2P) oraz jej pochodnych ze skoordynowanymi metalami cynku (ZnF2P) oraz palladu (PdF2P), zbadanie wpływu koordynacji metalu na właściwości optyczne i fotochemiczne oraz ocenę wpływu zamknięcia badanych związków w micelach kopolimerowych Pluronic P-123 na generowanie reaktywnych form tlenu (ROS). Badania wykazały wpływ skoordynowanych atomów cynku oraz palladu na właściwości spektroskopowe, poprzez efekt ciężkiego atomu, w postaci indukowania alternatywnego do fluorescencji przejścia międzysystemowego (ISC) skutkującego m. in. obniżeniem intensywności zjawiska fluorescencji oraz zwiększoną generacją ROS. Zastosowanie miceli kopolimerowych pozwoliło na rozpuszczenie hydrofobowych związków, w roztworach wodnych. Enkapsulacja skutkowała również wyeliminowaniem zjawiska agregacji oraz zwiększeniem efektywności generowania ROS. Wyniki badań efektywności generowania ROS wskazują na dominujący mechanizm produkcji ROS typu II dla ZnF2P oraz mechanizm typu I dla PdF2P. Dalsze badania na komórkach nowotworowych pozwolą, m. in. na określenie lokalizacji subkomórkowej fotosensybilizatorów ZnF2P oraz PdF2P i określenie ich potencjalnego zastosowania w fotoimmunoterapii.