Síntese de nanoparticulas de ouro dendronizadas.

Dendrons multifuncionais podem ser acoplados em nanopartículas de ouro, funcionalizando o ponto focal com o grupo tiol. Com isso temos nanopartículas

dendronizadas e multifuncionais, sendo promissoras em nanomedicina. A multifuncionalização controlada destas extremidades é um desafio e é imprescindível para avanços nesta área, visando a versatilidade para aplicação desta tecnologia.

Para a construção de nanopartículas dendronizadas foram sintetizados dendrons que possuíam um grupo tiol no ponto focal. A síntese foi feita de forma divergente, a partir do ácido tioglicólico. Ácido tioglicólico teve seu grupo tiol oxidado, com iodo em peróxido de hidrogênio, formando a ponte dissulfeto.O grupo tiol fica protegido na forma de dissulfeto e evita reações laterais nas etapas posteriores. A reação dos grupos ácido do dímero de ácido tioglicólico com o dendron aminotriester resultou no dendrímero 19, que é um dímero de dendrons ligados pela ponte disulfeto (Figura 37). O espectro de RMN de 13C do dendrímero 19 encontra-se na Figura 38. O carbono vizinho à ponte de sulfeto, C5 na figura, está mostrado perto de 43,0 ppm. Caso o grupo tiol não tivesse sido oxidado, C5 estaria abaixo de 30 ppm. Estes dados confirma a estrutura do dímero/dendrímero 19.

Figura 37. Síntese do dendrímero 19, que é um dímero de dendrons ligados pela ponte disulfeto.

As extremidades do dendrímero 19, com grupos tert butis, foram desprotegidas resultando no dendrímero 20 com seis ramificações tendo como grupo terminal ácido carboxílico. Dois dendrons trifuncionais diferentes foram acoplados ao dendrímero 20, resultando nos dendrímeros trifuncionais 21 e 22 repectivamente (Figura 39). Ambos os dendrímeros foram caracterizados por RMN de 1H. Os espectros explicitam bem o core similar entre as duas moléculas e os grupos terminais diferentes (Figuras 40 e 41).

Figura 39. Esquema de reações para obtenção dos dendrímeros/dímeros trifuncionais 21 e 22.

Figura 40. Espectro de RMN de ¹H do tiodendrímero trifuncional 21. As ramificações terminais têm seus

Figura 41. Espectro de RMN de ¹H do tiodendrímero trifuncional 22. Os sinais estão correlacionados à

molécula desenhada ao lado.

Dois tipos de nanopartículas de ouro (AuNPs) foram modificadas com os dendrímeros 21 e 22 descritos acima, resultando em nanopartículas de ouro dendronizadas através da quebra das pontes dissulfeto. Nanopartículas esféricas de 40 nm (da Sigma- Aldrich), estabilizadas em solução tampão de citrato, foram modificadas com o tiodendrímero trifuncional 22. Nanoflores de ouro de 200 nm obtidas pelo grupo do professor do IF-USP-SC, Prof. Dr. Valtencir Zucolotto, estabilizadas com PEG-Tiol (Figura 42), foram modificadas com tiodendrímero trifuncional 21 e um dendron fornecido pelo colaborador Diego Bertuzzi, carregado de grupos glicóis, mostrado na figura 43.

Figura 43. Estrutura química do dendron 23 com grupo tiol no ponto focal, sintetizado pelo colega Diego

Bertuzzi, usado na modificação das nanoflores de ouro.

A primeira substituição feita nas nanoflores foi realizada com o tiodendrímero trifuncional 21. Após adição do dendrímero à solução contendo as nanoflores de ouro, a solução reacional ficou sob agitação durante 48 h para promover a substituição do ligante tiol. As nanopartículas estavam estabilizadas com PEG-Tiol que foi substituído pelo dendron tiol trifuncional resultante da quebra da ligação disulfeto do dendrímero 21. Se pode observar uma mudança no tamanho médio da partícula (Figura 44). Na figura se pode observar a mudança na distribuição do tamanho das nanoflores. As nanoflores estabilizadas com PEG-Tiol têm com um diâmetro hidrodinâmico médio de 95 nm. Após a substituição com os dendrímeros o tamanho médio passou a ser 105 nm. Embora a variação do tamanho das nanoflores seja pouco significativa após a substituição do dendron, é possível ver uma diferença na distribuição do tamanho e uma mudança considerável no valor do potencial Zeta. O potencial Zeta diminuiu, em módulo, de -26,0 ± 8,1 mV para -4,7 ± 3,3 mV.

Figura 44. Dados de DLS obtidos para as nanoflores estabilizadas com PEG-tiol (esquerda) e com os

dendrons 21 (direita).

Ainda utilizando as nanoflores, o dendron 23 foi usado para promover a troca de ligante e obter as nanoflores dendronizadas (Figura 45). Assim, o dendron 23 foi adicionado a uma nova porção de nanoflores estabilizadas com PEG-tiol. A funcionalização das nanoflores com os dendrons é evidenciada pelos dados de potencial Zeta que mudaram de -26,0 ± 8,1 mV para -58,4 ± 5,9 mV, devido aos grupos ácidos carboxílicos terminais que são carregados de carga negativa, causando o aumento no módulo do potencial. O tamanho também tem uma grande variação. Os grupos ácidos carboxílicos exigem uma grande camada hidrodinâmica para neutralizar a carga na superfície das nanoflores, com isso o diâmetro hidrodinâmico das nanoflores aumenta após a substituição.

Figura 45. Representação esquemática das nanoflores de ouro funcionalizadas com o dendron 23.

As nanoflores de ouro funcionalizadas com o dendron 23 também foram caracerizadas por microscopia de transmissão eletrônica (TEM) e microscopia eletrônica de varrimento

(SEM) (Figura 46). Nas imagens TEM e SEM podemos observar que as nanoflores de ouro mantêm a sua morfologia original, e se encontram envolvidas/rodeadas por material orgânico.

Figura 47. Imagens SEM (em cima) e TEM (em baixo) das nanoflores substituidas com dendron glicólico.

As nanopartículas esféricas de 40 nm foram decoradas com o dendron formado pela quebra do tiodendrímero trifuncional 22 (Figura 48). Após a troca do citrato pelo dendron tiol, o módulo do potencial Zeta da partícula diminui, pois no citrato há grupos negativos que fazem com que esse potencial seja maior nas nanopartículas estabilizadas com citrato do que com o dendron. No caso da nanopartícula com citrato o potencial obtido é de -46,2 ± 13,5 mV. Já a substituída com o dendron é de -8,3 ± 3.7 mV. As medidas de DLS mostram que após a substituição há um aumento significativo no diâmetro hidrodinâmico (Figura 49). Nanopartículas estabilizadas com citrato tem um diâmetro hidrodinâmico médio de 41 nm. Após a substituição foram obtidas partículas cujo diâmetro hidrodinâmico médio é de 106 nm. Esta diferença no tamanho deve-se ao fato dos dendrons serem muito maiores do que as moléculas de citrato. Além disso, os dendrons possuem terminais

hidrofílicos e hidrofóbicos causando a presença de microambientes diferentes o que pode ter uma grande influência na quantidade de camadas de solvatação que influenciam no valor final obtido no DLS.

Figura 48. Estrutura da nanopartícula de ouro esférica dendronizada com o dendron resultante da quebra da

ponte disulfeto do dendrímero 21.

Figura 49. Dados obtidos por DLS para o diâmetro hidrodinâmico de: (A) nanopartículas de ouro de 40 nm