Sondas fluorescentes baseadas em novos híbridos benzazólicos com grande deslocamento de stokes para marcação de mitocôndrias

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de novas sondas fluorescentes para marcação de mitocôndrias baseada em derivados contendo o núcleo 2-(2’-hidroxifenil)benzazol. Seis novos compostos fluorescentes foram sintetizados por métodos sintéticos simples e bem conhecidos com bons rendimentos. Os compostos apresentaram absorção na fronteira do UV e espectro visível e emissão de fluorescência na região do laranja do espectro visível com grande deslocamento de Stokes. O estudo fotofísico a baixas temperaturas evidenciou a ocorrência dos processos ESIPT e ICT acoplados, o que explica o grande deslocamento de Stokes observado. Os compostos apresentaram excelente habilidade de marcação de mitocôndrias in vitro e baixa citotoxicidade. O estudo de dinâmica molecular comprovou a alta afinidade dos compostos pela dupla membrana fosfolipídica, o que os caracteriza como lipofílicos e corrobora com os ensaios de bioimageamento. Todos os novos compostos apresentaram uma interação espontânea com a albumina do soro humano, observado a partir da supressão da fluorescência desta, indicando a probabilidade de ocorrer a distribuição das sondas em meio fisiológico. Além disso, os corantes benzotiazol piridínios apresentaram alta sensibilidade na detecção colorimétrica de compostos que apresentam caráter básico em solução. Por fim, os resultados evidenciam a potencial aplicação destes compostos como sondas fluorescentes para diversas aplicações.

The present study aimed the development of new mitochondria-targeted fluorescent probes based on derivatives of the 2-(2'-hydroxyphenyl)benzazole. Six new fluorescent compounds were synthesized using known simple synthetic methods with good yields. The compounds exhibited absorption at the UV-visible region and fluorescence emission in the orange region of the visible spectrum, with a large Stokes shift. The photophysical study at low temperature revealed the occurrence of coupled ESIPT and ICT processes, explaining the observed large Stokes shift. The compounds demonstrated excellent mitochondrial targeting ability in vitro and low cytotoxicity. Molecular dynamics studies confirmed the high affinity of the compounds for the bilayer membrane, characterizing them as lipophilic and corroborating with bioimaging assays. All new compounds exhibited a spontaneous interaction with the human serum albumin, as observed from the suppression of its fluorescence, indicating the potential distribution of probes in physiological environments. Additionally, the benzothiazole pyridinium dyes showed high sensitivity in the colorimetric detection of compounds with basic character in solution. Overall, the results highlight the potential application of these compounds as fluorescent probes for various purposes.