Padova 2002 - booklet - Società Italiana di FotoBiologia

Transcript

Società Italiana di Fotobiologia
Gruppo Italiano di Fotochimica
Società Chimica Italiana
Sezione Nazionale della
International Union for Photobiology
Sezione Italiana della
European Photochemistry Association
Gruppo Interdivisionale di Fotochimica
III Convegno Congiunto di
Fotobiologia e Fotochimica
Università degli Studi di Padova
6 - 8 Giugno 2002
Programma
Riassunti delle comunicazioni
Comitato Scientifico
Vincenzo Balzani
Dipartimento di Chimica G. Ciamician, Università di Bologna
Giovanni Bottiroli
CNR Istituto di Genetica Molecolare, Sezione Istochimica e Citometria, Pavia
Sergio Caffieri
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Padova
Elisa Fasani
Dipartimento di Chimica Organica, Università di Pavia
Giovanna Favaro
Dipartimento di Chimica, Università di Perugia
Francesco Ghetti
CNR Istituto di Biofisica, Pisa
Marcella Guarrera
DISEM Sezione di Dermatologia, Università di Genova
Sandra Monti
CNR, Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività, Bologna
Comitato Organizzatore
Sergio Caffieri
Via F. Marzolo 5, 35131 Padova
Tel: 049 8275706, Fax: 049 8275366, E-mail: [email protected]
Francesco Dall’Acqua
Giorgio Gennari
Dipartimento di Chimica Fisica, Università di Padova
Giulio Jori
Dipartimento di Biologia, Università di Padova
Elena Reddi
II
Il Congresso è organizzato con il contributo di
Complesso di Biologia "A. Vallisneri"
Banca Antonveneta
Flyby S.r.l.
Comune di Padova, Settore Musei e Biblioteche
ed il patrocinio di
ESP, European Society for Photobiology
III
IV
Programma
Giovedì 6 Giugno
Aula Ippolito Nievo, Palazzo del Bo
14.00-14.45
Registrazione e accoglienza
14.45
Commemorazione di Laura Polo
Consegna del premio di laurea “Laura Polo” per una tesi di Fotobiologia
Moderatori: G. Bottiroli (Pavia), G. Favaro (Perugia)
15.30 M.A.J. Rodgers (Bowling Green, OH, USA)
Excited state dynamics of metallotetrapyrroles, photosensitizers for photothermal therapy (pag. 1)
16.15 S. Sortino, S. Petralia, G.G. Condorelli, S. Conoci, G. Condorelli (Catania)
Novel photoactive self-assembled monolayers on gold surface (pag. 2)
16.30 A. Del Sorbo, E.M. Procaccini, E. Prizio, A.M. Riccardo, I. Russo, G. Monfrecola (Napoli)
Monitoraggio della quantità di ultravioletto B solare sull’Italia meridionale (pag. 3)
16.45
Coffee break
Moderatore: F. Barigelletti (Bologna)
17.15 F. Giuntini, M. Magaraggia, S. Ferro, G. Jori, J.A.S. Cavaleiro (Padova; Aveiro, Portugal)
Sintesi di porfirine cationiche -monosostituite per la PDT di infezioni microbiche (pag. 4)
17.30 A. Mazzaglia, L. Monsù Scolaro, N. Angelini, D. Lombardo, N. Micali, V. Villari, R. Darcy,
R. Donohue, B.J. Ravoo (Messina; Parma; Dublin, Ireland)
Porfirine in ciclodestrine anfifiliche come potenziale sistema per il “drug-delivery” nella terapia
fotodinamica. Studio spettroscopico e strutturale (pag. 5)
17.45 A. Credi, R. Ballardini, V. Balzani, M. Clemente-León, M.T. Gandolfi, M. Venturi (Bologna)
Photochemical molecular-level devices and machines (pag. 6)
18.00 G. Zucchelli, R.C. Jennings, F. Garlaschi, R. Barbato, O. Cremonesi (Milano; Alessandria)
Il contributo inomogeneo alla banda di assorbimento della clorofilla in complessi clorofillaproteina (pag. 7)
18.15 M. Fagnoni, M. Mella, E. Fasani, A. Albini (Pavia)
Fotoframmentazione eterolitica del legame arile-alogeno: un principio pervasivo dalla fototossicità
dei farmaci alla sintesi organica (pag. 8)
18.30 E. Lanzillotta, C. Ceccarini, R. Ferrara, F. Dini, R. Banchetti, F. Frontini (Pisa)
Foto-produzione di forme volatili di mercurio in sistemi acquatici e in colture cellulari
fitoplanctoniche (pag. 9)
18.45 S. Fiorani, A.C. Croce, I. Freitas, S. Fracchiolla, R. Bertone, G. Bottiroli, M. Vairetti (Pavia)
Caratterizzazione delle proprietà di autofluorescenza di epatociti isolati in diverse condizioni
sperimentali (pag. 10)
19.00 A. Sgarbossa, T. Youssef, F. Lenci (Pisa; Giza, Egypt)
Modifiche fotosensibilizzate dell’-cristallina: solo strutturali o anche funzionali? (pag. 11)
V
Venerdì 7 Giugno
Complesso di Biologia “A. Vallisneri”, Aula Magna
9.00 – 10.45
Comunicazioni SIF
Moderatore: A.C. Croce (Pavia)
9.00 M. Magaraggia, A. Visonà, A. Pagnan, S. Gobbo, G. Jori (Padova)
Prevenzione di iperplasia intimale in arterie di coniglio mediante terapia fotodinamica con
Zn(II)-ftalocianina (pag. 12)
9.15 C. Bagnoli, F. Ghetti (Pisa)
Inibizione da UVB dell’attività fotosintetica in alghe verdi unicellulari: studio spettrale dell’effetto
di lunghi tempi di irraggiamento (pag. 13)
9.30 D’Afflitto, S. Moscato, E. Simeone
Variazione della radiazione PAR e del rapporto Red/Far-Red nei vigneti del Chianti Rufina
(pag. 14)
9.50 R. Zanoni, M. Camerin, G. Jori, E. Reddi, M.A.J. Rodgers, M.E. Kennedy (Padova; Bowling
Green, OH, USA; Cleveland, OH, USA)
Sensibilizzazione fototermica di varie linee cellulari con Ni(II)-octabutossi-naftalocianina (NiNc)
(pag.15)
10.05 C. Fabris, M. Soncin, G. Miotto, L. Fantetti, D. Dei, S. Tampucci, G. Roncucci, G. Jori
(Firenze; Padova)
Efficienza fotosensibilizzatrice di un derivato tetracationico della Zn(II)-ftalocianina (pag. 16)
10.20 N. Messina, R. Marangoni, D. Gioffré, G. Colombetti (Pisa)
Effetti della radiazione UV su un modello di microecosistema marino (pag. 17)
10.35 T. Ben Amor, O. Coppellotti, K. Kassab, S. Tlijeni, G. Jori (Gafsa, Tunisia; Padova)
Studi sulla possibilità dell’uso dell’ematoporfirina come agente fotosterilizzante delle acque di
rifiuto (pag. 18)
10.45
VI
Coffee break
Venerdì 7 Giugno
Complesso di Biologia “A. Vallisneri”, Aula E
9.00 – 10.45
Comunicazioni GIF/GIDF
Moderatore: U. Mazzucato (Perugia)
9.00 I. Baraldi, F. Momicchioli, G. Ponterini, D. Vanossi (Modena)
Trasferimento di energia elettronica in coppie ioniche (di contatto) di coloranti polimetinici
(pag. 19)
9.15 E. Marri, U. Mazzucato, A. Spalletti, G. Galiazzo (Perugia; Padova)
Effects of the nitrogen and sulphur heteroatoms on the photophysics and photochemistry of 1,4and 1,3-distyrylbenzene and some butadienyl analogues (pag. 20)
9.30 G. Accorsi, N. Armaroli, F. Barigelletti, A. Farràn Morales, N. Simpson, B. Ventura, M. D. Ward
(Bologna; Bristol, UK)
Photoprobing self-assembling processes and intercomponent interactions in Ru-polypyridine
complexes (pag. 21)
9.45 G.
Accorsi,
N.
Armaroli,
F.
Barigelletti,
J.F.
Eckert,
J.F.
(Bologna; Strasbourg, France)
Processi fotoindotti in sistemi multicomponente contenenti fullerene (pag. 22)
Nierengarten
10.00 F. Loiseau, R. Passalacqua, S. Serroni, S. Campagna, M. Polson, Y. Fang, G. S. Hanan
(Messina; Waterloo, Canada)
Proprietà di luminescenza di complessi di Ru(II) contenenti leganti tridentati (pag. 23)
10.15 P.L. Gentili, A. Romani, G. Favaro (Perugia)
Spectral and photochemical properties of the 2,2-dimethyl-2H-naphtho[2,1-b]pyran (pag. 24)
10.30 C. A. Bignozzi, M. Biancardo, R. Argazzi (Ferrara)
Solid state photochromic devices based on wide band-gap nanocrystalline semiconductors
functionalized with polynuclear mixed valence compounds and suitable sensitizer (pag. 25)
10.45
Coffee break
VII
Venerdì 7 Giugno
11.15 – 13.00 Tavola rotonda: Fototrattamenti per il disinquinamento delle acque
Moderatore: G. Miolo (Padova)
S. Canonica (Dübendorf, Switzerland)
Photochemical water treatment processes in solution (pag. 26)
G. Jori, M. Magaraggia (Padova)
Decontaminazione di acque inquinate microbiologicamente mediante processi fotosensibilizzati a basso
impatto ambientale (pag. 27)
A. Maldotti (Ferrara)
Fotocatalisi con TiO2 per la purificazione delle acque (pag. 28)
Z. Alouini (Ariana, Tunisia)
Meso-substituted cationic porphyrin (pag. 29)
13.00
VIII
Colazione di lavoro presso la sede del Congresso
Venerdì 7 Giugno
Moderatore: F. Lenci (Pisa)
14.30 J. Piette (Liège, Belgium)
Mechanisms of NF-κB activation and apoptosis in human cancer cells by photodynamic therapy
(pag. 30)
15.15 – 17.45 Comunicazioni SIF
Moderatore: C. Marzano (Padova)
15.15 A. Brunetta, A. Segalla, E. Touloupakis, I. Szabò, G.M. Giacometti, E. Bergantino (Padova)
Ruolo della subunità PSBH nel ciclo di riparo del fotosistema II, studiato in mutanti di
Synechocystis (pag. 31)
15.30 A.P. Casazza, R. Croce, C. Soave (Milano)
Le ELIPs di A. thaliana (pag. 32)
15.45 T. Morosinotto, R. Croce, R. Bassi (Verona)
At the origin of the red absorption forms of PSI-200: mutational analysis of LHCA1 (pag. 33)
16.00 C. Beghetto, M. Camerin, S. Gobbo, P. Nikolov, F. Ricchelli (Padova; Sofia, Bulgaria)
Inibizione della transizione di permeabilità mitocondriale ad opera della protoporfirina fotoattivata
(pag. 34)
16.15
Coffee break
Moderatore: A. Sgarbossa (Pisa)
16.45 E. Bergo, A. Segalla, G.M. Giacometti, D. Tarantino, C. Soave, F. Andreucci, R. Barbato
(Padova; Milano; Alessandria)
Role of white light in the recovery from ultraviolet-B stress in higher plants (pag. 35)
17.00 M. Venturini, R. Capezzera, C. Zane, P.G. Calzavara-Pinton (Brescia)
La fototerapia UVA1 a medie dosi nel trattamento delle manifestazioni cutanee della malattia
"graft versus host" cronica (pag. 36)
Eritema polimorfo cutaneo e mucoso fotoindotto (pag. 37)
Trattamento con UVA1 della pitiriasi lichenoide (pag. 38)
17.30 I. Russo, E. Prizio, A.M. Riccardo, A. Del Sorbo e G. Monfrecola (Napoli)
Effetti dell’8-MOP più UVA sul rilascio di IL-4 ed IL-13 dai basofili umani: studio in vitro
(pag. 39)
17.45 – 18.45 Assemblea SIF
19.00
Visita alla Cappella degli Scrovegni
20.45
Cena sociale
IX
Venerdì 7 Giugno
15.15 – 17.45 Comunicazioni GIF/GIDF
Moderatore: S. Campagna (Messina)
15.15 S. Monti, F. Manoli, P. Bortolus, G. Marconi, B. Mayer, G. Grabner, G. Köhler, W. Boszcyk,
K. Rotkiewicz (Bologna;Wien, Austria; Kielce, Poland)
A spectroscopic and structural investigation of the interaction of dimethylaminobenzonitrile with
cyclodextrins (pag. 40)
15.30 F. Ortica, A. Romani, G. Favaro (Perugia)
Structure and environment effects on the nature of the lowest excited states of thienyl ketones
(pag. 41)
15.45 F. Bolletta, M. Montalti, L. Prodi, N. Zaccheroni (Bologna)
Photophysical properties of fluorescent nanoparticles (pag. 42)
16.00 M. Maestri, F. Pina, P. Passaniti, V. Balzani (Bologna)
Signal processing at the molecular level: a spiropyran-flavylium salt combined photo-system
(pag. 43)
16.15
Coffee break
Moderatore: G. Condorelli (Catania)
16.45 G. Condorelli, R. Consoli, L.L. Costanzo, G. De Guidi, S. Torrisi (Catania)
Photodegradation of fenthion in homogeneous solution and photosensitization in biological model
systems (pag. 44)
17.00 G. Viola, D. Vedaldi, F. Dall’Acqua, L. Latterini, F. Elisei, G.G. Aloisi, U. Mazzucato
(Padova; Perugia)
Proprietà fotofisiche e fototossiche di farmaci antimalarici (pag. 45)
17.15 L. Levorato, G. Miolo, S. Caffieri (Padova)
Fotolisi e fototossicità del betametasone (pag. 46)
17.30 C.A. Bignozzi, V. Ferri, M. Scoponi (Ferrara)
Sintesi e caratterizzazione di poliacrilati e di polistireni contenenti complessi luminescenti di renio
(pag. 47)
17.45 – 18.45 Assemblea GIF/GIDF
19.00
Visita alla Cappella degli Scrovegni
20.45
Cena sociale
X
Sabato 8 Giugno
Moderatore: V. Balzani (Bologna)
9.00 F. Scandola, E. Alessio, C. Chiorboli, M.T. Indelli, A. Prodi (Ferrara; Trieste)
Energy transfer in supramolecular systems. Porphyrin arrays and polynuclear metal complexes
(pag. 48)
9.45 – 13.00
Comunicazioni SIF
Moderatore: A. Segalla (Padova)
9.45 G. Bottiroli, S. Fiorani, B. Masala, A.C. Croce, F. Crespi (Pavia; Verona)
Analisi di autofluorescenza di neuromediatori su tessuto cerebrale (pag. 49)
10.00 S. Fiorani, A.C. Croce, I. Freitas, S. Fracchiolla, R. Bertone, G. Bottiroli, M. Vairetti (Pavia)
Caratterizzazione delle proprietà di autofluorescenza del tessuto epatico (pag. 50)
10.15 P. Taroni, G. Danesini, F. Messina, A. Pifferi, A. Torricelli, R. Cubeddu (Milano)
Mammografia ottica risolta nel tempo a 4 lunghezze d’onda (pag. 51)
10.30 I.M. Pepe, L. Notari, A. Morelli (Genova)
Adenylate kinase activity in the disk membranes of rod outer segments of bovine retina (pag. 52)
10.45
Coffee break
Moderatore: C. Fabris (Brescia)
11.15 A.M. Riccardo, E.M. Procaccini, A. Del Sorbo, E. Prizio, I. Russo, G. Roberti, S. Staibano,
G. Monfrecola (Napoli)
Melanogenesi indotta da acido 5-aminolevulinico topico e luce visibile (pag. 53)
11.30 C. Veller Fornasa, M. Lazzaro, G. Bezze, R. Cipriani (Padova)
Dermopatie fotoresponsive ed autoanticorpi antinucleo (pag. 54)
11.45 E. Prizio, I. Russo, A.M. Riccardo, A. Del Sorbo, G. Monfrecola (Napoli)
Effetto dell’UVA sul rilascio di istamina da basofili umani: studio in vitro (pag. 55)
12.00 F. Bettio, C. Marzano, F. Baccichetti, F. Carlassare, A. Chilin, F. Bordin (Padova)
Danno nucleare e morte cellulare fotoindotti da furochinolinoni (pag. 56)
12.15 A. Cocchi, C. Perfetti, L. Fantetti, D. Dei, F. Giuntini, G. Roncucci (Firenze)
Studio della fotoemolisi di derivati cationici e non cationici di Zn(II)ftalocianine (pag. 57)
12.30 M. Canton, M. Gardin, F. Bolesani, S. Caffieri, F. Dall’Acqua, F. Di Lisa (Padova)
PUVA and psoralen photooxidized products induce apoptosis by causing mitochondrial
dysfunction (pag. 58)
XI
Sabato 8 Giugno
Complesso di Biologia “A. Vallisneri”, Aula E
9.45 – 13.00
Comunicazioni GIF/GIDF
Moderatore: S. Monti (Bologna)
9.45 A. Romani, M. Vagnini, C. Miliani, G. Favaro (Perugia)
Photophysical and photochemical behaviour of some natural dyes used in painting (pag. 59)
10.00 C. Miliani, A. Romani, G. Favaro, U. Santamaria (Perugia; Città del Vaticano)
UV-VIS fluorescence spectroscopy: a non-destructive technique for in situ study of polychrome
artworks (pag. 60)
10.15 V. Vicinelli, P. Ceroni, M. Maestri, V. Balzani, M. Gorka, U. Hahn, F. Vögtle
(Bologna; Bonn, Germany)
Photoactive host-guest chemistry in dendrimers (pag. 61)
10.30 V. Balzani, A. Credi, F. Marchioni, M. Venturi (Bologna)
Redox-active dendrimers (pag. 62)
10.45
Coffee break
Moderatore: E. Selli (Milano)
11.15 R. Passalacqua, S. Campagna, N. McClenaghan, B. Verheyde, A. Hameurlaine, W. Dehaen
(Messina; Leuven, Belgium)
Luminescenza di sistemi dendritici basati su complessi di rutenio con leganti carbazolici (pag. 63)
11.30 F. Puntoriero, S. Campagna, S. Serroni, F.M. MacDonnell (Messina; Arlington, TX, USA)
Fotofisica di sistemi supramolecolari basati su complessi di Ru ed Os (pag. 64)
11.45 D. Virgili, M. Cocchi, V. Fattori, P. Di Marco, J. Kalinowski, W. Stampor
(Bologna; Gdańsk, Poland)
Dispositivo organico elettrofosforescente basato sull’emissione di un complesso ciclometallato ad
alta resa di fotoluminescenza (pag. 65)
12.00 C. Sabatini, M. Cocchi, P. Di Marco, V. Fattori, S. Rizzoli, D. Virgili (Bologna)
Sintesi di nuove ammine aromatiche complesse e loro applicazione come materiale elettroattivo in
LED organici (pag. 66)
12.15 R. Ballardini, V. Balzani, A. Di Fabio, M.T. Gandolfi, J.O. Jeppesen, J.F. Stoddart, M. Venturi
(Bologna)
Amphiphilic bistable [2]rotaxanes incorporating a monopyrrole tetrathiafulvalene and a
1,5-dimethoxynaphthalene as -electron donating units. Photophysical and electrochemical
behaviour (pag. 67)
12.30 L. Latterini, F. Elisei, G.G. Aloisi (Perugia)
Photophysical study of intercalation compounds (pag. 68)
12.45 A. Prodi, A. Kettner, F. Scandola, C. Chiorboli, U. Siemeling (Ferrara; Kassel, Germany)
Ultrafast spectroscopy of a RuII complex of ferrocenyl-functionalized terpyridine (pag. 69)
XII
Riassunti delle comunicazioni
XIII
XIV
EXCITED STATE DYNAMICS OF METALLOTETRAPYRROLES,
PHOTOSENSITIZERS FOR PHOTOTHERMAL THERAPY
Michael A. J. Rodgers
Department of Chemistry, Bowling Green State University, Bowling Green, OH, 43403
During the last two decades compounds of the metallotetrapyrrole (MTP) family have been
investigated as possible photosensitizers for photodynamic therapy (PDT) of tumors. Examples
are metalloporphyrins (MP), metallophthalocyanines (MPC) and derivatives thereof. In PDT the
photon energy is transduced into chemically reactive states that create oxidative damage in the
tissue surrounding the photosensitizer. In the relatively novel photothermal therapeutic (PTT)
approach to inducing tumor necrosis, the electronic excitation energy delivered to chromophoric
entities through photon absorption is required to be rapidly (a few ps) converted into vibrational
excitation of the ground electronic state. This subsequently loses energy to the thermal bath via
the oscillators of neighboring matrix molecules. In this way mechanical motions are induced
which, if severe enough (as a result of shock waves generated by multiple overlapping
excitation/deactivation cycles) can lead to chemical damage in sensitive nearby target species. In
our laboratory we have employed ultrafast spectrometry to examine the rapid dynamic events
that follow photon absorption by MTPs where the central metal is one of the first row transition
elements such as Ni(II) or Fe(II). Metallophthalocyanines of this type undergo deactivation
processes that are complete within a few picoseconds because of the presence of vacancies in the
metal d-orbitals.
Data on the dynamics of these events are to be presented.
1
NOVEL PHOTOACTIVE SELF-ASSEMBLED MONOLAYERS ON GOLD SURFACE
S. Sortinoa, S. Petraliaa, G. G. Condorellia, S. Conocib, and G. Condorellia
a
Dipartimento di Scienze Chimiche, Viale Andrea Doria 8, I- 95125 Catania, Italy
Si optoelectronics, bio-and nano-systems, Corporate Technology R&D, ST Microelectronics,
Stradale Primosole 50, I-95125 Catania, Italy
E-mail: [email protected]
b
Self-Assembled Monolayers (SAM) able to perform specific functions upon light stimulation are
attracting growing interest from interdisciplinary areas of the scientific community. In fact, such
photoactive organized assemblies are important in designing new generation nanodevices for
different practical applications.
We
h
H3C
N
H
F
H3C
F
O
O
S
S
S
CF3
O
NH
novel
on
gold
is
able
DNA
it
with
to
and
high
efficiency. The latter gives rise
NO2
=
former
photocleave
gold substrate
two
SAM
immobilize
O
S
SAM 2
on
surface, SAM 1 and SAM 2.
The
N
hydrophobic
chains
report
photoactive
N
=
SAM 1
photoactive
units
H
to nitric oxide photogeneration.
A photodefluorination reaction
and
a
nitro
to
nitrite
photorearrangement are the key processes involved in SAM 1 and SAM 2, respectively. The
control of DNA cleavage and NO release through modulation of the illumination conditions, the
low excitation energy required, the negligible yield of singlet oxygen photosensitization, the high
thermal stability under physiological conditions and the easiness of preparation are the
remarkable advantages offered by the two SAM.
Given the enormous interest, from biological and clinical viewpoints, in compounds that
immobilize and cleave DNA1, and the importance of nitric oxide as anticancer agent2, SAM 1
and 2 represents appealing candidates to be potentially developed into practical for a large
variety of biomedical applications.
_____________________________________________________________________________________________
___
1.
G. Pratviel, J. Bernadou and B. Meunier, Angew. Chem. Int. Ed. 1995, 34, 746.
2.
F. Murad, Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 1856
2
MONITORAGGIO DELLA QUANTITÀ DI ULTRAVIOLETTO B SOLARE
SULL’ITALIA MERIDIONALE
A. Del Sorbo, E.M. Procaccini, E. Prizio, AM. Riccardo, I. Russo, G. Monfrecola
Dipartimento di Patologia Sistematica - Sezione di Dermatologia
Università di Napoli “Federico II”
Lo scopo del nostro studio è stato quello di valutare l’intensità dell’ultravioletto corto solare (290-320
nm) che raggiunge il suolo della città di Napoli nel corso della giornata e nelle diverse stagioni dell’anno,
con i relativi picchi stagionali e le variazioni giornaliere e mensili.
I dati sono stati rilevati in tempo reale con un radiometro UVB a banda larga (modello UV-BIOMETER
501) posizionato sul tetto del nostro istituto (Lat. 40.86°N, Long. 14.22°E, Alt. 267 m slm) e connesso ad
un computer tramite una porta seriale. Tale sistema è entrato in funzione, dopo un periodo di messa a
punto, il 1° settembre 1997 ed i risultati ottenuti attraverso una misurazione continuativa sono espressi sia
2
in unità fisiche (mJ/cm ) che biologiche (MED/ora).
Questi dati sono stati poi processati con uno speciale software (Solar Light IDL 2.0) in grado di fornirci
istantaneamente informazioni su UV-Index, picco, dose UV accumulata e sunburn time (tempo medio
impiegato da un soggetto di fototipo II per scottarsi).
Circa il 30% della quantità giornaliera di ultravioletto corto giunge al suolo tra 1 ora prima e un’ora dopo
il mezzogiorno solare. Indicativamente tre ore prima e tre ore dopo tale picco il livello di UV-B si riduce
di circa il 50%.
Nella nostra area il picco di UV-B che raggiunge il suolo si verifica tra la fine di giugno e le prime
settimane di luglio. L’irradianza massima pertanto non si verifica in Agosto (UVmax = 1,657 MED/h)
mese più caldo dell’anno (temp. media 30.5°C) ma all’inizio dell’estate (UVmax = 2,050 MED/h) quando
la pelle non ha ancora acquisito la protezione naturale conferita dalla melanogenesi ed è più frequente il
rischio di scottature.
Fra gennaio (circa 60 MED) e luglio (circa 630 MED) la quota di UV-B che raggiunge il suolo può essere
moltiplicata per 11. La curva inizia ad incrementarsi repentinamente a marzo con un picco a giugnoluglio ed un regolare decremento fino ad ottobre. A marzo e ottobre, una simile quota di UV-B (151 14
MED) raggiunge il suolo di Napoli. Lo stesso fenomeno si verifica ad aprile e settembre (226 7 MED).
La quota annuale di UV-B che ha raggiunto la nostra stazione di rilevamento è rimasta invariata nel
periodo 1998-2001 (2582 
90 MED/anno), così come invariate sono risultate essere le punte massime
di irradianza (circa 2 MED/h alle ore 12:30 di fine giugno – inizio luglio).
Con questo tipo di dati potremmo avere nei prossimi anni una più chiara lettura della quantità di UV-B
solare che arriva al suolo, con la possibilità di avere maggiori informazioni sulla prevenzione di alcune
fotodermatosi e sulla fotocarcinogenesi.
3
SINTESI DI PORFIRINE CATIONICHE -MONOSOSTITUITE
PER LA PDT DI INFEZIONI MICROBICHE
Francesca Giuntinia, Michela Magaraggiaa, Stefania Ferroa, Giulio Joria and José A.S. Cavaleirob
a
b
Dipartimento di Biologia, Università di Padova, 35121 Padova, Italia
Departemento de Quimica, Universidade de Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal
La terapia fotodinamica delle infezioni di origine microbica in presenza di porfirine1 sta
assumendo un interesse sempre più rilevante: i risultati finora disponibili mostrano come questi
agenti fotosensibilizzanti siano in grado di agire su un ampio spettro di patogeni, ivi compresi
ceppi batterici antibiotico-resistenti.
L’interesse per la sintesi di nuovi derivati porfirinici per applicazioni biomediche deriva sia dalle
caratteristiche fotodinamiche intrinseche del macrociclo porfirinico che dalla versatilità
dell’anello nei confronti delle modificazioni chimiche2.
Grazie a questa peculiarità è possibile introdurre sull’anello sostituenti che incrementino
l’efficienza fotodinamica delle molecole sintetizzate, variando le loro caratteristiche fotofisiche e
chimico-fisiche; tra queste il bilancio idro/lipofilico si è mostrato essere di fondamentale
importanza per l’attività delle molecole3.
Attraverso un processo base-catalizzato abbiamo sintetizzato due derivati porfirinici cationici vinil-sostituiti da utilizzare come fotosensibilizzatori nei confronti di diverse specie batteriche.
Studi riguardo all’attività fotosensibilizzatrice di tali composti nei confronti di ceppi batterici
Gram-positivi sono attualmente in corso nei nostri laboratori.
Bibliografia
1.
Malik, Z., Hanania, J., Nitzan, Y., Photochem. Photobiol.: B Biol., 1990, 5, 281
2.
Bonnet, R., Chem. Soc. Rev., 1995, 24, 19
3.
MacDonald, I., Dougherty, T.J., J. Porphyrins Phthalocianines, 2001, 5, 105
4
PORFIRINE IN CICLODESTRINE ANFIFILICHE COME POTENZIALE SISTEMA
PER IL “DRUG-DELIVERY” NELLA TERAPIA FOTODINAMICA.
STUDIO SPETTROSCOPICO E STRUTTURALE.
Antonino Mazzaglia1, Luigi Monsù Scolaro1, Nicola Angelini2, Domenico Lombardo2,
Norberto Micali2, Valentina Villari2, Raphael Darcy3, Ruth Donohue3 and Bart Jan Ravoo3
1
CNR-Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati, Unità di Messina, INFM-Istituto
Nazionale per la Fisica della Materia, Unità di Ricerca di Messina, Dipartimento di Chimica
Inorganica, Chimica Analitica e Chimica Fisica, Università di Messina.
2
CNR-Istituto per i Processi Chimico-Fisici, Sezione di Messina, Messina, INFM-Istituto
Nazionale per la Fisica della Materia, Unità di Ricerca di Parma, Parma
3
Department of Chemistry, National University of Ireland, University College Dublin, Dublin
Le porfirine sono cromofori fotosensibilizzanti noti ed ampiamente studiati per il loro impiego
nella terapia fotodinamica. Molecole di ciclodestrine anfifiliche, sintetizzate ad hoc per il
trasporto di farmaci [1], si organizzano in aggregati micellari [2] e/o vescicolari [3] in grado di
ospitare molecole di porfirine. La potenziale applicazione nella terapia fotodinamica di un tale
sistema (ciclodestrine anfifiliche-porfirine) è rafforzata dalle peculiari proprietà di queste
particolari ciclodestrine con catene di oligoetilene-glicole che presentano un alto grado di
tollerabilità biologica come nel caso degli “stealth liposomes” [4]. In questo lavoro sono stati
studiati sistemi composti da diverse ciclodestrine aventi catene idrofobiche di diversa lunghezza,
caricate con differenti cromofori porfirinici, sia solubili (tetrakis(4-sulfonatofenil)porfina) che
insolubili (tetrakis(4-idrossifenil)porfina e tetrakis(4-piridil)porfina) in acqua.
Tecniche di “scattering” statico e dinamico di luce sono state utilizzate per investigare la
dimensione mesoscopica degli aggregati di ciclodestrine anfifiliche; mentre tecniche di
assorbimento ottico e di fluorescenza, sia a stato stazionario che risolta in tempo, sono state
impiegate per studiare le interazioni cromoforo-microambiente. Risultati preliminari mostrano la
formazione di aggregati micellari di dimensioni (dell’ordine delle centinaia di nanometri)
variabili in funzione della concentrazione di ciclodestrina. Inoltre sia gli spettri di assorbimento
che le misure di fluorescenza indicano che tali aggregati di ciclodestrine sono in grado sia di
solubilizzare le porfirine idrofobiche, sia di promuovere un trasferimento di molecole libere dal
solvente all’aggregato ciclodestrinico, nel caso della porfirina idrofilica.
[1] Mazzaglia, A.; Donohue, R.; Ravoo, B.J.; Darcy, R. Eur. J. Org. Chem. 2001, 1715
[2] Mazzaglia, A.; Ravoo, B. J.; Darcy, R.; Gambadauro, P.; Mallamace, F. Langmuir 2002, 18,
1945
[3] Ravoo, B.J.; Darcy, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 4324
[4] Lasic, D.D. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1994, 33, 1685
5
PHOTOCHEMICAL MOLECULAR-LEVEL DEVICES AND MACHINES
A. Credi, R. Ballardini, V. Balzani, M. Clemente-León, M.T. Gandolfi, M. Venturi
Dipartimento di Chimica “G. Ciamician”, Università di Bologna, via Selmi 2, 40126 Bologna,
Italy
The design and construction of molecular-level devices and machines, i.e., multicomponent
(supramolecular) systems capable of performing functions under appropriate stimulation, is a
topic of rapidly growing interest [1]. Among the forms of energy that can be used to power
molecular devices and machines, light is undoubtedly a convenient – if not the best – choice [2].
Photoinduced electron-transfer and photoisomerization processes can indeed be exploited for
modulating the intercomponent interactions in supramolecular systems to bring about, for
instance, mechanical displacements. Interlocked compounds such as rotaxanes and catenanes,
whose co-conformation is essentially controlled by weak interactions (typically, donor/acceptor forces and hydrogen bonds), are attractive candidates for the realization of such
systems.
Here we will illustrate the most recent advances in this research, including (a) new prototypes of
light-driven molecular motors based on pseudorotaxanes and rotaxanes [3], and (b) the
molecular-scale analog of an electrical extension cable [4].
The photophysical, photochemical and electrochemical properties of these systems will be
described, and their performance and limitations as molecular devices will be critically
discussed.
References:
[1] Struct. Bond. 2001, vol. 99 (Special Issue on Molecular Motors; Guest Editor: J-P. Sauvage).
V. Balzani, A. Credi, F.M. Raymo, J.F. Stoddart, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3348.
[2] R. Ballardini, V. Balzani, A. Credi, M.T. Gandolfi, M. Venturi, Acc. Chem. Res. 2001, 34,
445.
[3] P.R. Ashton et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, 3558. V. Balzani et al., Chem. Comm. 2001, 1860.
[4] R. Ballardini et al., submitted.
6
IL CONTRIBUTO INOMOGENEO ALLA BANDA DI ASSORBIMENTO DELLA
CLOROFILLA IN COMPLESSI CLOROFILLA-PROTEINA.
Giuseppe Zucchelli, Robert C. Jennings, Flavio Garlaschi, Roberto Barbato, Oliviero Cremonesi
Istituto di Biofisica del CNR, sezione di Milano; Università del Piemonte Orientale; Università
di Milano Bicocca.
Nelle membrane fotosintetiche la clorofilla, presente con due specie chimiche, clorofilla a e
clorofilla b, è “legata” a proteine in complessi clorofilla-proteina. Le interazioni relative al
diverso circondario ne modulano le caratteristiche spettroscopiche dando origine alle forme
spettrali. La presenza di queste forme allarga l’assorbimento dei complessi clorofilla-proteina
(banda Qy) rispetto a quello della clorofilla in soluzione, e i singoli contributi non sono
accessibili ad una analisi diretta. Tecniche spettroscopiche come “hole burning” o “fluorescence
line narrowing” hanno fornito indicazioni sull’insieme dei modi vibrazionali e sui fattori di
Franck-Condon caratteristici della clorofilla in soluzione ed in complessi proteici e questi dati
sono stati usati per calcolare lo spettro di assorbimento relativo. Oltre ai contributi vibronici sono
presenti due altri contributi: il cosiddetto allargamento omogeneo e quello inomogeneo.
Quest’ultimo, di natura statistica, viene comunemente descritto da una distribuzione normale,
indipendente dalla temperatura. Recentemente, nel complesso citocromo b6f, presente nelle
membrane fotosintetiche, è stata descritta la presenza di una singola molecola di clorofilla ed è
stata pubblicata un’analisi dei suoi contributi vibronici. Queste informazioni sono state usate,
anche in questo caso, per descrivere numericamente la banda Qy di assorbimento con risultati
non soddisfacenti, diversamente da quanto ottenuto per la clorofilla in soluzione. Questo ci ha
spinto a riconsiderare il contributo inomogeneo allo spettro. Una delle interazioni della clorofilla
con la proteina è attraverso l’atomo centrale di magnesio, che si trova spostato rispetto al piano
dell’anello porfirinico. Una variazione di tale distanza può produrre variazioni dell’energia della
transizione elettronica della molecola. Se questo movimento è descrivibile con una distribuzione
normale, la distribuzione delle energie che ne consegue è invece diversa da una gaussiana.
Stiamo quindi considerando una tale distribuzione come contributo inomogeneo allo spettro di
assorbimento della clorofilla legata a proteine.
7
FOTOFRAMMENTAZIONE ETEROLITICA DEL LEGAME ARILE-ALOGENO:
UN PRINCIPIO PERVASIVO DALLA FOTOTOSSICITÀ DEI FARMACI
ALLA SINTESI ORGANICA.
Maurizio Fagnoni, Mariella Mella, Elisa Fasani, Angelo Albini
Dipartimento di Chimica Organica dell’Università di Pavia. Via Taramelli 10, 27100, Pavia
e-mail:[email protected]
Molti alogenuri aromatici reagiscono fotochimicamente solo in modo inefficiente. Meno noto e
documentato è che i derivati con sostituenti elettrondonatori possono dare frammentazione
eterolitica, con alta resa quantica, anche con legami molto energetici come il legame C-F.
Studi recenti hanno dimostrato che in opportune condizioni vi è una efficiente fotolisi di svariate
categorie di composti come ad es i farmaci fluorochinolonici,1 gli inquinanti (poli)clorofenolici,
gli alogenofenoli e le alogenoaniline. Esemplificativo è lo studio da noi effettuato
sull’irraggiamento delle alogenoaniline. Infatti, in tutti i casi considerati si ha la formazione del
relativo stato tripletto ma il comportamento è differente a seconda dell’alogeno legato all’anello
aromatico. L’irraggiamento porta sempre ad una frammentazione che avviene dallo stato tripletto
ma nel caso delle p-bromo o delle p-iodoaniline il processo è omolitico grazie alla debolezza
intrinseca del legame C-X mentre abbiamo dimostrato che con le p-cloro e le p-fluoroaniline
viene generato un catione arilico2 anch’esso di stato tripletto (da notare che in questi derivati è
anche lo stato a minore energia). Questo catione dà origine a reazioni chimiche che possono
interessare le biomolecole ed essere quindi implicate nella fototossicità dei farmaci (ad es. la
defluorurazione dei fluorochinoloni, vedi schema); in opportune condizioni (ad es. in mezzi
organizzati) queste reazioni permettono anche la degradazione “pulita” degli inquinanti. Poiché
tali cationi possono essere generati in condizioni blande è possibile un loro utilizzo anche in
sintesi organica. Infatti , i cationi arilici sommano efficientemente nucleofili di tipo (via c)
quando si riesce a limitare l’estrazione di idrogeno (via a, che è invece la via preferita del
radicale arilico). Scegliendo il solvente opportuno e dosando la quantità di nucleofilo sono così
possibili addizioni in buone rese ad alcheni, sililenoleteri, enammine, composti aromatici ed
eteroaromatici elettronricchi (derivati di pirrolo, tiofene e furano).3 Nel caso del fenolo tali
reazioni di addizione avvengono essenzialmente nello stesso modo ma con più limitazioni e con
rese più modeste rispetto alle corrispondenti aniline.
R
R
X
. R
R
3*
X
r
,B
=I
COOH
R2
X
X
R
=
Cl
3
a
H
,F
b
N
X
Et
Degradazione di
inquinanti
Y-H
O
F
R1 N
.
h
oppure
Fototossicità
Biomolecole
+
Nu
R = NH2, NMe2, OH
c
R
X = I, Br, Cl, F
Sintesi
organica
Nu
1. Fasani, E.; Mella, M.; Monti, S.; Albini, A. Eur. J. Org. Chem. 2001, 391.
2. Guizzardi, B.; Mella, M.; Fagnoni, M.; Freccero, M.; Albini, A. J. Org. Chem. 2001,66, 6353.
3. Mella, M.; Coppo, P.; Guizzardi, B.; Fagnoni, M.; Freccero, M.; Albini, A. J. Org. Chem. 2001,66, 6344.
8
.
FOTO-PRODUZIONE DI FORME VOLATILI DI MERCURIO IN SISTEMI
ACQUATICI E IN COLTURE CELLULARI FITOPLANCTONICHE
E. Lanzillotta*, C. Ceccarini*, R. Ferrara*, F. Dini°, R. Banchetti°, F. Frontini°
*CNR-Istituto di Biofisica, Pisa, °Dipartimento di Etologia, Ecologia ed Evoluzione, Università
di Pisa
Recenti studi dimostrano che nei sistemi acquatici naturali esistono meccanismi che portano alla
formazione di forme volatili di mercurio (essenzialmente Hg°), indicate con il termine di DGM
(Dissolved Gaseous Mercury), ed alla loro successiva emissione verso l’atmosfera. La
formazione di mercurio elementare deriva da un processo di riduzione dell’Hg2+. In tal modo
parte dell’Hg2+ presente in un sistema acquatico viene rimosso dalla colonna d’acqua e non
risulta così disponibile per i processi di metilazione e conseguentemente di bioaccumulo lungo la
catena alimentare.
La riduzione di mercurio dipende da una serie di processi chimici di natura biotica ed abiotica.
L’evidenza dell’importanza della radiazione solare nella produzione di Hg° è dimostrata
dall’esistenza di andamenti giornalieri e stagionali della concentrazione di DGM e
dell’emissione di mercurio dalla superficie acquatica da noi determinati nel Mediterraneo. I
valori maggiori sia della concentrazione di DGM (40 pg/l) che dell’emissione di mercurio (10
ng/m2 h) si raggiungono nelle ore di massima insolazione durante il periodo estivo.
In questo studio sono riportati i risultati preliminari di una ricerca di laboratorio sulla produzione
di DGM in una coltura di diatomee del genere Chaetoceros esposta ad una concentrazione di 200
ng/l di mercurio. Con una illuminazione fornita da cinque lampade anulari al neon da 22 W
ciascuna, nella coltura cellulare è stata evidenziata una produzione di DGM di 40,5 pg/h per mg
di peso secco di cellule, mentre nelle stesse condizioni la formazione di DGM nel solo terreno di
coltura è risultata trascurabile.
I meccanismi di foto-riduzione del mercurio sono indagati attraverso lo studio delle
caratteristiche spettroscopiche, sia di assorbimento che di fluorescenza, della materia organica
disciolta proveniente dalla coltura cellulare.
9
CARATTERIZZAZIONE DELLE PROPRIETA’ DI AUTOFLUORESCENZA DI
EPATOCITI ISOLATI IN DIVERSE CONDIZIONI SPERIMENTALI
S. Fiorani, A.C. Croce, I. Freitas, S. Fracchiolla, R. Bertone, G. Bottiroli, M. Vairetti*
Istituto di Genetica Molecolare, Sezione di Istochimica e Citometria, Dipartimento di Biologia
Animale, *Dipartimento Medicina Interna e Terapia, Università, Pavia.
Le proprietà di emissione di autofluorescenza dipendono da natura, quantità, condizione dei fluorofori
endogeni e dalla loro interazione con il microambiente, in stretta relazione con le condizioni metabolicofunzionali di cellule e tessuti. L’autofluorescenza può pertanto essere considerata un parametro intrinseco
dei substrati biologici, utile per la valutazione delle loro condizioni morfo-funzionali. Una potenziale
applicazione dell’autofluorescenza riguarda il monitoraggio delle condizioni metabolico funzionali di
organi durante le fasi di trapianto. Nel fegato l’analisi di fitting spettrale ha già fornito informazioni qualiquantitative sui fluorofori maggiormente coinvolti: coenzimi piridinici –NAD(P)H e flavine
(metabolismo energetico), vitamina A (antiossidante), proteine costitutive e acidi grassi. Nel presente
lavoro l’analisi di autofluorescenza è stata applicata alla definizione dello stato metabolico di epatociti
isolati in condizioni ambientali assimilabili a quelle messe in atto nelle fasi di conservazione dell’organo,
per la migliore preservazione della funzionalità cellulare. L’analisi microspettrofluorimetrica, condotta in
parallelo con altre determinazioni di tipo citochimico (PAS per glicogeno; diaminobenzidina per ROS,
Reactive Oxygen Species) ha riguardato: a) coltura di 1 h in terreno convenzionale, b) ischemia a freddo
(20 h); c) riossigenazione e ritorno a 37 °C. Sono stati considerati i due mezzi di conservazione
attualmente di più largo impiego: Wisconsin e Celsior, differenti per il rapporto di elettroliti K +/Na+. Le
maggiori alterazioni riguardano l’ischemia a freddo e consistono nella riduzione del segnale globale di
emissione e nella variazione dei contributi relativi di flavine (incremento) e NAD(P)H (riduzione,
particolarmente la forma libera). Questi risultati sono indicativi di uno stato cellulare ossidato e sono in
accordo con l’utilizzo del glicogeno per la glicolisi anaerobica (riduzione della PAS positività), mentre si
osserva solo un piccolo incremento della produzione di ROS. Il ritorno a 37 °C corrisponde al ripristino
parziale delle proprietà cellulari iniziali e ad un ulteriore lieve incremento di ROS. Le variazioni sono più
evidenti per il Wisconsin, condizione per la quale si trovano anche numerose figure apoptotiche e che
quindi sembra la meno adeguata per la preservazione della funzionalità cellulare. I risultati ottenuti
costituiscono una valida premessa per l’applicazione dell’autofluorescenza al monitoraggio delle
proprietà energetico-metaboliche del fegato nelle diverse fasi di trapianto.
Lavoro finanziato da: “CNR – Target Project Biotechnology” e “COFIN 2001”
10
MODIFICHE FOTOSENSIBILIZZATE DELL’-CRISTALLINA:
SOLO STRUTTURALI O ANCHE FUNZIONALI?
A. Sgarbossa1, T. Youssef1,2 and F. Lenci1
1
Istituto di BioFisica, CNR, Pisa, Italia; 2RIO Research Institute of Ophthalmology, Giza, Egypt
I risultati di diverse ricerche indicano che i sensibilizzanti endogeni ed esogeni provocano, in
seguito ad esposizione alla luce, notevoli modifiche strutturali delle proteine del cristallino.
L’ipericina, pigmento fotosensibilizzante presente in piante del genere Hypericum, è attualmente
oggetto di molti studi perché promettente nella terapia fotodinamica dei tumori oculari e
potenzialmente efficace per la cura di serie infezioni batteriche e virali dell’occhio. Precedenti
studi hanno dimostrato che l’ipericina può legarsi all’-cristallina, principale proteina del
cristallino che svolge una ruolo chiave di “chaperone” nel prevenire la formazione della cataratta
e, in presenza di luce, causarne la fotopolimerizzazione. Queste modifiche fotoindotte potrebbero
danneggiare la funzionalità biologica di “chaperone” dell’-cristallina e causare la perdita di
solubilità e stabilità di tutte le altre proteine della lente, favorendo così la formazione della
cataratta. Per chiarire questo punto, utilizzando tecniche spettroscopiche di assorbimento e di
emissione, è stato intrapreso uno studio sulle modifiche strutturali-funzionali dell’-cristallina,
quando irraggiata in presenza di ipericina. Per saggiare la funzionalità dell’-cristallina come
“chaperone”, è stata seguita la cinetica di aggregazione della low-cristallina, misurando
l’assorbimento apparente a 360 nm dovuto allo scattering in funzione del tempo. I nostri dati
mostrano una riduzione pronunciata dell’intensità di emissione di fluorescenza nella regione del
triptofano e dell’ipericina dopo irraggiamento che sembra essere la conseguenza di un
riarrangiamento del dominio proteico a seguito di una fotopolimerizzazione sensibilizzata dalla
ipericina stessa. Questi risultati sono discussi con l’intento di chiarire gli eventuali effetti di
queste modifiche strutturali fotosensibilizzate dall’ipericina sull’efficienza funzionale dell’cristallina.
11
PREVENZIONE DI IPERPLASIA INTIMALE IN ARTERIE DI CONIGLIO
MEDIANTE TERAPIA FOTODINAMICA CON ZN(II)-FTALOCIANINA
Michela Magaraggiaa, A. Visonàb,A. Pagnanb, S. Gobboc, G. Joria
a
Dipartimento di Medicina Interna e Vascolare, Università di Padova
c
Centro CNR Metalloproteine, Padova
b
Ricerche
condotte
in
numerosi
laboratori
hanno
dimostrato
come
alcuni
agenti
fotosensibilizzanti, tra cui le ftalocianine, sono in grado di localizzarsi con buona selettività in
tessuti iperproliferanti. Su queste basi, è stato proposto che la terapia fotodinamica (PDT) possa
rappresentare un nuovo tipo di approccio per prevenire l’iperplasia e la restenosi delle arterie
dopo angioplastica percutanea transluminale (PTA). La PTA rappresenta
il principale
trattamento non chirurgico per la ricanalizzazione di lesioni arteriali non ostruttive. Il successo di
questa procedura è però limitato dall’insorgenza di iperplasia neointimale e restenosi delle
arterie, fenomeni questi che possono portare a sintomi ischemici.
Lo scopo di questo studio è di valutare l’efficacia della PDT nella riduzione di iperplasia in un
modello di arteria di coniglio lesionata mediante sonda a palloncino. La Zn(II)-ftalocianina
(ZnPc) incorporata in vescicole liposomiali veniva somministrata alla dose di 20 μg/ml sull’area
lesionata tramite una sonda opportunamente costruita per rilascio topico del fotosensibilizzatore
su un segmento di arteria di 4 cm. Dopo un intervallo di tempo pari a 20 min dalla fine della
deposizione, l’arteria veniva irradiata con laser a diodo (677 nm) ad una velocità di fluenza di
180 mW/cm2 per una dose totale di luce di 300 J/cm2.
Studi di analisi di immagine su sezioni di tessuto incluso in paraffina hanno evidenziato che la
PDT in arterie danneggiate induce una significativa riduzione dell’iperplasia rispetto ai controlli
non trattati (calcolati come IEL-L/IEL; IEL=lamina elastica interna, L=lume). Indagini
immunoistochimiche effettuate sulle sezioni di tessuto dopo fototrattamento hanno rivelato
l’attivazione di un meccanismo di morte cellulare tramite apoptosi.
Questi dati dimostrano come la PDT, applicata immediatamente dopo il danno all’arteria, mostra
efficacia nella riduzione della iperplasia intimale, causando una diminuzione delle cellule della
parete vasale.
12
INIBIZIONE DA UVB DELL’ATTIVITÀ FOTOSINTETICA
IN ALGHE VERDI UNICELLULARI:
STUDIO SPETTRALE DELL’EFFETTO DI LUNGHI TEMPI DI IRRAGGIAMENTO
Costanza Bagnoli, Francesco Ghetti
CNR Istituto di Biofisica, Pisa.
La radiazione UVB (280 – 315 nm) causa la temporanea inibizione della fotosintesi ossigenica in
organismi fitoplanctonici, anche in seguito a tempi di esposizione relativamente brevi (30-60 minuti) e a
valori d’irradianza paragonabili a quelli presenti nella radiazione solare sulla superficie terrestre. Per
avere informazioni più dettagliate sulla risposta di questi organismi all’aumento della radiazione
ultravioletta solare, dovuto alla diminuzione dell’ozono stratosferico, sono in corso esperimenti in cui
campioni dell’alga marina unicellulare Dunaliella tertiolecta sono esposti ciclicamente a radiazione UVB
per alcuni giorni in presenza di luce visibile. Infatti meccanismi di riparo attivati dall’ultravioletto e/o
dalla luce visibile potrebbero ridurre gli effetti negativi di una prolungata esposizione all’UVB.
In questi esperimenti i campioni sono irraggiati per una settimana con lampade fluorescenti “daylight”
(Philips TLD30W/54), con un periodo luce/buio di 15/9 ore. Nei primi cinque giorni, nelle cinque ore
centrali del periodo di luce, si aggiunge irraggiamento UVB per mezzo di lampade fluorescenti Philips
TL20W/12 RS. Negli ultimi due giorni i campioni sono esposti a sola luce visibile per evidenziare la
presenza di eventuali meccanismi di recupero.
I campioni sono schermati con varie combinazioni di filtri cut-off (290, 300, 310, 315 e 322 nm) per
ottenere distribuzioni spettrali con diverso contenuto di radiazione UVB. Inoltre, variando il numero di
lampade fluorescenti, per ogni distribuzione spettrale si hanno due diversi valori dell’intensità della
componente UVB.
I valori di irradianza delle componenti UVB, UVA e PAR prima della filtrazione erano:
UVB
UVA
PAR
0.5 W/m2
0.7 W/m2
8.5 W/m2
1.0 W/m2
1.1 W/m2
8.5 W/m2
L'attività fotosintetica è valutata misurando il rendimento quantico fotosintetico ottimale (F v/Fm), per
mezzo di un fluorimetro PAM (Pulse Amplitude Modulated Fluorescence).
I risultati preliminari mostrano che, a queste dosi, si ha inibizione della fotosintesi per la distribuzione
spettrale con cut-off a 290 nm al valore di irradianza UVB minore (0.5 W/m2), mentre al valore di
irradianza maggiore (1.0 W/m2) si osserva fotoinibizione per le distribuzioni spettrali con cut-off a 290,
300 e 310 nm. In tutti questi casi non si osserva recupero dell’attività fotosintetica.
Lavoro finanziato da: EC Research Project 'Environment and Climate' (Contract ENV4-CT97-0538)
e Progetto Strategico CNR 'Biosensori'.
13
VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE PAR E DEL RAPPORTO RED/FAR-RED
NEI VIGNETI DEL CHIANTI RUFINA
D’Afflitto*, S.Moscato*, E.Simeone**
*Marchesi De’ Frescobaldi S.p.A.; **Flyby S.r.l.
Sono state effettuate misure di irradianza spettrale in due diversi vigneti del Chianti Rufina
(Firenze - località Pomino 70 m s.l.m. e località Poggio a Remole 700 m s.l.m.) nel mese
precedente alla vendemmia, che hanno evidenziato come anche in condizioni meteorologiche
ottimali sussista una differenza apprezzabile della radiazione PAR nei due vigneti.
In particolare è stato rilevato che la radiazione fotosinteticamente attiva incidente sul piano
orizzontale (globale orizzontale) risulta di circa il 5 % maggiore in località Pomino rispetto a
località Remole e che la radiazione nel blu è in particolare più elevata di circa il 6%. Il rapporto
Red/Far-Red è invece risultato praticamente identico per i due vigneti.
Tale differenza d’irradianza nella regione del blu potrebbe divenire ancora più pronunciato in
situazioni microclimatiche legate ad un maggiore presenza di aerosol troposferici e di foschia,
più facilmente riscontrabili in Remole piuttosto che a Pomino.
È stata effettuata anche una campagna di misura riguardo l’albedo spettrale del terreno nel
vigneto di Pomino caratterizzato da diverse tipologie di copertura (terreno naturale lavorato,
inerbito e con copertura artificiale a telone riflettente Vitexsol).
La copertura Vitexsol ha dimostrato la sua netta efficacia nella regione del blu dove l’albedo è
di almeno 8 volte maggiore che nei casi di terreno a copertura naturale. Nella ragione del rosso
l’effetto è risultato senz’altro notevole ma limitato ad un raddoppio dell’albedo rispetto al terreno
lavorato.
Per quanto riguarda le coperture naturali del terreno, il terreno lavorato si è rivelato senz’altro
migliore dal punto di vista dell’efficienza di riflessione della radiazione su tutte le lunghezze
d’onda rispetto al terreno inerbito, in particolare nel rosso dove l’incremento risulta maggiore del
40%.
Il rapporto Red/Far-Red risulta anch’esso favorito dal terreno lavorato, in cui risulta di circa un
20% migliore di quello relativo al terreno inerbito, nonostante il periodo in cui sono tate
effettuate le misure sia tale da aver favorito al massimo la somiglianza dei due terreni dal punto
di vista dell’aspetto cromatico (terreno inerbito con erba essiccata e con presenza di foglie
secche).
14
SENSIBILIZZAZIONE FOTOTERMICA DI VARIE LINEE CELLULARI
CON Ni (II)-OCTABUTOSSI-NAFTALOCIANINA (NiNc)
R. Zanoni1, M. Camerin1, G. Jori1, E. Reddi1, M. A. J. Rodgers2, M. E. Kennedy3
1
Dipartimento di Biologia, Università di Padova;
Center Photochemical Sciences, Bowling Green State University Bowling Green Ohio (USA);
3
Department of Chemistry, Case Western Reserve University, Cleveland (USA)
2
La fotoeccitazione di un cromoforo con una sorgente di luce pulsata, in opportune condizioni
sperimentali, può indurre un aumento di temperatura (100–150C) in un microintorno di alcuni
nanometri con la conseguente generazione di un onda acustica, che può provocare estesi danni
chimici e meccanici alla cellula. Questo processo è definito sensibilizzazione fototermica e può
essere promosso sia da fotosensibilizzatori endogeni (es. emoglobina) che esogeni (es. cianine),
che possiedono tempi di vita brevi degli stati elettronici eccitati, buona efficienza di decadimento
per via non radiativa ed elevata fotostabilità.
La NiNc possiede queste caratteristiche fotofisiche e fotochimiche ed è stata conseguentemente
scelta come sensibilizzatore fototermico. Sono stati condotti studi preliminari di accumulo di
questo fotosensibilizzatore in varie linee cellulari murine (B78H1, TS/A, HSDM1C1) ed umane
(C32, HT1080, HaCaT). In tutti i casi la quantità di NiNc legata stabilmente alle cellule aumenta
all’aumentare della concentrazione di fotosensibilizzatore nell’intervallo 1.3- 7.7 M e del
tempo di incubazione (18 e 48 h).
Studi di sensibilizzazione fototermica sono stati eseguiti con un laser Q-Switched Ti:zaffiro a
850 nm operato in regime pulsato (pulso di 30 ns, 10 Hz, 200 mJ/pulso) e l’effetto di questo
trattamento sulla sopravvivenza cellulare è stato studiato in funzione della concentrazione
endocellulare di NiNc e del tempo di incubazione nelle cellule B78H1, TS/A e HT1080. La
fotosensibilità delle cellule HT1080 e TS/A è inferiore rispetto alle B78H1; inoltre, l’efficienza
del processo è influenzata dal tempo di incubazione delle cellule con la NiNc prima
dell’irradiamento.
I risultati ottenuti ci permettono di confermare le conclusioni di studi precedenti, suggerenti che
la NiNc è un’efficiente sensibilizzatore fototermico.
15
EFFICIENZA FOTOSENSIBILIZZATRICE
DI UN DERIVATO TETRACATIONICO DELLA Zn(II)-FTALOCIANINA
Clara Fabris1, Marina Soncin1, Giovanni Miotto3, Lia Fantetti1, Donata Dei1, Silvia Tampucci1,
Gabrio Roncucci1 e Giulio Jori2
1
1
Molteni Farmaceutici, Firenze; 2 Dipartimento di Biologia, Università di Padova;
Dipartimento di Chimica Biologica, Università di Padova
Fotosensibilizzatori cationici di natura ftalocianinica sono in grado di inattivare con elevata
efficienza, dopo esposizione a luce visibile, non solo tessuti di mammifero, ma anche
microorganismi tra cui batteri G(+) e G(-) e lieviti.
In particolare, un derivato cationico tetrasostituito (RLP068) somministrato con opportuno
protocollo sperimentale, si è rivelato particolarmente efficace nei confronti di batteri del ceppo S.
aureus e di E. coli, nei confronti di lieviti quali C. albicans e di cellule di origine cutanea
(fibroblasti umani HT-1080, cheratinociti umani HaCaT e fibroblasti murini 3T3). Infatti,
l’irradiamento con luce di 600-700 nm (50 mW/cm2) di cellule batteriche e di lievito, dopo
incubazione con la ftalocianina a concentrazione compresa tra 0.5 e 5 μM, causa una
diminuzione della sopravvivenza di almeno 4 logaritmi. Le cellule di mammifero dopo 1 minuto
di irradiamento (600-700 nm; 10 mW/cm2) vengono efficientemente fotosensibilizzate dopo 1 h
di incubazione con la ftalocianina 0.5-5 μM.
Inoltre, la stessa molecola, applicata topicamente in una formulazione gel, è in grado di indurre
efficiente fotosensibilizzazione cutanea in topi Balb/c.
Per cercare di comprendere i meccanismi con cui questa molecola agisce nei confronti di sistemi
biologici così diversi, sono stati effettuati, mediante microscopia di fluorescenza, studi di
localizzazione pre- e post- irradiamento variando il tempo di incubazione a seconda del modello
cellulare utilizzato.
16
EFFETTI DELLA RADIAZIONE UV
SU UN MODELLO DI MICROECOSISTEMA MARINO
Nicola Messina*, Roberto Marangoni*^, Domenico Gioffré*, Giuliano Colombetti*
*
^
Istituto di Biofisica del CNR, Area della Ricerca di Pisa, Via Moruzzi 1, 56124 Pisa
Dipartimento di Informatica, Università di Pisa, Corso Italia 40, 56125 Pisa
Gli studi in laboratorio sugli effetti indotti dall’UV su sistemi molecolari e cellulari sono per lo
più condotti su sistemi in vitro o su singola cellula e, anche se hanno contribuito in modo
fondamentale a chiarire i meccanismi di danno e di riparo da UV, non forniscono stime
attendibili dell’effetto che la radiazione UV potrebbe avere a livello globale. Il presente lavoro
consiste nel tentativo di indagare un sistema sperimentale che per grandezza e complessità sia
più vicino alla situazione reale: il microecosistema. È stato progettato un microecosistema
marino basato su un produttore primario, l’alga flagellata Dunaliella salina, un consumatore
primario, il protozoo ciliato Fabrea salina, e una serie di batteri marini degradatori, non indagati
tassonomicamente. Nonostante il numero esiguo di componenti, tale microecosistema mostra
dinamiche complesse a causa dell’esistenza di stadi difensivi che entrambi i protozoi possono
assumere e della possibilità di variazione della dieta del consumatore, che in condizioni di
affamamento può nutrirsi anche dei batteri. Inoltre, le specie presenti hanno mostrato, in studi su
singola cellula, valori di resistenza agli UV molto diversi, rendendo non banale l’indagine
dell’effetto dell’UV sul microecosistema globalmente inteso. È stata studiata la stabilità di tali
microecosistemi, e sono stati studiati gli effetti della radiazione ultravioletta variando, in diverse
serie sperimentali, la composizione spettrale e le intensità delle luci di stimolazione. Per ciascuna
serie sono è stato indagato l’andamento numerico delle varie classi cellulari presenti nei
microecosistemi ed è stato anche descritto qualitativamente lo stato del microecosistema. I dati
sono stati impiegati per costruire la curva dose-effetto del danno indotto dall’UV nei
microecosistemi, e per stimare anche i valori della BWF (Biological Weighting Function)
relativa a questo sistema sperimentale. I dati ottenuti da questo approccio sono comparati a quelli
ottenuti sugli stessi organismi con studi su singola cellula.
17
STUDI SULLA POSSIBILITÀ DELL’USO DELL’EMATOPORFIRINA
COME AGENTE FOTOSTERILIZZANTE DELLE ACQUE DI RIFIUTO
T. Ben Amor1 e 2; O. Coppellotti2; K Kassab2; S. Tlijeni3, G. Jori2
1. Université de Sfax pour le sud, Faculté des Sciences de Gafsa (Tunisia); 2. Dipartimento di
Biologia, Università di Padova (Italia); 3. Service d’Hygiène de l’Hôpital Régionale de Gafsa
(Tunisia)
La regione di Gafsa situata nel sud ovest della Tunisia ha sofferto di un alto grado di carestia
negli ultimi dieci anni. Per affrontare questo problema e per salvare l’oasi è stata proposta
l’utilizzazione delle acque di rifiuto per l’irrigazione delle piante fruttifere come palme ed ulivi,
con il divieto di utilizzarla per l’irrigazione delle varie verdure. Quest’acqua è usata dopo
specifici trattamenti che consentano la sedimentazione delle varie particelle in sospensione.
Per poter utilizzare quest’acqua per l’irrigazione di tutte le specie vegetali e per il consumo da
parte
del
bestiame,
abbiamo
proposto
di
fotosterilizzare
quest’acqua
mediante
fotosensibilizzazione con ematoporfirina (Hp), che ha dimostrato in studi precedenti di
promuovere processi di fotoinattivazione di una vasta gamma di agenti patogeni e di essere
caratterizzata da un basso impatto ambientale.
Per realizzare questo trattamento, abbiamo analizzato l’acqua per un anno con prelievi
settimanali al fine di rilevare ed identificare le varie specie microbiche in funzione della
stagione; successivamente, abbiamo cercato di definire un protocollo sperimentale per il
trattamento di queste acque. In questo lavoro abbiamo focalizzato la nostra attenzione sul
trattamento antiparassitario in quanto i parassiti presentano una maggiore resistenza al
fototrattamento. L’efficienza del fotoprocesso è stata studiata in funzione della dose di Hp e del
tempo di esposizione alla luce solare necessario per indurre una significativa diminuzione della
popolazione di parassiti.
18
TRASFERIMENTO DI ENERGIA ELETTRONICA
IN COPPIE IONICHE (DI CONTATTO) DI COLORANTI POLIMETINICI
I. Baraldi, F. Momicchioli, G. Ponterini, D. Vanissi
Dipartimento di Chimica, Via Campi 183, 41100 Modena (Italia)
Il trasferimento d'energia elettronica (TEE) ha un ruolo di notevole importanza in diversi
fenomeni naturali ed artificiali. Scopo di questa comunicazione è quello di riportare i risultati da
noi conseguiti sul TEE con meccanismo non radiativo in coppie ioniche di coloranti polimetinici.
In particolare le coppie ioniche analizzate sono riportate nello schema sottostante.
O
NC
NC
CN
S
S
CN
N
N
Et
A2
O
NC
S
C1
Et
Et
S
CN
N
NC
CN
Me
N
C2
Me
A2
L'anione (A2) funge da donatore ed il catione (C1 o C2) da accettore. I sistemi complessi
studiati, mostrano un aumento significativo dell'efficienza del trasferimento d'energia nel passare
da un solvente polare dissociante (CHCl3) ad uno non polare aggregante (toluene), dove esiste
una concentrazione significativa di coppie ioniche di contatto. Dopo aver affrontato lo studio
teorico (mediante tecniche di dinamica molecolare) della struttura delle coppie ioniche, si è
passati al calcolo della costante cinetica del TEE (kTEE) assumendo che il TEE avvenga con
meccanismo completamente incoerente. E' stata quindi utilizzata la regole d'oro di Fermi per il
calcolo della kTEE. Per analizzare la dipendenza della kTEE dalla distanza (R) tra il donatore e
l'accettore, sia il termine coulombiano sia quello di scambio, che entrano nel termine
d'accoppiamento elettronico, sono stati calcolati in funzione di R.
19
EFFECTS OF THE NITROGEN AND SULPHUR HETEROATOMS
ON THE PHOTOPHYSICS AND PHOTOCHEMISTRY
OF 1,4- AND 1,3-DISTYRYLBENZENE AND SOME BUTADIENYL ANALOGUES.
E. Marri1, U. Mazzucato1, A. Spalletti1, G. Galiazzo2
1
2
Dipartimento di Chimica, Università di Perugia, 06123 Perugia, Italy
Dipartimento di Chimica Organica, Università di Padova, 35131 Padova, Italy
Stilbenoid compounds may play an important role in material science because of their potential
optical, electrical and optoelectronic properties. We have recently started a research project
aiming to study the excited state behaviour of various stereoisomers of bichromophoric olefines,
where two arylethenyl or arylbutadienyl groups are linked in meta or para positions to the same
arene. In particular, we intend to investigate the effect of the linear and crossed conjugation (the
model compounds are 1,4- and 1,3-substitued benzene) and the effect of heteroatoms in both the
central and side aryl groups. The general formula of our compounds is:
Ar'
Ar
n
n
Ar
where the central Ar group is 1,3- or 1,4-substituted benzene or 2,6-substituted pyridine or 2,5substituted thiophene, while the side Ar groups are phenyl, pyridyl, quinolyl or thienyl groups.
On the basis of the comparison with the model compounds, the effects of the chain length and
the nature of Ar and Ar are being investigated.
The radiative and reactive relaxations are followed by fluorimetric and photochemical techniques
while the triplet state is studied by photosensitization and by laser flash photolysis.
The results so far obtained will be presented. They showed that the different nature of the side Ar
groups mainly affects the behaviour of the linearly conjugated compounds while in the crossed
conjugated compounds an interesting effect of the conformational isomerism on the
photobehaviour has been evidenced.
The results obtained, if compared with those of the parent compounds, showed a more important
effect of the heteroatom when it is present in the central group Ar.
For compound with one or more double bonds in cis geometry an high reactivity was observed
and adiabatic isomerization pathways were evidenced.
20
PHOTOPROBING SELF-ASSEMBLING PROCESSES
AND INTERCOMPONENT INTERACTIONS IN Ru-POLYPYRIDINE COMPLEXES
Gianluca Accorsi, Nicola Armaroli, Francesco Barigelletti, Angeles Farràn Morales,
Naomi Simpson, Barbara Ventura, Mike D. Ward
Istituto ISOF-CNR, Via P. Gobetti 101, 40129 Bologna, Italy and University of Bristol, School of
Chemistry, Cantock's Close, Bristol, BS8 1TS, UK
The association properties and the light-induced processes for some H-bonded complementary
partners have been studied. The partners are photoactive units based on Ru-polypyridine
complexes, an example of which is illustrated in the Scheme below. Here, two complexes
[(bpy)2Ru(bpy-cyclamH2)]4+ (Ru-cy, bpy = 2,2'-bipyridine; bpy-cyclam = 1-(2,2'-bipyridin-5yl-methyl)-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane) and [Ru(bpy)(CN)4]2– are shown to undergo
association via hydrogen-bonding interactions. The association causes observable changes in the
absorption and emission properties of the partners, as obtained in acetonitrile solution, and
results in the quenching of the characteristic luminescence of the Ru-cy unit. Analysis of the
absorption and emission properties of mixtures of the two components in varying proportions
allows determination both of the stoichiometry of the adduct, resulting to be 1:2, and its
association constant, Kass = 2.6 1011 M-2 . The energy transfer step taking place within the
hydrogen-bonded associate of the Scheme (and of other associates) has been investigated.
(bpy)2Ru2+
N
N
N

h
(bpy)2Ru2+
Energy
transfer
N
HN
NH
NH HN
N
C
C
C
N
C
Ru
N
NH HN
N
N
N
N
N
We acknowledge financial support by the TMR contract no. CT98-0226, the EU-COST network
D11/0004/98, and Agenzia 2000, CNRC00B91D/004.
21
PROCESSI FOTOINDOTTI IN SISTEMI MULTICOMPONENTE
CONTENENTI FULLERENE
Gianluca Accorsia, Nicola Armarolia Francesco Barigellettia, Jean Francois Eckertb and Jean
Francois Nierengartenb.
(a) Istituto ISOF-CNR, Bologna, Italy. E-mail: [email protected]
(b) Institut de Physique et Chemie des Materiaux, CNRS, Strasburg, France.
La sintesi e lo studio di sistemi multicomponente contenenti fullerene in grado di dare luogo a
processi di trasferimento di energia (EnT) o di elettroni (ElT) indotti dalla luce, hanno suscitato
notevole interesse nell’ultimo decennio [1]. Sono state studiate le proprietà fotofisiche di diadi
contenenti unità oligofenilenevinilene (OPV) legate covalentemente ad unità fullereniche C60 [2].
I processi fotoindotti (EnT e/o ElT) possono essere modulati selettivamente variando la struttura
del componente OPV e/o la polarità del solvente; sistemi di questo tipo possono essere utilmente
impiegati per la messa a punto di dispositivi fotovoltaici [3].
OR
OR
N
Me
OR
OR
4PV-F
3PV-F
RO
RO
OR
OR
OR
RO
OR
OR
OR
OR
RO
OR
N-Me
4(PV)2-F
OR
RO
RO
R = C12H25
OR
OR
N
Me
N-Me
OR
OR
OR
4(PV)4-F
F = Fullerene
Bibliografia
[1] H. Imahori H., Sakata Y., Eur. J. Org. Chem. 1999, 2445.
[2] G. Accorsi, N. Armaroli, J.-F. Eckert, J.-F. Nierengarten, Tetrahedron Lett. 2002, 43, 65.
[3] J.-F. Eckert, J.-F. Nicoud, J.-F. Nierengarten, S.-G. Liu, L. Echegoyen, F. Barigelletti,
N. Armaroli, L. Ouali, V. Krasnikov, G. Hadziioannou, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7467.
22
PROPRIETÀ DI LUMINESCENZA
DI COMPLESSI DI Ru(II) CONTENENTI LEGANTI TRIDENTATI
Frédérique Loiseau,a Rosalba Passalacqua,a Scolastica Serroni,a Sebastiano Campagna,a
Matthew Polson,b Yuanqing Fang,b Garry S. Hananb
a
Università di Messina, Italy. b University of Waterloo, Ontario, Canada.
La conoscenza delle proprietà degli stati eccitati MLCT in complessi polipiridinici di Ru(II)
continua ad evolversi. L'uso di nuovi leganti accettori e nuove strategie sintetiche per la
preparazione di complessi eteroleptici ha recentemente permesso l'esplorazione di nuove
tematiche. Tra queste, la possibilità di preparare complessi contenenti leganti tridentati che, a
differenza del capostipite [Ru(terpy)2]2+ (terpy = 2,2'-2"-terpiridina), presentino tempi di vita di
luminescenza nella scala temporale dei nanosecondi e rese quantiche relativamente intense.
Sono qui presentate le proprietà di assorbimento elettronico, di luminescenza e redox di una
nuova serie di complessi polipiridinici di Ru(II) contenenti leganti tridentati. Alcuni dei
complessi investigati sono mostrati in Figura 1 (cariche dei complessi omesse per semplicità).
X
Y
Br
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Ru
N
N
N
N
N
N
Ru
N
N
N
N
Ru
N
Ru
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Y
N
X = H, Cl, Ph, NH 2 , CH 3 , PhF 5 , NO2 ,pirimidina
Ru
N
N
N
N
Y = Cl, Ph
Figura 1.
I risultati dimostrano che la presenza della pirimidina come sostituente del terpiridile permette di
ottenere complessi aventi tempi di vita più lunghi e rese quantiche più alte di analoghi complessi
aventi stati eccitati luminescenti MLCT ad energia comparabile. Questo comportamento è
attribuito tentativamente alla riduzione della costante di disattivazione non radiativa, dovuta ad
un peggiore fattore di Franck-Condon per tale processo a seguito di una aumentata
delocalizzazione dell'orbitale accettore nello stato MLCT.
23
SPECTRAL AND PHOTOCHEMICAL PROPERTIES
OF THE 2,2-DIMETHYL-2H-NAPHTHO[2,1-b]PYRAN
P. L. Gentili, A. Romani, G. Favaro
Dipartimento di Chimica – Università di Perugia – 06123 Perugia
This investigation was aimed at gaining further insight into the effect of different electronic and
vibronic excitations on the photochemistry of organic molecules. The compound studied, 2,2dimethyl-2H-naphtho[2,1-b]pyran, is a photochromic molecule:1 it is colorless in the dark
(closed form) and converts to a colored open form upon UV irradiation, due to breakage of the
CO bond in the pyran ring. The study was carried out in a 3-methylpentane matrix at 80°K, in
order to avoid thermal processes and to increase the vibrational resolution. Under this condition,
the absorption spectrum of the closed form shows a well resolved structure involving
progressions and combination bands in two vibrational modes:  A =360 cm-1 and  B =1360 cm-1.
The photoreaction quantum yield () was determined by irradiating with monochromatic UV
light at selected wavelengths corresponding to the maxima of the vibronic peaks. The  values
were found to depend not only on the degree of vibronic excitation but also on the nature of the
vibrational excitation. This behavior, which is in line with that previously found for other
photochromic compounds,2,3 was interpreted on the base of the already developed kinetic model
that assumes competition between vibrational relaxation and chemical reaction and absence of
interaction between differently vibronically excited levels.2-4 A further improvement of the
model was introduced to interpret the fate of excitation into combination bands. This
improvement is in good agreement with the experimental data. An approximate calculation of
the vibronically excited states lifetimes also allowed the relative values of the kinetic constants
of reaction and physical relaxation from levels with different vibrational excitation to be
estimated.
References
1. B. Van Gemert, in Organic Photochromic and Thermochromic Compounds, J.C. Crano
and R.J. Guglielmetti (Eds.), Vol. 1, Chapt. 3, Plenum Press, New York, 1998.
2. R.S.Becker, A.P.Pelliccioli, A.Romani, G.Favaro, J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, 2104.
3. G.Favaro, A.Romani, R.S.Becker, Photochem. Photobiol., 2001, 74, 378.
4. R.S. Becker, E. Dolan, D.E. Balke, J. Chem. Phys., 1969, 50, 239.
24
SOLID STATE PHOTOCHROMIC DEVICES BASED ON WIDE BAND-GAP
NANOCRYSTALLINE SEMICONDUCTORS FUNCTIONALIZED WITH
POLYNUCLEAR MIXED VALENCE COMPOUNDS AND SUITABLE SENSITIZER
C. A. Bignozzia, M. Biancardoa, R. Argazzib
a
Department of Chemistry University of Ferrara [email protected]
I.S.O.F. – C.N.R. Department of Chemistry University of Ferrara Via Luigi Borsari, 46 - 44100
Ferrara Italy
b
The general concept of using polynuclear mixed-valence (MV) compounds anchored to
nanocrystalline wide band-gap semiconductors for their use as electrochromic and photochromic
devices is introduced. This idea is applied to control the domain of the electro-induced spectral
changes in the whole visible and near infrared regions. Modulation of the transmitted light over
the whole spectral regions can be obtained by synthetic design of the polynuclear species.
Numerous binuclear, and more in general polynuclear, MV compounds based on transition metal
ions have been reported since the synthesis of the Creutz ion [RuII(NH3)5pzRuIII(NH3)5]
5+
[1].
The peculiar property of this polynuclear species, is related to the presence of metal-to-metal
absorption bands in the visible and near-infrared spectral regions. These bands, which are also
known as intervalence transfer bands, are due to optical electron transfer transitions involving
bridged metal centers.
Adsorption of polynuclear MV compounds and suitable molecular sensitizers on transparent
nanocrystalline SnO2 or TiO2 films, can be used to produce long lived charge separation at the
surface of nanocrystalline wide band-gap semiconductors.
Reference
[1] Carol Creutz, Progr. Inorg. Chem. 1983, 30, 1
25
PHOTOCHEMICAL WATER TREATMENT PROCESSES IN SOLUTION
Silvio Canonica
Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology (EAWAG),
Ueberlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf, Switzerland
Light, in particular its ultraviolet component, may be absorbed by micropollutants dissolved in
water and initiate their transformation. However, "direct photolysis" as a water purification
system would be confined to a relative small number of chemical compounds whose absorption
and phototransformation quantum yield are high enough to allow efficient abatement. In
combination with oxidants, light may be used to produce advanced oxidation processes (AOPs),
which are based on the formation of the highly oxidizing hydroxyl radical. This radical reacts
with almost any organic compound and is able to transform not only micropollutants, but also
their degradation products, often leading to complete mineralization of the organic matter.
The most common photochemical AOPs use hydrogen peroxide or ozone (or both) in
combination with UV light (wavelength typically < 300 nm). Vacuum UV irradiation (VUV),
which produces hydroxyl radical by homolysis of water, may even be employed without addition
of oxidants, but has not been used yet in practical applications. In recent years, the potential of
AOPs based on photocatalysis by iron species and producing hydroxyl radical by the Fenton
reaction has also been investigated. Owing to the broad absorption spectrum of iron(III) species,
this process can work under natural sunlight, which makes it attractive from the point of view of
economy and sustainability. Natural waters themselves already contain natural photosensitizers
that, when activated by sunlight, can degrade several classes of chemical compounds present at
trace concentration levels.
The presence of various types of micropollutants, such as herbicides and pharmaceuticals, in
water resources that are used for producing drinking water, raises the problem of their
elimination, and AOPs may play an important role in this context. The implementation of UVbased AOPs may be an interesting option for the water treatment plants that already use UV
radiation to inactivate microorganisms, especially those, such as Cryptosporidium parvum
oocists and Giardia lamblia cysts, that are resistant to chemical disinfectants.
26
DECONTAMINAZIONE DI ACQUE INQUINATE MICROBIOLOGICAMENTE
MEDIANTE PROCESSI FOTOSENSIBILIZZATI A BASSO IMPATTO AMBIENTALE
G. Jori, M. Magaraggia
Risultati recentemente ottenuti nel nostro laboratorio indicano come alcune porfirine cationiche,
per irradiamento con luce visibile, sono in grado di fotosensibilizzare la inattivazione di una
vasta gamma di microrganismi, come batteri Gram-positivi e Gram-negativi, funghi, lieviti e
micoplasmi. Questo ampio spettro di azione da un lato consente di sviluppare protocolli di
trattamento fototerapeutico per infezioni di origine microbica, dall’altro ci ha indotto ad
esplorare la possibilità di utilizzare questa tecnica per la decontaminazione di acque
caratterizzate da elevata carica microbica. Queste porfirine, infatti, presentano una serie di
proprietà potenzialmente favorevoli per la fotosterilizzazione di acque:
1)
Capacità di assorbire essenzialmente tutte le lunghezze d’onda nella regione spettrale del
visibile e vicino-UV e quindi efficiente fotoattivazione per irradiamento con luce solare o
sorgenti luminose a basso costo, come lampade fluorescenti od a filamento di tungsteno.
2)
Elevata attività fotosensibilizzatrice nei confronti della maggior parte di sistemi biologici,
come è dimostrato da rese quantiche di formazione di tripletto che possono raggiungere
valori pari a 0.8-0.9, e di generazione di ossigeno di singoletto superiori a 0.5.
3)
Localizzazione altamente preferenziale a livello della membrana citoplasmatica di cellule;
di conseguenza, il danno fotoindotto è focalizzato principalmente su componenti di
membrana senza apprezzabile coinvolgimento del materiale genetico.
4)
Mancata induzione di effetti mutageni, in conseguenza della fotosensibilizzazione di
cellule sia procariote che eucariote, come pure assenza di selezione di specie microbiche
fotoresistenti in seguito a fototrattamenti ripetuti.
5)
Assenza di effetti tossici su diversi ecosistemi alle dosi fotobiologicamente attive ed
eliminazione rapida dall’ambiente in conseguenza della loro idrosolubilità e di processi di
fotodegradazione (“photobleaching”) della porfirina.
Le ricerche sinora condotte hanno portato alla messa a punto di un impianto pilota per la
fotodecontaminazione di acque in sistemi di acquacoltura. Inoltre, studi su acquari, utilizzati
come modello di sistemi complessi, dimostrano come i processi fotosensibilizzati da specifiche
porfirine, oltre a mantenere una bassa carica microbica, consentano di curare alcune malattie
dovute a batteri o parassiti nei pesci e di prevenire lo sviluppo di alghe.
27
FOTOCATALISI CON TiO2 PER LA PURIFICAZIONE DELLE ACQUE
Andrea Maldotti
Dipartimento di Chimica Università di Ferrara e ISOF CNR Sezione di Ferrara,
Via Luigi Borsari 46, 44100 Ferrara.
La possibilità di sviluppare processi e tecnologie innovative e a basso impatto ambientale per
degradare sostanze inquinanti disciolte nelle acque ha un forte interesse ambientale e costituisce
una importante sfida per i prossimi anni. Un approccio importante a questo problema consiste
nell’uso di semiconduttori solidi in grado di ossidare sostanze inquinanti con reagenti economici
e a basso impatto ambientale come luce solare e ossigeno e in condizioni blande di temperatura e
di pressione.
Questo settore di ricerca rientra nell’ambito della fotocatalisi e verrà trattato con particolare
riferimento all’ossido semiconduttore TiO2 [1-6]. Diverse caratteristiche rendono il TiO2
particolarmente interessante in processi catalitici a scopo degradativo: stabilità chimica e
biologica; fotostabilità; relativa economicità; energia delle buche fotogenerate tale da poter
facilmente ossidare substrati organici direttamente o attraverso la generazione di radicali OH  ;
potenziale redox degli elettroni nella banda di conduzione sufficientemente negativo per poter
indurre processi di attivazione riduttiva dell’ossigeno adsorbito.
In particolare, gli argomenti trattati saranno i seguenti: fondamenti sull’eccitazione elettronica di
semiconduttori; meccanismi di formazione di specie reattive ossigenate, parametri fisici che
controllano la cinetica e l’efficienza della fotoreazione; rimozione di inquinanti organici e
inorganici; controllo della reattività mediante modifiche di superficie; reattoristica.
Bibliografia
1) Photocatalysis. Fundamentals and Applications”. N. Serpone e E. Pelizzetti Eds.; Wiley,
1989.
2) A. L. Linsebigler, G. Lu, J.T.Yates, Chem. Rev., 95, 735, 1995.
3) M. R. Hoffmann, S.T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemann; Chem. Rev., 95, 69, 1995.
4) O.M. Alfano, D. Bahnemann, A.E. Cassano, R. Dillert, R. Golisch; Catalysis Today, 58,
199, 2000.
5) J.M. Herrmann in “Industrial Applications of Solar Chemistry”, Lectures from the
summer school at the Plataforma Solar de Almeria; 1998.
6) A. Maldotti, R. Amadelli, A. Molinari, Chem. Rev., in press.
28
MESO-SUBSTITUTED CATIONIC PORPHYRIN
Z. Alouini
National Institute for Research on Agricultural Engineering, Water and Forestry, B.P. 10,
Ariana, 2080, Tunis, Fax.216 71717951; E-mail: [email protected]
Agriculture in Tunisia faces acute problems of water quality and quantity caused by limited
conventional water resources. One possibility to cope with low water resources is to purify
wastewater for reuse. Among different methods for the disinfection of wastewater, the
inactivation of fecal coliforms using a combination of a cationic porphyrin as a photosensitiser
with sunlight was determined under little scale. In parallel the sensitizer photobleaching was also
followed under the same conditions. The results described in this paper show that the mesosubstituted cationic porphyrin is efficient to inactive bacteria and to destroy parasitic eggs and
cysts in wastewater.
A lower T4MPYP concentration, 1 µM, showed very little cell death. Higher concentrations,
5µM or 10 µM, produced larger fractions of cell death. Nevertheless there was a small difference
between concentrations 5 and 10 µM.
With increasing the time irradiation or concentration of water dissolved O2 we can ameliorate
bacteria log reduction and compensate a low concentration of sensitizer. The same fecal bacteria
log reduction was obtained with 5 and 10 µM of T4MPYP during the fourth hour of treatment.
Phototreated wastewater has no specific effect on soil when reused in agriculture.
29
MECHANISMS OF NF-κB ACTIVATION AND APOPTOSIS
IN HUMAN CANCER CELLS BY PHOTODYNAMIC THERAPY
Jacques Piette, Jean-Yves Matroule and Cédric Volanti
Department of Life Sciences, University of Liège, B-4000 Liège, Belgium.
Pyropheophorbide-a methylester (PPME) is a second generation of photosensitizer showing
interesting features for a sucessful application in photodynamic therapy (PDT). PPME
photosensitization activates NF-κB transcription factor in colon cancer cells and, this activation
occurred in two separate waves, i.e. a rapid and transient one and a second slower but sustained
phase. The former was due to photosensitization by PPME localized in the cytoplasmic
membrane triggering IL-1 receptor internalization and the transduction pathways controlled by
the IL-1 type I receptor. Indeed, TRAF6-dominant negative mutant abolished NF-κB activation
by PPME photosensitization, TRAF2-dominant negative mutant was without any effect and
overexpression of IKKs increased gene transcription controlled by NF-κB. Oxidative stress was
not likely involved in the activation. On the other hand, we also showed that PPME
photosensitization triggered apoptosis of colon cancer cells as measured by using several
classical parameters such as DNA laddering, PARP cleavage, caspase activation and
mitochondrial release of cytochrome c. Preincubation of cells with antioxidants protected
against apoptosis mediated by PPME photosensitization showing that reaoxidative stress is
involved as second messenger. On the other hand, photosensitization carried out in the presence
of deuterium oxide (D2O) which enhances singlet oxygen (1O2) lifetime only increases necrosis
without affecting apoptosis. Since PPME was localized in the endoplasmic reticulum / Golgi
system and lysosomes, other messengers than ROS were tested such as calcium, Bid, Bap31,
phosphorylated Bcl-2 and caspase-12 but none was clearly identified as being involved in
triggering cytochrome c release from mitochondria. On the other hand, we demonstrated that the
transduction pathways leading to NF-κB activation and apoptosis were clearly independent
although NF-κB was shown to counteract apoptosis mediated by PPME photosensitization.
30
RUOLO DELLA SUBUNITÀ PSBH NEL CICLO DI RIPARO DEL FOTOSISTEMA II,
STUDIATO IN MUTANTI DI SYNECHOCYSTIS
A. Brunetta, A. Segalla, E. Touloupakis, I. Szabò, G.M. Giacometti ed E. Bergantino
Università di Padova, Dipartimento di Biologia, Viale G. Colombo 3, 35131 Padova.
PsbH è una subunità del fotosistema II (PSII) originariamente identificata come fosfoproteina del
peso molecolare di 9 kDa in pisello [1]. L’estensione N-terminale di 12 aminoacidi, contenente il
sito di fosforilazione tipico degli eucarioti, è assente nella proteina del cianobatterio
Synechocystis, mentre nella restante regione le sequenze procariotica ed eucariotica sono
estremamente ben conservate. La sua funzione nel PSII è stata studiata in mutanti di delezione di
Synechocystis [2] e Chlamydomonas [3,4]. Essa è stata associata al controllo della velocità di
trasferimento elettronico tra QA e QB [2], alla fotoprotezione [5] e alla stabilizzazione del core
del PS II [3,6]. Tali ruoli sono in accordo con la localizzazione strutturale dedotta da un nostro
precedente lavoro di caratterizzazione di un mutante di Synechocystis, nel quale la subunità
endogena era stata sostituita da una di origine eucariotica [7].
Un nuovo ruolo, legato al ciclo di riparo del PSII dai danni causati dall’eccesso di luce, è emerso
dal confronto del comportamento manifestato da 5 diversi mutanti PSI-less/psbH in risposta a
trattamenti fotoinibitori. Abbiamo infatti potuto dimostrare che la proteina PsbH è implicata nel
rapido turnover della subunità D1 del centro di reazione del PSII, cioè la subunità soggetta a
taglio proteolitico durante la fotoinibizione. In particolare, dalla presenza della subunità PsbH e
dalla sua corretta struttura dipende l’inserimento nella membrana tilacoidale delle molecole di
D1 neo-sintetizzate, al posto di quelle danneggiate e rimosse dalla membrana.
[1] Bennet J. 1977. Nature, 269, 344-346.
[2] Mayes S.R., Dubb, J.M., Vass I.,Hideg E., Nagy L. and Barber J. 1993. Biochemistry, 32, 1454-1465.
[3] Summer E.J., Schmid V.H.R., Bruns B.U. and Schmidt G.W. 1997. Plant Physiol., 113, 1359-1368.
[4] O’Connor H.E., Ruffle S.V. Cain A.J., Deak Z., Vass I., Nugent J.H.A. and Purton S. 1998. Biochim.
Biophys. Acta, 1364, 63-72.
[5] Komenda J. and Barber J. 1995. Biochemistry, 34, 9625-9631.
[6] Komenda J., Lupìnkovà L. and Kopecky J. 2002. Eur. J. Biochem., 269, 610-619.
[7] Chiaramonte S., Giacometti G.M. and Bergantino E. 1999. Eur. J. Biochem., 260, 833-843.
31
LE ELIPS DI A. THALIANA
A. P. Casazza, R. Croce* e C. Soave
Dipartimento di Biologia, Università di Milano, Via Celoria 26, 20133 Milano, Italia
* CNR Centro di Studio sulla Biologia Cellulare e Molecolare delle Piante, c/o Dipartimento di
Biologia dell’Università degli Studi di Milano, Via Celoria 26, 20133 Milano, Italia
Le ELIPs (Early Light-Induced Proteins) sono proteine sintetizzate transitoriamente in piante
eziolate durante l’inverdimento ed in piante verdi durante l’adattamento a forti irraggiamenti o
quando esposte a stress luminoso (I. Adamska 1997). Codificate da geni nucleari (elip1 ed elip2
in A. thaliana) vengono sintetizzate nel citoplasma e trasportate nel cloroplasto dove si ancorano
con tre domini transmembrana nelle membrane tilacoidali. Esse presentano elevata omologia
nella sequenza peptidica con la famiglia delle CABs (Chlorophyll a/b binding proteins) e
sembrano legare clorofilla a e luteina (I. Adamska et al. 1999). Il fatto che siano indotte in piante
sottoposte a condizioni fotoinibitorie, che siano localizzate a livello delle lamelle stromatiche (I.
Adamska and K. Kloppstech 1991) ove avviene il riassemblaggio dei complessi danneggiati e
che esista una correlazione tra accumulo di ELIPs e velocità di recupero dell’attività di PSII
dopo fotoinibizione prolungata (T. Bei-Paraskevopoulou and K. Kloppstech 1999) ha fatto
ipotizzare un loro coinvolgimento nei meccanismi di fotoprotezione. La loro funzione però
rimane ignota.
Tramite overespressione eterologa in E. coli abbiamo quindi prodotto e purificato per
cromatografia di affinità due diverse proteine di fusione, Histag-ELIP1 e GST-ELIP1. La prima
è stata utilizzata per esperimenti di ricostituzione in vitro del complesso proteina-pigmenti, con
lo scopo di dimostrare se le ELIPs legano pigmenti e qual è la natura dell’eventuale interazione.
La seconda è servita per la produzione di anticorpi utilizzati per lo studio del profilo di
espressione della ELIP1 nella transizione buio/luce e a diverse intensità luminose in piante wild
type di A. thaliana. L’analisi verrà poi allargata a mutanti di A. thaliana alterati nella sensibilità a
trattamenti fotoinibitori e in piante nulle per il gene elip1 al fine di verificare l’ipotesi
ELIPs/fotoprotezione.
Bibliografia:
- I. Adamska (1997) “ELIPs – Light-induced stress proteins”, Physiol. Plant. 100: 794-805.
- I. Adamska, M. Roobol-Bóza, M. Lindahl and B. Andersson (1999) “Isolation of pigment-binding early
light-inducible proteins from pea” Eur. J. Biochem. 260: 453-460.
- I. Adamska and K. Kloppstech (1991) “Evidence for an association of the early light-inducible protein
(ELIP) of pea with photosystem II”, Plant Molecular Biology 16: 209-223.
- T. Bei-Paraskevopoulou and K. Kloppstech (1999) “The expression of early light-inducible proteins
(ELIPs) under hligh-light stress as defense marker in Northern- and Southern European cultivars of barley
(Hordeum vulgare)”, Physiologia Plantarum 106: 105-111.
32
AT THE ORIGIN OF THE RED ABSORPTION FORMS OF PSI-200:
MUTATIONAL ANALYSIS OF LHCA1
Tomas Morosinotto, Roberta Croce, Roberto Bassi
Dipartimento Scientifico e Tecnologico, Università degli Studi di Verona, Italy
Lhca1 is one of the four proteins which compose the antenna complex of Photosystem I (LHCI).
These complexes are characterised by the presence of chlorophylls named “red forms”, that
absorb over 700 nm and emit at about 730 nm. The “red forms” have been extensively analysed
both in bacteria and higher plants, but information about their function and localisation are still
controversial. At the moment, in higher plants red chlorophyll forms were found to be associated
mainly to Lhca4. In this work Lhca1 from Arabidopsis thaliana was expressed in E. coli and
reconstituted in vitro. The complex was studied by biochemical and spectroscopic methods.
Analysis of absorption and emission spectra of Lhca1 allowed identifying one spectral form
absorbing at 690 nm and emitting at 702 nm. This form, while less red shifted than some Lhca4
chlorophylls, shows characteristics typical of red chlorophylls: large FWHM and correlation
with chlorophyll b. By site selected mutagenesis at the putative chlorophyll-binding site of
Lhca1 we identified the chromophores responsible for these emission forms: chlorophylls in site
A5, B5 and B6. These forms are also responsible for a CD signal with the typical shape of an
excitonic interaction. Very interestingly, the carotenoid in site L2 plays a fundamental role in the
excitonic interaction. We propose that red forms in all Lhca originate from an excitonic
interaction which involves both Chls and carotenoids.
Biochemical and spectroscopic characterisations of Lhca1 mutants also permit to identify the
ligand and the absorption wavelength of most of the chlorophylls coordinated to the complex.
33
INIBIZIONE DELLA TRANSIZIONE DI PERMEABILITA’ MITOCONDRIALE
AD OPERA DELLA PROTOPORFIRINA FOTOATTIVATA
Claudia Beghetto1, Monica Camerin1, Silvano Gobbo1, Peter Nikolov2, Fernanda Ricchelli1
1
C.N.R., Istituto di Tecnologie Biomediche-Sezione di Padova, Dipartimento di Biologia, Viale
G. Colombo 3, 35121 Padova (Italy); 2Institute of Organic Chemistry, Bulgarian Academy of
Sciences, Sofia (Bulgaria).
E’ un fatto generale che i vari agenti ossidanti, in particolare le specie reattive dell’ossigeno,
favoriscono l’insorgere della transizione di permeabilità (PT) della membrana interna quando i
mitocondri accumulano calcio. L’ossigeno di singoletto (1O2), tuttavia, può sia indurre (se
prodotto per fotoattivazione di psoraleni) che inibire (nel caso dell’ematoporfirina-HP) il
processo di PT (Moreno,G., Poussin, K., Ricchelli, F., Salet,C., ABB., 2001, 386:243-250). E’
stata avanzata l’ipotesi che 1O2 fotogenerato dalla HP degradi alcune istidine critiche, presenti in
uno dei siti chiave di controllo della PT, in seguito a una localizzazione di HP in proteine
(probabilmente il traslocatore ADP/ATP) che formano il poro di PT. Analogamente a quanto
osservato per l’ HP, anche la protoporfirina (PP, 2 M) incorporata nei mitocondri induce
inibizione della PT dopo irradiamento con luce nel vicino UV (365 nm, per 60 s, a velocità di
fluenza 40 W/m2). La PP, tuttavia, non si localizza in siti appartenenti al complesso proteico del
poro di PT, ma in domini lipidici della membrana interna dei mitocondri, come suggerito dalle
variazioni della resa quantica di fluorescenza in funzione della temperatura. Studi comparativi di
mitocondri marcati con HP e PP sulle funzioni mitocondriali di respirazione e fosforilazione
ossidativa suggeriscono che i bersagli dell’azione fotodinamica delle due porfirine sono simili e
riguardano enzimi coinvolti nella fosforilazione ossidativa. Questo fa presupporre una stretta
vicinanza dell’area lipidica di localizzazione della PP alle regioni proteiche di legame della HP.
E’ probabile che la PP si distribuisca in zone ricche in cardiolipina (CL), la quale si trova
strettamente associata ad alcune proteine della membrana interna, in particolare il traslocatore
ADP/ATP e, secondo alcuni autori, rappresenta il sensore del Ca2+ nel primo stadio di legame
dello ione alla membrana interna dei mitocondri. A favore di questa ipotesi sta il fatto che si
osservano forti variazioni nel microintorno della PP, come suggerito da misure di fluorescenza,
quando il poro di PT viene indotto con un eccesso di Ca2+. Queste variazioni sono reversibili se
il poro viene richiuso per rimozione del calcio con EGTA e non si verificano se il poro viene
attivato con altri induttori, quali la fenilarsina o il FCCP.
34
ROLE OF WHITE LIGHT IN THE RECOVERY
FROM ULTRAVIOLET-B STRESS IN HIGHER PLANTS
Elena Bergo, Anna Segalla, Giorgio M. Giacometti, Delia Tarantino, Carlo Soave, Flora
Andreucci, Roberto Barbato
Dipartimento di Biologia, Università di Padova, Via Ugo Bassi 58/B, 35131 Padova,
Dipartimento di Biologia, Università di Milano, via Celoria 26, 20131, Milano, Dipartimento di
Scienze e Tecnologie Avanzate, Università del Piemonte Orientale, Corso Borsalino 54, 15100,
Alessandria
The effect of white light was studied in plants which had previously been irradiated with
ultraviolet-B light. It was found that the 20-kDa C-terminal fragment of D1 protein was stable
when plants were incubated in the dark, but was further degraded when plants were incubated in
white light. Even low level of white light was sufficient to promote degradation of this fragment.
In vivo experiments have shown that degradation of the 20-kDa fragment is probably the first
step in the Photosystem II repair cycle. As during recovery from photoinactivation D1 protein is
the only thylakoid polypeptide to be synthesised, removal of the fragment is necessary in order
to make available other PSII subunits to rebuild a new functional centre. Even though both
degradation of the 20-kDa fragment and resynthesis of D1 are both light-dependent, they are not
strictly related, as degradation of the 20-kDa fragment may occurs even in the absence of D1
synthesis. By comparing chemical and physical factors affecting the formation of the fragment in
ultraviolet-B light and its degradation in white light we conclude that: i) the formation of the
fragment is a photochemical process whereas, ii) its degradation is a process mediated by a
protease. Whether light acts at the level of the enzyme (i.e. light activation of the protease) or at
the level of the substrate (i.e., making it prone to proteolytic degradation) however, remains to be
established.
35
LA FOTOTERAPIA UVA1 A MEDIE DOSI NEL TRATTAMENTO DELLE
MANIFESTAZIONI CUTANEE DELLA MALATTIA "GRAFT VERSUS HOST" CRONICA
M. Venturini, R. Capezzera, C. Zane, P.G. Calzavara-Pinton
Spedali Civili di Brescia, U.O Dermatologia
Manifestazioni cliniche da graft versus host disease (cGVHD) compaiono in circa il 60% dei
pazienti con trapianto di midollo osseo e causano elevata morbilità e mortalità. La ricerca di
nuove terapie immunomodulanti è continua poiché alcuni pazienti non rispondono a nessuna
delle alternative terapeutiche disponibili e/o sviluppano tossicità iatrogena o infezioni
opportunistiche.
Abbiamo trattato 4 pazienti con cGVHD cutanea generalizzata (2 con forma lichenoide e 2
sclerodermiforme) e 4 con cGVHD sclerodermiforme localizzata con 3 esposizioni settimanali a
50J/cm2/UVA1.
La risoluzione completa è stata osservata in 1 paziente con forma lichenoide generalizzata e 4
con lesioni sclerodermiformi localizzate e un miglioramento parziale nei rimanenti 3 dopo
19,25±6,90 trattamenti. Non sono stati osservati effetto collaterali. Nei 2 pazienti con forma
generalizzata lichenoide è stato necessaria una terapia di mantenimento. In tutti i pazienti è stato
possibile ridurre, e in certi casi sospendere, la terapia immunosoppressiva in atto con
miglioramento delle lesioni iatrogene e la risoluzione delle infezioni opportunistiche. Le lesioni
extracutanee non hanno mostrato variazioni apprezzabili.
Gli effetti collaterali a lungo termine sono tuttavia ancora da accertare.
36
ERITEMA POLIMORFO CUTANEO E MUCOSO FOTOINDOTTO
Venturini M., Capezzera R., Zane C., Calzavara-Pinton P.G.
L'eritema polimorfo è una reazione di ipersensibilità immunomediata della cute e delle mucose
indotta da numerosi agenti biologici, chimici e fisici.
Un paziente maschio di 39 anni presentava da circa 8 anni episodi di eritema polimorfo cutaneo
e mucoso successivi ad esposizione solare e non riconducibile all'assunzione di farmaci o ad
episodi di infezione da HSV. Gli esami ematochimici e strumentali hanno escluso malattie
autoimmuni, sarcoidosi e neoplasie maligne. Fototest di scatenamento erano positivi sia con
UVA (10J/cm2) che UVB (0,05J/cm2). L' esame istologico sia della cute lesa che della sede di
fototest ha evidenziato reperti compatibili con diagnosi di eritema polimorfo. Il quadro è
completamente regredito con terapia corticosteroidea sistemica. La remissione è stata prolungata
con un innalzamento della soglia di scatenamento, ma il paziente ha manifestato recidive, seppur
di entità minore, nei mesi estivi dell'anno seguente.
In conclusione il presente caso pare dimostrare che l'eritema polimorfo cutaneo-mucoso può
essere scatenato da radiazioni non ionizzanti, analogamente a quanto già dimostrato con
radiazioni ionizzanti.
37
TRATTAMENTO CON UVA1 DELLA PITIRIASI LICHENOIDE
Venturini M., Capezzera R., Zane C., Calzavara Pinton P.G.
Obiettivo: scopo del nostro studio è stato quello di valutare l'efficacia della fototerapia con
UVA1 nel trattamento della pitiriasi lichenoide e varioliforme acuta (PLEVA) e della pitiriasi
lichenoide cronica (PLC).
Metodi: a tal proposito abbiamo sottoposto 8 pazienti (3 con PLEVA e 5 con PLC) a dosi
giornaliere di 60J/cm2 di UVA1 fino alla remissione delle lesioni. Come lesioni di controllo
abbiamo considerato lesioni in sedi cutanee inaccessibili agli UVA1, presenti in 4 pazienti. Sono
stati anche eseguiti studi immunocitologici dell'infiltrato cutaneo e delle sottopopolazioni di
linfociti T circolanti.
Risultati: Alla fine del ciclo di fototerapia con UVA1 abbiamo osservato una completa
guarigione clinica e istologica in 6 pazienti (3 con PLEVA e 3 con PLC) ed un parziale
miglioramento in 2 pazienti con PLC. Non è stato osservato alcun miglioramento delle lesioni di
controllo non irradiate; non si sono registrati effetti collaterali a breve termine di rilevanza
clinica, né si è riscontrato alcun effetto sui linfociti circolanti.
Conclusioni: la fototerapia con UVA1 è risultata efficace e ben tollerata sia nel trattamento della
PLEVA che della PLC. L'efficacia terapeutica sembra essere correlata all'effetto diretto degli
UVA1 sugli infiltrati infiammatori cutanei poiché le aree cutanee non-esposte non hanno
risposto al trattamento.
38
EFFETTI DELL’ 8-MOP PIÙ UVA SUL RILASCIO DI IL- 4 ED IL-13
DAI BASOFILI UMANI: STUDIO IN VITRO
I. Russo, E. Prizio, A. M. Riccardo, A. Del Sorbo e G. Monfrecola.
Dipartimento di Patologia Sistematica, Sezione di Dermatologia, Università di Napoli
“Federico II”
L’IL-4 e l’IL–13 svolgono un ruolo nella patogenesi di molte patologie cutanee a carattere
infiammatorio. Lo scopo del nostro studio è stato quello di valutare se l’8-MOP, in associazione
con l’UVA (PUVA), fosse in grado di influenzare il rilascio di IL- 4 ed IL-13 da basofili umani
stimolati con anti-IgE. I basofili, da sangue periferico di volontari sani, venivano purificati
attraverso un gradiente di Percoll e poi incubati (30 min a 37°C) con concentrazioni crescenti
(20, 100 e 500 ng/ml) di 8-MOP. Per l’irradiazione è stato impiegato un pannello con 6 tubi
fluorescenti, con emissione compresa tra 315 e 400 nm. Per quantificare il rilascio di IL-4 ed IL13 è stato impiegato il metodo ELISA. I risultati del nostro studio indicano che l’8-MOP inibisce
il rilascio di IL-4 dai basofili solo a concentrazioni pari a 500 ng/ml, che non vengono raggiunte
in vivo; questo effetto viene potenziato (p < 0,05) dopo l’esposizione all’UVA. L’irradiazione
con solo UVA (5 J/cm²) non modifica il rilascio di IL-4. Per ciò che riguarda il rilascio di IL-13,
l’8-MOP + UVA esercita un significativo effetto inibitorio (p < 0,05) anche alle concentrazioni
di 20 ng/ml che vengono raggiunte in vivo durante la terapia PUVA.
39
A SPECTROSCOPIC AND STRUCTURAL INVESTIGATION OF THE INTERACTION
OF DIMETHYLAMINOBENZONITRILE WITH CYCLODEXTRINS
Sandra Monti a, Francesco Manoli a, Pietro Bortolus a, Giancarlo Marconi a, Bernd Mayer b,
Gottfried Grabner b, Gottfried Köhler b, Wojciech Boszcyk c, Krystyna Rotkiewicz c
a
Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività del CNR, Bologna, Italia.
([email protected]).
b
Institut für Theoretische Chemie und Molekulare Strukturbiologie, Universität Wien, Austria.
c
Institute of Chemistry, Pedagogical University, Kielce, Poland.
Dimethylaminobenzonitrile (DMABN) is one of the most celebrated luminescence probes,
exhibiting dual fluorescence in water and in a variety of organic solvents.1 The two emissions are
attributed to conformationally distinct excited singlet states: a so called “locally” excited, planar
state (1LE) responsible of a short-wavelength emission (at ca. 360 nm) and an intramolecular
charge transfer state with twisted dimethylamino moiety (1TICT), more polar and emitting at
longer wavelengths (ca. 520 nm). The relative intensity of the two bands is strongly dependent
on the environment.2,3. The inclusion complexes of DMABN with - and -cyclodextrin (CD)
were studied by absorption, induced circular dichroism and fluorescence. The formation of 1:1
and 1:2 DMABN: -CD and 1:1 DMABN:-CD ground state complexes and 2:2 emissive
associates with -CD were evidenced. Reliable structures were obtained by conformational
calculations, based on a Dynamic Monte Carlo approach and the interpretation of the icd signals
by semiempirical quantum mechanical methods and the model of Tinoco (see example in the
Figure).4 The spectroscopic and photophysical data well rely to the mode of association and
stoichiometry of the complexes.
DMABN:-CD
1:2
1
E. Lippert, W. Luder and H. Boos Advances in Molecular Spectroscopy, A. Mangini Editor, 1962, pag.
443, Pergamon Press, Oxford.
2
G. Sidney Cox, P.J. Hauptman and N.J. Turro, Photochem.Photobiol., 1984, 39, 597.
3
G. Köhler, K. Rechthaler, K. Rotkiewicz and W. Rettig, Chem.Phys., 1996, 207, 85.
4
P. Bortolus, G. Marconi, S. Monti, B. Mayer, G. Köhler, G. Grabner., Chem. Eur. J., 2000, 6, 1578.
40
STRUCTURE AND ENVIRONMENT EFFECTS
ON THE NATURE OF THE LOWEST EXCITED STATES OF THIENYL KETONES
F. Ortica, A. Romani and G. Favaro
Dipartimento di Chimica - Università di Perugia - I-06123 Perugia, Italy
The thienyl-phenyl, di-thienyl and thienyl-pyridyl ketones [1-5] show a benzophenone-like behavior
(lowest triplets are of n,* character) when the sulfur is linked in the 3 position, while, when the sulfur is
in the 2 position, the lowest triplets are of ,* character.
3
3
2
C
O
n-TPhK
S
3'
S
C
4'
3
2'
2
S
O
n,n'-DTK
3'
2
S
C
N
2'
O
n,n'-TPK
Independent of the triplet nature, all of these molecules exhibited room temperature phosphorescence
emissions and abstracted hydrogen from a suitable donor [5]. Room temperature phosphorescence as well
hydrogen abstraction are unexpected events for ,* triplets.
This study is aimed at increasing the understanding of the different photophysical behaviors of thienyl
ketones which have the thienyl group linked to the carbonyl either in the 2 or 3 positions.
Environmental effects on the triplet states of four of these compounds, 2,3’-DTK, 2,4’-TPK, 3,3’-DTK
and 3,4’-TPK were investigated in greater detail by nanosecond laser flash photolysis, as well as
stationary and time-resolved phosphorescence techniques. In order to gain more insight the nature of the
emitting states, polarization of both excitation and emission light was also used. Triplet properties
(spectra, lifetimes, quenching by oxygen and hydrogen abstraction) indicated that the n,*/,* character
of the lowest triplet is modulated by the solvent and by structural characteristics. The spectral pattern and
lifetime of phosphorescence emission in a rigid matrix at 80 K were affected by the nature of the matrix,
rate of freezing, excitation and emission wavelengths and sample concentration. While the matrix
influences the excited state energy, concentration changes are responsible for aggregation. This effect is
explained in terms of the formation of triplet excimers and ground state dimer/aggregates. Measurements
of phosphorescence and phosphorescence excitation in polarized light, carried out by the photoselection
method at 80 K, provided valuable information about the polarization of the electronic transitions
involved.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
R. Becker, G. Favaro, G. Poggi, A. Romani, J. Phys. Chem. 99 (1995) 1410.
A. Romani, A. Bigozzi, F. Ortica, G. Favaro, Spectrochim. Acta, A55 (1999) 25.
A. Romani, F. Ortica, G. Favaro, Chem. Phys. 237 (1998) 413.
A. Romani, F. Ortica, G. Favaro, J. Photochem. Photobiol. A, 135 (2000) 127.
F. Ortica, A. Romani, G. Favaro, J. Phys. Chem. A 103 (1999) 1335.
41
PHOTOPHYSICAL PROPERTIES OF FLUORESCENT NANOPARTICLES
F. Bolletta, M. Montalti, L. Prodi, N. Zaccheroni
Dipartimento di Chimica “G.Ciamician” Università degli Studi di Bologna
Via Selmi 2, 40126 Bologna
The study of the photophysical properties of several multichromophoric structures has pointed
out how multicomponent interactions can be combined to give rise to extremely interesting
effects [1]. The outcoming processes have been thoroughly investigated in systems such as
polymers [1], dendrimers [2] and self assembled monolayers [3] underlining the enormous
potentialities especially in applications related to sensor design.
We succeeded in synthesizing silica nanoparticles (diameter around 15 nm) branched with
dansyl moieties by preparing a proper silane derivative and by making it react with preformed
particles. By means of this strategies we reached a very high superficial dye density (one dansyl
moiety in 25Å2), compatible with a complete coverage of the surface as from reported for
analogous study on self assembled monolayers by Reinhoudt et al.[4]
These nanoparticles showed a high hydrophobicity and could be easily dispersed in many
organic solvents. The effect of protonation on the photophysical properties of the nanoparticles
was investigated indicating extremely interesting cooperative processes..
The simplicity and the versatility of the synthetic path we followed opens up, in our opinion,
new perspective in the design of new photoactive functional materials.
[1] Swager, T.M. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 201
[2] Voegtle, F.; Gestermann, S.; Kauffmann, C.; Ceroni, P.; Vicinelli, V.; De Cola, L.; Balzani,
V. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 12161
[3] Chrisstoffels, L.A.J.; Andronov, A.; Frechet, J.M.J. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2163
[4] Flink, S.; van Veggel, F. C. J. M.; Reinhoudt D.N. Chem. Commun. 1999, 2229
42
SIGNAL PROCESSING AT THE MOLECULAR LEVEL:
A SPIROPYRAN-FLAVYLIUM SALT COMBINED PHOTO-SYSTEM
M. Maestri, F. Pina, P. Passaniti, V. Balzani
Dipartimento di Chimica “G. Ciamician”, Università di Bologna, via Selmi 2, 40126 Bologna,
Italy
Flavylium salts show interesting properties as optical memories and logic gates at the molecular
level, and have been investigated for many years. Flavylium salts can exist in different forms
interconnected through an intricate network of equilibria, which can be driven by light and pH.
The coloured cationic form AH+ is stable in acidic environment; in neutral or moderately acidic
solution the stable form is the uncoloured trans-2-hydroxychalcone species Ct, which is formed
from AH+ through two intermediate compounds: the hemiacetal B2 species and the cis-2hydroxychalcone Cc form. In such a system AH+ and B2 can be reversibly interconverted by pH
changes, whereas Cc and Ct can be interconverted by photoexcitation.
The 2-(3’,3’-Dimethyl-6-nitro-3’H-spirochromene-2,2’-indol-1’-yl)-ethanol (SP) is a threestate molecular switch where light and chemical stimuli induce the switching of SP to the
merocyanine forms ME and MEH. Upon irradiation of an uncoloured SP solution with
ultraviolet light, SP switches to the purple ME form. Addition of acid to the solution drives the
system to the yellow-green MEH. At last, with visible irradiation MEH releases the proton
switching completely to SP.
The idea of this work is to combine the 4’-Methoxyflavylium perchlorate with this spiropyran
derivative, with the aim of gaining a reversible optical memory device.
In a system combining these two compounds external addition of acid or base is not necessary
any more, as the spiropyran works as a “proton bank”: on one hand 254 nm light converts SP
into ME, which reacts with AH+ producing B2, Cc and MEH; on the other hand light converts
Cc formed by the previous reaction into Ct, kinetically and thermodynamically stable. The
decrease of the visible AH+ band indicates that a bit of information has been “written”. In order
to “erase” the information we use 365 nm light: this light converts Ct back to Cc; at the same
time MEH releases the proton turning back to SP; the proton can be accepted by B2, which
converts into AH+ restoring the absorbance in correspondence of its visible band. The best
“write-erase” cycles have been obtained on a solution prepared some time before the experiment,
which suggests that the system needs to previously undergo an equilibration process.
43
PHOTODEGRADATION OF FENTHION IN HOMOGENEOUS SOLUTION AND
PHOTOSENSITIZATION IN BIOLOGICAL MODEL SYSTEMS
G. Condorelli, R. Consoli, L.L. Costanzo, G. De Guidi, and S. Torrisi
Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università, Viale A.Doria 6, Catania
e-mail [email protected]
Organophosphorus pesticides are compounds widely used for the control of dangerous insects in
modern agriculture and animal production, as well as in public health control. They act as
contact and stomach insecticides via inhibition of the enzyme cholinesterase, which plays a key
role in the animal nervous system. This class of compounds shows less persistence in the
environment than the older families of pesticides, but also a higher acute toxicity. Of course
several factors, such as oxidation, metabolism in
H3CS
plants and animals, bacteriological degradation,
S
P
H3C
O
O
O
CH3
chemical hydrolysis and photolysis, affect the
persistence of organophosphorus pesticides in the
CH3
environment. It is important to remember that the
above mentioned processes could be influenced by environmental conditions like rainfalls,
atmospheric water vapor and soil moisture and by the characteristics of biological compartments
such as temperature, hydrophobicity, pH and molecular complexity. Photodegradation is one the
most important factors involved in the decomposition of pesticides in the environment, in view
of the exposure of these compounds to sunlight. This can occur both in natural waters or in
biological systems.
On the basis of these considerations the importance of the pathways of degradation of these
pesticides should be stressed, considering that their degradation products may be more toxic than
parent compounds, also taking into account that they can be ingested by humans with
agricultural products. This report is focused on the molecular mechanisms of photodegradation
and photosensitization of fenthion. This compound has been chosen among the large class of
organophosphorus pesticides, due to its reported high sensitivity to UVA light. The study has
been carried out under different conditions of solvent polarity, pH, irradiation wavelength and
temperature. Fenthion degradation occurs through competitive thermal and photochemical
pathways. Oxygen concentration influences the quantum yield of photodegradation as well as the
relative distribution of products. Photosensitization studies show that fenthion and its
degradation products are able to induce membrane and DNA damage in vitro and that oxygen
plays a key role in these processes.
44
PROPRIETA FOTOFISICHE E FOTOTOSSICHE DI FARMACI ANTIMALARICI
Giampietro Viola1, Daniela Vedaldi1, Francesco Dall’Acqua1, Loredana Latterini2, Fausto
Elisei2, Gian Gaetano Aloisi2, Ugo Mazzucato2
1
2
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche Università di Padova
Dipartimento di Chimica Università di Perugia
Lo studio delle proprietà fotochimiche e fotofisiche di farmaci antimalarici derivati della chinina
(chinina, Q, chinacrina, QC e meflochina MQ) in tampone PBS (pH = 7.2) è stato condotto con
tecniche stazionarie e pulsate al fine di ottenere informazioni sui cammini di disattivazione in
seguito ad eccitazione elettronica. Lo stato di singoletto (S1) è di tipo ,* per Q e QC e n,* per
MQ. Il decadimento di S1 avviene principalmente attraverso processi non radiativi. Il più basso
stato elettronico di tripletto ed il radicale catione dei farmaci, prodotto in seguito a
fotoionizzazione sono stati caratterizzati cineticamente e spettralmente mediante fotolisi a lampo
laser. L’interazione degli stati S1 e T1 e dei radicali cationi con GMP è stata caratterizzata
attraverso la determinazione delle relative costanti bimolecolari di spegnimento. In particolare, è
stato osservato che la reattività di GMP con i singoletti e tripletti di questi farmaci è modesta,
mentre quella con i radicali cationi è regolata dalla diffusione.
Le proprietà fototossiche dopo irradiazione UV sono state investigate utilizzando diversi modelli
biologici. Esperimenti di fotoemolisi condotti su eritrociti murini, hanno dimostrato un effetto
emolitico per Q ed MQ. La fotocitotossicità è stata valutata utilizzando colture di fibroblasti
murini (3T3) evidenziando un marcato effetto fototossico per MQ, Q e QC. Nelle medesime
colture, utilizzando appropriati scavengers si è potuto dimostrare una significativa protezione in
presenza di sodio azide per Q ed MQ mentre per QC un aumento significativo della
sopravvivenza cellulare è stato osservato in presenza di BHA e DMTU i quali antagonizzano
rispettivamente l’effetto di radicali liberi e radicali ossidrilici. La morte cellulare è stata correlata
all’entità di perossidazione valutata mediante il dosaggio di TBARS nelle colture cellulari. Il
danno fotoindotto dagli antimalarici è stato ulteriormente studiato su due costituenti cellulari
quali proteine e DNA. Per le proteine sono state utilizzate frammenti di membrana eritrocitaria
(ghosts) e DNA utilizzando come modello sperimentale il plasmide pBR322.
L’approccio combinato è risultato utile nella comprensione del meccanismo attraverso il quale i
farmaci antimalarici inducono fotosensibilizzazione.
45
FOTOLISI E FOTOTOSSICITÁ DEL BETAMETASONE
L. Levorato, G. Miolo, S. Caffieri
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, via Marzolo, 5, 35131 Padova, Italia
Il betametasone è un corticosteroide di sintesi dotato di un’intensa attività antinfiammatoria e
immunosoppressiva, ed è presente in numerose specialità farmaceutiche. In alcuni pazienti si
sono verificati fenomeni di fotosensibilizzazione cutanea, mentre, per quanto riguarda
l’instabilità alla luce, la Farmacopea Europea raccomanda di “tenere il farmaco al riparo dalla
luce”. È stato perciò iniziato uno studio, su vari substrati modello, volto a chiarire il meccanismo
attraverso cui il betametasone potrebbe esplicare la sua fototossicità. La fototossicità del
betametasone in termini di fotoemolisi dei globuli rossi è più elevata irradiando con luce UVB
(95% emolisi/1.5 J/cm2) rispetto alla luce UVA (55%/ 32 J/cm2). È stata poi studiata la fotolisi
del farmaco in soluzione: il betametasone si fotodegrada per il 90 % con luce UVB (18 J/cm2) e
per il 40% con luce UVA (30 J/cm2). I quattro principali fotoprodotti sono stati isolati (TLC,
HPLC) e caratterizzati (NMR, MS) e corrispondono alle strutture mostrate in Figura.
O
18
HO
H 3 C 19
1
10
2
3
O
O
18
HO
19
O
11
12
F
10
2
3
4
O
10
3
11
1
3
B1
12
16
15
O
7
4
6
B2
20 21
CCH 2 OH
OH
18
HO
19
16
11
12
F
15
1
8
10
2
7
3
O
16
15
9
8
5
4
O
17
13
14
9
6
H
17
13
8
5
17
13
12
F
9
10
2
F
11
20 21
CCH 2 OH
14
15
7
5
4
19
8
14
1
HO
16
18
2
18
CCH 2 OH
OH
13
O
O
7
6
17
6
O19
15
8
9
5
13
14
9
5
4
12
F
CCH 2 OH
CH 3
OH
17
CH 3
16
20 21
14
1
11
20 21
7
6
B4
B3
Il test di fotoemolisi è stato ripetuto con i quattro fotoprodotti: essi sono risultati attivi
nell’ordine B2>B1>B3>B4, facendo supporre un loro contributo nel meccanismo di
fotosensibilizzazione del betametasone, nel quale, molto probabilmente, ha un ruolo attivo anche
l’ossigeno singoletto prodotto in buona misura dal farmaco. Gli esperimenti condotti per
verificare la capacità di fotodanneggiare il DNA e le proteine dimostrano che la membrana
cellulare è il target primario sia per il betametasone che per i suoi fotoprodotti.
46
SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI POLIACRILATI E DI POLISTIRENI
CONTENENTI COMPLESSI LUMINESCENTI DI RENIO
C.A. Bignozzi, V. Ferri, M. Scoponi
Dipartimento di Chimica dell’Università di Ferrara, Via Borsari, 46 – 44100 Ferrara
e-mail: [email protected]
Lo sviluppo di sensori di ossigeno luminescenti rappresenta un tema di ricerca di estrema
attualità, che trova importanti applicazioni commerciali in studi sull’aerodinamica in gallerie del
vento per automobili e aerei, nel monitoraggio della concentrazione di ossigeno durante i
processi di fermentazione in bioreattori, nella misura della domanda di ossigeno biologica e nello
sviluppo di immagini fluorescenti per determinare il contenuto gassoso in campioni biologici
(sangue, tessuti, ecc.) [1,2]. I problemi legati alla progettazione e allo sviluppo di materiali
luminescenti supportati da matrici polimeriche, sono essenzialmente legati alla eterogeneità dei
siti polimerici e alla conseguente non linearità dei diagrammi di Stern-Volmer per il processo di
spegnimento indotto dall’ossigeno. In questo studio è stato intrapresa la sintesi e la
caratterizzazione di nuovi materiali polimerici a base acrilica e stirenica, contenenti come gruppi
laterali unità cromoforiche di Re(phen)(CO)3, le cui proprietà luminescenti sono state
precedentemente riportate in letteratura [3]. Con la sintesi di nuovi monomeri contenenti leganti
piridinici sono stati ottenuti copolimeri con pesi molecolari con valori di Mn 6000 – 30000 g/mol
e temperature di transizione vetrosa comprese tra – 45 e 81 °C. Il concentrazione del sensore
luminescente nelle matrici polimeriche può essere controllato mediante la complessazione delle
unità piridiniche presenti come gruppi laterali alle catene polimeriche. Sui materiali polimerici
ottenuti è stata eseguita la caratterizzazione fotofisica, misurando i tempi di vita di emissione e la
resa quantica di fluorescenza dei cromofori con centri metallici. E’ stato inoltre verificato
l’effetto delle diverse matrici polimeriche sulle proprietà fotofisiche, misurando lo spegnimento
della luminescenza del complesso a base di renio in presenza di ossigeno.
________________
[1] Demas, J.N.; DeGraff, B.A.; Coleman, P.B., Anal. Chem. , 1999, 71, 793A
[2] Jung, S-K.; Gorski, W.; Asinwall, C.A.; Kauri, L.M.; Kennedy, R.T. Anal. Chem. , 1999, 71, 3642
[3] Bignozzi, C.A.; Argazzi, R.; Garcia, C.G.; Scandola, F.; Schoonover, J.R.; Meyer T.J.
J.Am.Chem.Soc. 1992, 114, 8727.
47
ENERGY TRANSFER IN SUPRAMOLECULAR SYSTEMS.
PORPHYRIN ARRAYS AND POLYNUCLEAR METAL COMPLEXES
Franco Scandola a,b, Enzo Alessio c, Claudio Chiorboli b, Maria Teresa Indelli a, Anna Prodi a
a
Dipartimento di Chimica, Università di Ferrara, 44100 Ferrara, Italy. b ISOF-CNR Sezione di
Ferrara, 44100 Ferrara, Italy. c Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Trieste, Trieste
34127, Italy.
In the field of supramolecular photochemistry, considerable attention is being devoted to the possibility of
mimicking characteristic functions of natural photosynthesis. Among these, the "antenna effect " has
attracted the interest of several research groups. The lecture will focus on recent work carried out in our
Cl
CO
CO
Ru
N
N
Cl
N
Zn
N
N
N
N
Zn
N
N
Cl
N
N
N
CO Ru CO
Cl
N
N
N
NH
N
N
NH
N
N
N
N
N
N
Os
N
N
N
Ru(II)-Os(II)
Cl
CO
CO
Ru
N
N
Cl
N
N
N
Zn
N
N
n=4
Ru(II)-Os(III) n=5
N
N
Cl
N
N
N
NH
N
N
Ru
NH
n+
N
N
Zn
N
N
N
N
CO Ru CO
Cl
Figure 1. A hexaporphyrin molecular sandwich
Figure 2. Binuclear tpphz-bridged Ru-Os complexes
laboratory on supramolecular systems of various kinds, with particular attention to the elucidation of the
intramolecular energy transfer pathways. Two classes of systems will be discussed in some detail: (i)
side-to-face arrays based on axial coordination of pyridylporphyrins to metalloporphyrins (Figure 1); (ii)
bimetallic complexes based on aromatic bridging ligands of the tpphz type (Figure 2). Compounds of the
first type provide examples of how the intercomponent energy transfer pathways can be affected by
synthetic design. Compounds of the second class will be used to point out the mechanistic complexities
that may arise when the excited states involved in energy transfer are of the metal-to-ligand charge
transfer (MLCT) type.
48
ANALISI DI AUTOFLUORESCENZA DI NEUROMEDIATORI
SU TESSUTO CEREBRALE
G. Bottiroli, S. Fiorani, B. Masala, A.C. Croce, F. Crespi*
Istituto di Genetica Molecolare, Sezione Istochimica e Citometria, Dipartimento Biologia
Animale, Università, Pavia; *Glaxo Wellcome S.p.A., Verona.
Molte biomolecole coinvolte sia nell’organizzazione istologica dei tessuti (proteine costitutive) che in
processi metabolico funzionali (coenzimi nicotinici, flavine, lipopigmenti, porfirine) possono agire come
fluorofori endogeni. Questi, per eccitazione a opportune lunghezze d’onda (generalmente UV-blu) danno
luogo all’emissione di autofluorescenza (intervallo del visibile). Di conseguenza, l’analisi dell’emissione
di autofluorescenza in termini sia di intensità di emissione che di forma spettrale può fornire informazioni
sulla quantità e alla natura dei fluorofori presenti e alla loro interazione con il microambiente.
Scopo del presente lavoro è la verifica della applicabilità della spettroscopia di autofluorescenza per la
messa a punto di una metodica di valutazione quali-quantitativa di neuromediatori nel tessuto cerebrale.
Variazioni di concentrazione di tali sostanze, in particolare nor-adrenalina e serotonina (5idrossitriptamina, 5-HT), in determinati siti cerebrali sono correlate a patologie del sistema nervoso
(schizofrenia, depressione). Base dello sviluppo di terapie farmacologiche adeguate è il monitoraggio
diretto di tali neuromediatori a seguito di induzione di alterazioni comportamentali e di trattamenti
farmacologici su modelli animali. Attualmente la determinazione di tali neuromediatori è possibile su
campioni ex-vivo per via citochimica, per fluorescenza indotta, (condensazione dell’anello indolico per
esposizione a vapori di formaldeide - reazione di Falk), o in vivo per via elettrochimica -analisi
voltametrica, mediante applicazione di microelettrodi.
E’ tuttavia noto come la nor-adrenalina e la serotonina (5-idrossitriptamina, 5-HT) hanno proprietà di
fluorofori. In soluzione acquosa essi sono caratterizzati da spettri di eccitazione ed emissione
rispettivamente a 215-300nm e 340 nm. Gli spettri della 5-HT subiscono uno spostamento a lunghezze
d’onda maggiori a seguito di ossidazione e formazione di dimeri e trimeri, con assorbimento ed emissione
rispettivamente a 360 nm / 420 nm e 440 nm / 520 nm, particolarmente adatti all’analisi
microspettrofluorimetrica.
Lo studio è stato condotto sia su campioni ex-vivo che in vivo (fibra ottica, Ø50 m, posizionata in
stereotassi) su regioni di corteccia, ippocampo, corpo striato, in diverse condizioni sperimentali. I risultati
ottenuti hanno mostrato che i) su sezioni criostatiche di regioni di ippocampo e del corpo striato singole
cellule presentano proprietà di emissione di attribuibili alla 5-HT; ii) su omogenati e in vivo le variazioni
di intensità di emissione di autofluorescenza sono in accordo con quanto atteso per i trattamenti
farmacologici effettuati (fluexitina, 5-idrossitriptofano) e comparabili a quanto già ottenuto per via
convenzionale (microelettrodi).
49
CARATTERIZZAZIONE DELLE PROPRIETÀ DI AUTOFLUORESCENZA
DEL TESSUTO EPATICO
S. Fiorani, A.C. Croce, I. Freitas, S. Fracchiolla, R. Bertone, G. Bottiroli , M. Vairetti*
Istituto di Genetica Molecolare, Sezione Istochimica e Citometria, Dipartimento di Biologia
Animale, *Dipartimento Medicina Interna e Terapia, Università, Pavia.
Il fegato è un organo pesantemente coinvolto in attività metaboliche, di sintesi, cataboliche e di
detossificazione. Essendo numerose le biomolecole con proprietà di fluorescenza coinvolte in
processi metabolici (es.: coenzimi nicotinici, flavine, lipopigmenti), è da attendersi che le sue
proprietà di autofluorescenza siano particolarmente complesse. Scopo del presente lavoro è
l’identificazione dei principali fluorofori responsabili dell’emissione dell’autofluorescenza del
tessuto epatico e la caratterizzazione delle loro proprietà spettrali nel fegato normale di ratto. Lo
studio è stato condotto sia ex-vivo che in-vivo. Nel primo caso omogenati, sezioni criostatiche di
tessuto ed epatociti isolati sono stati analizzati per via spettrofluorimetrica, per eccitazione
nell’intervallo spettrale 360-440 nm; nel secondo caso l’organo in situ è stato analizzato
direttamente mediante sonda a fibra ottica. I risultati ottenuti hanno indicato che l’emissione di
autofluorescenza del tessuto epatico può essere attribuita a: coenzimi piridinici –NAD(P)H,
vitamina A, flavine, nella loro forma ossidata, proteine costitutive e acidi grassi. L’impiego di
procedure di fitting degli spettri di emissione ha permesso di stimare il contributo relativo di ogni
singolo fluoroforo all’emissione globale nelle diverse condizioni considerate. In generale i
contributi principali sono forniti dai coenzimi piridinici e dalla vitamina A. Contributi meno
rilevanti sono dati da flavine, proteine costitutive e acidi grassi. Variazioni nei contributi relativi
dei fluorofori sono stati trovati tra epatociti isolati, sezioni di tessuto e organo in vivo. La
riduzione del contributo relativo delle proteine costitutive negli epatociti isolati può essere
giustificato dall’assenza di setti connettivali presenti nel tessuto. Il NAD(P)H e le flavine,
correlati con il metabolismo energetico cellulare, mostrano un aumento negli epatociti isolati
rispetto al tessuto in vivo. L’incremento maggiore riguarda la forma legata del NAD(P)H,
significativo del metabolismo aerobio, e può essere correlato alla riduzione di disponibilità di
ossigeno per l’assenza di irrorazione sanguigna. I risultati ottenuti confermano la potenzialità
dell’analisi di autofluorescenza per il monitoraggio delle proprietà energetico-metaboliche del
tessuto epatico, con riferimento al trapianto d’organo.
Lavoro finanziato da: “CNR – Target Project Biotecnology” e “COFIN 2001”
50
MAMMOGRAFIA OTTICA RISOLTA NEL TEMPO A 4 LUNGHEZZE D’ONDA
P. Taroni1, G. Danesini2, F. Messina1, A. Pifferi1, A. Torricelli1 e R. Cubeddu1
1
2
INFM-Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano e IFN-CNR, Milano
Dipartimento di Radiologia, Casa di Cura S.Pio X, Milano
E’ stato realizzato il primo strumento per mammografia ottica mediante trasmittanza risolta nel
tempo operante a 4 lunghezze d’onda nel rosso e vicino infrarosso. La mammografia ottica si
basa sull’esistenza di differenze nelle proprietà di assorbimento e scattering delle lesioni
neoplastiche rispetto a tessuti sani circostanti. La possibilità di operare a varie lunghezze d’onda
offre la possibilità di ottenere anche delle utili informazioni sulle caratteristiche fisiologiche di
tessuti.
Il sistema utilizza diodi laser impulsati a picosecondi che emettono a 683, 785, 913, and 975 nm.
Le due lunghezze d’onda minori sono sensibili al contenuto di ossi- e desossiemoglobina nei
tessuti, mentre le altre due lunghezze d’onda corrispondono a bande di assorbimento dei lipidi e
dell’acqua. Gli impulsi dei 4 diodi sono accoppiati ad un’unica fibra di lancio. La luce trasmessa
attraverso la mammella debolmente compressa tra piani di plexiglas viene raccolta da un bundle
di fibre. La fibra di lancio ed il bundle vengono mossi in tandem con passi di 1 mm, in modo da
coprire tutta l’area di interesse con una scansione di tipo «raster scan».. Ad ogni posizione viene
acquisita la distribuzione temporale dei fotoni trasmessi utilizzando la tecnica del conteggio dei
singoli fotoni correlati nel tempo.
I dati vengono interpretati con la teoria del Random Walk per valutare le proprietà ottiche medie
dei tessuti nell’area visitata dalla luce e vengono costruite sia mappe dei coefficienti ottici
(scattering ed assorbimento) che immagini di intensità, ottenute raccogliendo solo i fotoni
trasmessi in un’opportuna finestra temporale. In particolare, una finestra posizionata sulla coda
dell’impulso trasmesso garantisce sensibilità alle proprietà di assorbimento del tessuto.
Lo strumento è portatile ed è attualmente impiegato in uno studio clinico europeo sul potenziale
diagnostico della mammografia ottica risolta in tempo.
51
ADENYLATE KINASE ACTIVITY IN THE DISK MEMBRANES
OF ROD OUTER SEGMENTS OF BOVINE RETINA.
I.M.Pepe, L. Notari and A. Morelli
DOBIG, Università di Genova, viale Benedetto XV, 3, Genova 16132, Italy.
The problem of availability of ATP in the rod outer segment (ROS) during photoreception
remains to be elucidated. The regeneration of ATP is likely to happen in the ROS, as close as
possible to the disk membranes where the main reactions for the phototransduction need an
immediate source of energy. The finding that glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase is
present in large quantities in ROS suggests that part of the ATP and GTP synthesis takes place
from glycolysis which produces about 95 M ATP/s. One of the major needs of ATP for
phototransduction reactions is the synthesis of cGMP. In the dark, a value of 28 M ATP / s was
obtained for the basal cGMP turnover. Following illumination, the cost of synthesizing cGMP
increases by a factor of 4.5 reaching about 126 M ATP/s, which is higher than the rate of ATP
synthesized by glycolysis. Additional energy was shown to come from the system of creatine
kinase with diffusive metabolites such as phosphocreatine and creatine, capable of maintaining a
high local ATP/ADP ratio. However, the energy needed for phototransduction reactions such as
the activation of transducin and the phosphorylation of rhodopsin, should be supplied within
milliseconds. For this reason, the source of energy must be located on the disk membranes in
order to avoid the slow diffusion of energy metabolites.
Results are shown which indicate that ROS of bovine retina also contain an adenylate kinase
activity. The data suggest that at least two different adenylate kinase are present in ROS
homogenates: a soluble activity and an activity bound to the disk membranes. The latter accounts
for a rate of 160 M ATP/s at physiological ADP concentrations, which is of the order of
magnitude of the amount of ATP which has to be regenerated from ADP to support those
phototransduction events which take place on the disk membranes. Moreover, it seems that such
adenylate kinase belongs to the N-terminus myristoylated proteins family, being recognized by
specific anti AK1 antibodies in Western blot analysis.
52
MELANOGENESI INDOTTA DA AC. 5-AMINOLEVULINICO TOPICO
E LUCE VISIBILE
A.M. Riccardo°, E.M. Procaccini°, A. Del Sorbo°, E. Prizio°, I. Russo°, G. Roberti*,
S. Staibano**, G. Monfrecola°
° Dipartimento di Patologia Sistematica - Sezione di Dermatologia
** Dipartimento di Biomorfologia e Scienze Funzionali - Sezione di Patologia
* Dipartimento di Scienze Fisiche ed Istituto Nazionale di Fisica della materia
Università di Napoli “Federico II”
La terapia fotodinamica (PDT) con acido 5-aminolevulinico (ALA) è una valida terapia alternativa nel
trattamento di tumori cutanei superficiali non-melanoma. Recentemente la PDT topica con ALA è stata
impiegata con successo anche nel trattamento di verruche, condilomi e psoriasi.
Lo scopo del nostro studio è stato quello di valutare l’effetto indotto dall’applicazione di ALA topico e
successiva irradiazione con luce visibile (VIS) sulla cute di volontari sani.
Sulla superficie flessoria del braccio di 5 volontari sani (fototipo III e IV) sono state delimitate 5 aree (A,
B, C, D ed E), nelle quali è stato applicato, mediante bendaggio occlusivo, rispettivamente: (A) ALA in
crema base al 20% non seguito da irradiazione con luce visibile, (B) solo veicolo (crema base) senza
ALA, (C, D ed E) ALA in crema base, rispettivamente alle concentrazioni del 5%, 10% e 20%. Quattro
ore dopo l'applicazione dell'ALA e del veicolo le aree B, C, D ed E sono state irradiate con luce VIS, alla
dose di 40 J/cmq.
La penetrazione dell'ALA nella cute sana è stata valutata attraverso la registrazione della fluorescenza in
vivo. Gli effetti su cute sana sono stati valutati mediante valutazioni cliniche, colorimetriche ed analisi
alla microscopia ottica, microscopia elettronica ed immunoistochimica.
I risultati ottenuti hanno dimostrato che: 1) L'ALA applicato in bendaggio occlusivo è capace di penetrare
nella cute sana e di indurre un picco si fluorescenza dovuto alla formazione di protoporfirina IX (Pp IX).
2) Le aree che hanno ricevuto ALA + luce VIS presentavano eritema ed edema subito dopo l'irradiazione
ed una iperpigmentazione dopo circa 48-72 h. 3) I dati colorimetrici mostravano nelle aree trattate con
ALA + luce VIS un incremento dei valori di a* (eritema) durante le 48 h successive all'irradiazione, con
decremento degli stessi valori nei giorni successivi; i valori di L*(pigmentazione) incrementavano nelle 2
settimane successive al trattamento. 4) L'istopatologia, l'immunoistochimica (S100, HMB-45) e la
microscopia elettronica mostravano un considerevole aumento del numero dei melanociti attivati.
In conclusione, l'applicazione topica di ALA in bendaggio occlusivo seguita da irradiazione con luce VIS
induce su cute sana di soggetti con fototipo III e IV una risposta pigmentogena. Pertanto i risultati emersi
hanno valore soprattutto come stimolo per ulteriori valutazioni relativamente alla possibilità di estendere
la metodica da noi adottata al trattamento di patologie caratterizzate da disturbi della pigmentazione.
53
DERMOPATIE FOTORESPONSIVE ED AUTOANTICORPI ANTINUCLEO
C. Veller Fornasa, M. Lazzaro, G. Bezze, R. Cipriani
Unità Operativa Autonoma di Dermatologia - Padova
OBIETTIVO
Le fotodermatosi sono malattie cutanee nella cui genesi interviene la luce solare (es. xeroderma
pigmentoso, lupus eritematoso, rosacea, luciti). Al contrario le dermopatie fotoresponsive sono
patologie che traggono beneficio dall’esposizione ai raggi ultravioletti (es. psoriasi, vitiligine,
eczemi, linfomi). Le radiazioni ultraviolette possono essere naturali (luce solare-elioterapia), od
artificiali (sorgenti di raggi UV-fototerapia). Scopo di questo studio è la valutazione, in pazienti
da sottoporre a fototerapia, dell’eventuale presenza di anticorpi antinucleo (ANA), come indice
di rischio per l’insorgenza di malattia autoimmune fotoindotta (es. lupus).
MATERIALI E METODI
Nel periodo compreso tra Dicembre 1999 e Dicembre 2001 sono stati studiati 513 pazienti, di età
variabile dai 12 agli 84 anni, afferenti all’ambulatorio di fototerapia della Clinica Dermatologica
di Padova, affetti da dermopatie fotoresponsive: 287 con psoriasi (183 M, 104 F, età media 51
anni); 76 con vitiligine (36 M, 40 F, età media 38 anni); 102 con eczema (43 M, 59 F, età media
42 anni); 48 con linfoma (29 M, 19 F, età media 58 anni). In tutti i soggetti, prima dell’inizio
della terapia, è stata effettuata la determinazione degli ANA con la metodica di
immunofluorescenza indiretta su linee cellulari epiteliali ottenute da carcinoma laringeo umano
(cellule Hep-2). Titoli uguali o superiori ad 1:40 ed inferiori ad 1:160 sono considerati
debolmente positivi. Titoli uguali o superiori ad 1:160 vengono ritenuti positivi.
RISULTATI
L’87% dei pazienti con psoriasi è risultato ANA negativo, l’11% debolmente positivo ed il 2%
positivo. Il 93% dei pazienti con vitiligine è risultato negativo, il 7% debolmente positivo,
nessun caso francamente positivo. L’87% dei pazienti con eczema è risultato negativo, il 10%
debolmente positivo ed il 3% positivo. Il 92% dei pazienti con linfoma è risultato negativo, il 6%
debolmente positivo ed il 2% positivo.
CONCLUSIONI
I nostri dati indicano una bassa percentuale di autoanticorpi antinucleo positivi nei quattro gruppi
di patologie studiate. La bassa prevalenza di positività di ANA in queste patologie potrebbe stare
a significare, da una parte, una naturale maggiore protezione nei riguardi della luce e quindi una
buona resistenza ad essa, dall’altra, un segno indiretto della responsività delle patologie studiate
alla fototerapia.
54
EFFETTO DELL’UVA SUL RILASCIO DI ISTAMINA DA BASOFILI UMANI:
STUDIO IN VITRO
E. Prizio, I. Russo, A.M. Riccardo, A. Del Sorbo, G. Monfrecola
Dipartimento di Patologia Sistematica, Sezione di Dermatologia, Università di Napoli
“Federico II”
L’ultravioletto lungo (UVA) è in grado di penetrare nel derma, raggiungendo il tessuto
connettivo e le cellule ematiche circolanti. Scopo del nostro studio è stato quello di valutare gli
effetti in vitro dell’UVA sul rilascio di istamina da basofili umani stimolati con siero contenente
anticorpi anti-IgE. I basofili, isolati dal sangue periferico di donatori sani, sono stati purificati
mediante gradiente di Percoll ed irradiati con dosi crescenti di UVA, pari rispettivamente a 2.5 –
5 - 7.5 – 10 - 20 e 50 J/cm2. Con tecnica fluorimetrica sono state poi valutate le concentrazioni di
istamina rilasciate dai basofili in tre differenti condizioni sperimentali: 1) incubati con HClO4 al
2% (completa lisi delle cellule); 2) irradiati con UVA, alle dosi indicate, e poi stimolati con il
siero contenente anticorpi anti-IgE; 3) direttamente attivati con l’anti-IgE, senza essere
precedentemente irradiati. (controlli).
Le percentuali di rilascio dell’istamina misurate in queste tre condizioni sono risultate le
seguenti: 100% per i basofili incubati con HClO4, 30% per le cellule non irradiate ed incubate
con anti-IgE; infine 27%, 24%, 34%, 41%, 60%, 70% per i basofili irradiati con dosi di UVA
pari rispettivamente a 2.5 - 5 - 7.5 – 10 - 20 e 50 J/cm2 e successivamente attivati con anti-IgE.
In conclusione, i risultati del nostro studio indicano che l’UVA esercita, in vitro, un effetto
bifasico, dose dipendente, sul rilascio di istamina dai basofili umani incubati con anti-IgE:
a) alle dosi irradiative più basse (2.5 e 5.0 J/cm2) esso ha un effetto inibente sul rilascio di
istamina (27% e 24%) se si considera che la percentuale di rilascio ottenuta dai controlli,
stimolati immunologicamente ma non irradiati, è pari al 30%. La significatività statistica è
calcolata rispetto ai controlli per cui risulta significativo (p< 0.05%) il risultato ottenuto a 5
J/cm2;
b) alle dosi irradiative maggiori (da 7.5 a 50 J/cm2) il rilascio di istamina risulta amplificato in
modo dose dipendente (dal 34% al 70%). I valori ottenuti sono significativi a 10-20 e 50 J/cm2.
55
DANNO NUCLEARE E MORTE CELLULARE
FOTOINDOTTI DA FUROCHINOLINONI
F. Bettio, C. Marzano, F. Baccichetti, F. Carlassare, A.Chilin, F. Bordin
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Padova, Padova, Italia
Recentemente è stata preparata una nuova classe di isosteri furocumarinici aventi struttura
furochinolinonica angolare, tra cui il derivato più interessante è rappresentato dall'1,4,6,8tetrametil-2H-furo [2,3-h] chinolin-2-one (FQ). Lo studio del danno al DNA ha dimostrato che
FQ si fotolega covalentemente al DNA formando monoaddotti (MA), non induce legami crociati
inter-strands (ISC) mentre forma un numero elevatissimo di legami covalenti DNA-proteine
(DPC). Queste sue caratteristiche hanno consentito di ottenere importanti informazioni circa il
meccanismo mediante il quale la sensibilizzazione con furocumarine forma DPC. L’analisi delle
conseguenze biologiche dell’induzione dei DPC da parte di FQ, ha
R
evidenziato che ad essi è associato un elevato effetto letale e
CH3
6
5
4
genotossico, essendo la loro riparazione mediata da un gran
3
2
1
O
7
8
N
O
9
CH3
CH3
FQ:
R = CH3
HOFQ: R = CH2OH
numero di rotture al doppio filamento del DNA. Più di recente, è
stato preparato un derivato idrossimetilico di FQ, l'1,6,8-trimetil-4idrossimetil-2H-furo
[2,3-h]
chinolin-2-one
(HOFQ).
Il
fototrattamento di cellule di mammifero, normali e tumorali, con
HOFQ produce effetti antiproliferativi di entità superiore a quelli
ottenuti con FQ. Anche HOFQ non induce ISC, mentre provoca un
gran numero di DPC, che presentano però caratteristiche molecolari e meccanismo di formazione
diversi rispetto a quelli indotti da FQ e dalle furocumarine lineari. Per questi motivi è stata
valutata l’azione clastogenica promossa dal fototrattamento con HOFQ su cellule normali di
mammifero. La caratterizzazione del danno al DNA è stata condotta in vivo su DNA cellulare e
in vitro in sistemi cell-free utilizzando DNA plasmidico e nucleasi di restrizione specifiche per
particolari sequenze.
Infine è stata anche studiata l’evoluzione finale del danno indotto dal trattamento con i nuovi
omologhi furocumarinici. E’ stato indagato il meccanismo della morte cellulare, necrotico e/o
apoptotico, in presenza di questi derivati, capaci di indurre lesioni al DNA in maniera più
selettiva rispetto alle furocumarine classiche, al fine di verificare se fosse possibile stabilire una
correlazione tra tipo di danno al DNA e induzione del fenomeno apoptotico. Questo aspetto è
stato analizzato mediante studi sia di tipo morfologico che biochimico.
56
STUDIO DELLA FOTOEMOLISI DI DERIVATI CATIONICI E NON CATIONICI
DI Zn(II)FTALOCIANINE
Annalisa Cocchi, Claudia Perfetti, Lia Fantetti, Donata Dei, Francesca Giuntini e
Gabrio Roncucci
Molteni Farmaceutici, S.S. 67, Loc. Granatieri, 50018, Florence; Italy
La fotosensibilizzazione di microorganismi sta acquistando sempre maggior interesse per le sue
potenziali applicazioni nel trattamento di alcune patologie di natura batterica e fungina e pertanto
fotosensibilizzanti a struttura ftalocianinica potranno essere sfruttati come agenti biocidi
alternativi all’uso di antibiotici (1).
Per essere utile terapeuticamente tale azione antimicrobica dovrà essere efficace e selettiva in
presenza di cellule umane, poiché composti molto potenti contro le diverse specie microbiche,
ma con alto potere emolitico difficilmente potranno trovare un’applicazione in qualche
patologia.
In quest’ottica abbiamo studiato la capacità di indurre emolisi di cellule eritrocitarie di coniglio
albino in presenza e assenza di radiazione rossa da parte di alcuni derivati Zn-ftalocianinici
caratterizzati dalla presenza di un numero e di una struttura diversa di sostituenti periferici legati
al macrociclo tetraazaisoindolico.
In assenza di luce nessuna Zn(II) ftalocianina ha prodotto emolisi, valutata attraverso la
determinazione spettrofotometrica dell’emoglobina a 540 nm, nell’ampio intervallo di
concentrazioni saggiate (da 0.1 a 50 µM) dopo un’incubazione di 30 minuti a 37°C. In presenza
di luce (700 ±30 nm; 50mW/cm2 per 10 min) si osserva un effetto emolitico, ma generalmente a
concentrazioni più alte di quelle aventi efficacia antimicrobica.
Abbiamo poi utilizzato i frammenti di membrana dei globuli (ghost eritrocitari) per approfondire
l’entità del fotodanno a livello della membrana (2) attraverso l’eventuale formazione di legami
covalenti con le proteine di membrana.
I risultati sinora ottenuti mettono in evidenza che formazione di legami covalenti con le proteine
di membrana, misurata attraverso la percentuale di degradazione delle bande di spettina, sembra
la condizione necessaria, ma non sufficiente per determinare emolisi dopo irraggiamento.
1) Roncucci G. et al. a- Substituted metal-phthalocyanines, their preparation and the use thereof. EPA
00112654.9 (2000); b- Roncucci G. et al. Metal substituted non centrosymmetrical phthalocyanine
analogues, their preparation and use in photodynamic therapy and in vivo diagnostic EPA 01106411.0
(2001).
2) Merville M.P. et al. (1983) Chem. Biol. Interact. 44, 275-287
57
PUVA AND PSORALEN PHOTOXIDIZED PRODUCTS INDUCE APOPTOSIS
BY CAUSING MITOCHONDRIAL DYSFUNCTION
Marcella Canton1, Federico Bolesani1, Myriam Gardin2, Sergio Caffieri2, Francesco Dall'Acqua2
and Fabio Di Lisa1
1
Department of Biological Chemistry and 2Department of Pharmaceutical Sciences, University
of Padova
Cells exposed to psoralen and UVA light (PUVA treatment) die by apoptosis, although, the underlying
mechanism is not elucidated yet (1). The photosensitizer can react directly with the cellular components
or produce radical species that cause rapid alteration of metabolic processes and cellular structures.
Alternatively, psoralen decomposes under UV light yielding a complex mixture, the so-called photooxidized products (POP) (2). Thus, the cellular components involved in PUVA-induced damage and the
contribution of POP must be studied. Based on the widely documented role of mitochondria in apoptosis
(3), Jurkat cells treated with PUVA or POP were investigated to assess the mitochondrial dysfunction.
Apoptosis was studied by analysing: (i) the proteolytic cleavage of poly(ADP-ribose) polymerase
(PARP); (ii) the exposure of phosphatidylserine on the outer leaflet of the plasma membrane; (iii) the
hypercondensation of chromatin.
Jurkat cells showed a significant chromatin hypercondensation along with PARP cleavage 4.5 h after
PUVA treatment. The mitochondrial membrane potential (Δψm) was followed in single cells loaded
with the fluorescence probe tetramethyl rhodamine-methylester (TMRM). A dramatic decrease of Δψm
 was observed 4.5 h after PUVA treatment. Of note, the addition of cyclosporin A (CsA), an inhibitor of
the mitochondrial permeability transition pore (MPT) prevented the fall in Δψm. When cells were
incubated with POP, apoptotic cells increased up to 40% of the total after 20 h. Interestingly, the POP
potency was reduced when oxygen was removed from psoralen. These data fit with previous studies
showing that the furocoumarin fission of the furan ring by singlet oxygen produced active photoproducts
(4).
The results show that mitochondria play a major role in PUVA-induced apoptosis and suggest the
involvement of the opening of MPT pore in PUVA damage. B esides providing the first evidence of the
apoptogenic potency of POP, the present study demonstrates that apoptosis - and particularly that induced
by PUVA - does not require the generation of radical species. Thus, the generation of POP appears to
contribute in a relevant manner to PUVA toxicity.
1. B. R. Vowels, E. K. Yoo, and F. P. Gasparro. Photochem.Photobiol. 63:572-576, 1996
2. A. Ya. Potapenko. J.Photochem.Photobiol.B. 9:1-33, 1991
3. P. Bernardi, L. Scorrano, R. Colonna, V. Petronilli, and F. Di Lisa. Eur.J.Biochem. 264:687-701, 1999
4. K. Esaki and N. Mizuno. Photochem.Photobiol. 55:783-788, 1992
58
PHOTOPHYSICAL AND PHOTOCHEMICAL BEHAVIOUR
OF SOME NATURAL DYES USED IN PAINTING.
A. Romani*, M. Vagnini*, C. Miliani¥ and G. Favaro*
*Laboratorio di Chimica Fisica, Università di Perugia, via Elce di Sotto , 8 06123 - PERUGIA
¥
CNR – ISTM, Dip. di Chimica, Università di Perugia, via Elce di Sotto , 8 06123 – PERUGIA
Natural dyes were used in several painting techniques (tempera, water-colour, tapestry, cloth,
etc) since the antiquity; more recently some painting dyes are also used in foods. With the aim of
supporting the work of restorers, we are interested in the photophysical and photochemical
characterization of different natural dyes over the whole colour scale[1-3]. Generally, dyes are
prepared by extraction from plants, fruits and flowers, therefore they are mixtures of different
chemical substances. Thus, the first step for a physical-chemical characterization is the analytical
determination and separation of the chemical constituents. After that, absorption and emission
properties (max, em, em, etc.) of the colourants are studied in solution and on painted surfaces.
The study in water or water-containing solvents as a function of pH is also performed in order to
obtain pKs of the acid-base dissociation from spectrophotometric and fluorimetric titrations.
When possible, comparison with synthetic compounds is performed. Accelerated photo-aging is
investigated both in solution and on painted surfaces, while natural ageing is studied on watercolour, oil and tempera painted surfaces. Ageing is monitored following absorption and emission
spectra changes.
In this work, our attention is focused on four yellow dyes (old fustic, saffron, curcuma and stil de
grains); here we present some preliminary results on old fustic. Old fustic is a mixture of two
compounds; the responsible of the colour is a flavonoid (morin):
OH
HO
HO
O
OH
OH
O
MORIN
Analytical results, spectral properties, acid-base characteristics and photo-ageing data for both
natural dye and synthetic colourant will be presented.
[1] C. Miliani, A. Romani and G. Favaro, Spectrochimica Acta Part A, 54, (1998), 581-588.
[2] C. Miliani, A. Romani and G. Favaro, J. Phys. Org. Chem., 13 (2000) 141-150.
[3] G. Favaro, C. Miliani, A. Romani and M. Vagnini, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, (2002) 192-197.
59
UV-VIS FLUORESCENCE SPECTROSCOPY: A NON-DESTRUCTIVE TECHNIQUE
FOR IN SITU STUDY OF POLYCHROME ARTWORKS
Costanza Miliani, Aldo Romani, Giovanna Favaro, Ulderico Santamaria

CNR-ISTM Dipartimento di Chimica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto, 8 06123
Perugia.

Laboratorio di Fotochimica, Dipartimento di Chimica, Università di Perugia, Via Elce di
Sotto, 8 06123 Perugia.

Gabinetti Scientifici, Musei Vaticani, Città del Vaticano.
The development of analytical techniques, usable in situ without sampling, is strongly required due to
non-destructive policy holding in art conservation. Currently, the only non-destructive technique is X-ray
fluorescence that provides a powerful method to determine the elemental composition of painted surfaces.
X-ray fluorescence allows to argue the nature of inorganic pigments but obviously, is completely
ineffective with regard to organic components (dyes, binders and varnishes). So, nowadays, there are not
useful techniques for in situ identification of organic compounds. Realizing these shortcomings, we
developed a new analytical method based on UV-VIS fluorescence spectroscopy. First, using
conventional instrumentation, we built up a wide and detailed database of photophysical parameters of
artistic materials
[1,2]
. This work bore out that fluorescence spectroscopy is particularly suitable for dye
identification. Second, we set up an easily transportable spectrofluorimeter having dimension of
60X60X20 cm and weight of about thirty kilograms. Essentially, this instrument consists of a Xenon
lamp, a CCD detector and a fiber-optic probe.
Here we report the first application of the portable spectrofluorimeter. The studied artwork is a
renaissance tapestry by Raffaello Sanzio, currently under restoration at the Vatican Museums. Curators
asked us to perform a non-destructive identification of natural dyes present in a tissue representing a
biblical scene. The front side of tapestry is strongly deteriorated due to light fading of dyes. On the
contrary on the back side dyes appear well conserved. Measuring the luminescence of coloured tissue on
both front and back sides and confronting the obtained spectra with those of the database, we successfully
identified most of natural dyes and the tissue used. On the blue parts of tapestry (soldier’s armours) we
found indigo, a plant dye having a weak emission (=0,001 in solution [2]) with a maximum at about 720
nm. The purple zone (men’s frocks) was coloured using orcein, a natural dye that is reported to be used
instead of the most expensive Tyrian purple. Orcein, due to its low photo stability, is completely bleached
on the front side where only emission of tissue was detectable. The emission of tissue, at about 420 nm,
indicated that tapestry was realized using a silk fiber.
[1] C. Miliani PhD Thesis, University of Perugia, 1998.
[2] C. Miliani, A. Romani, G. Favaro, Spectrochimica Acta Part A 54, 1998.
Financial support was provided by CNR, Agenzia 2000-Young researcher
60
PHOTOACTIVE HOST-GUEST CHEMISTRY IN DENDRIMERS
Veronica Vicinelli1, Paola Ceroni1, Mauro Maestri1, Vincenzo Balzani1, Marius Gorka2, Uwe Hahn2,
Fritz Vögtle2
1
2
Dipartimento di Chimica “G. Ciamician”, Università di Bologna, via Selmi 2, 40126
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie der Universität Bonn, Germany
Dendrimers are well-defined macromolecules exhibiting a tree-like structure, obtained through
the controlled iteration of a chemical reaction: one of their peculiarity is the ability to offer, at
their interior, different microenvironments, protected from the bulk of the solution, as a result of
the differently functionalized internal regions. Drug-delivery systems, new magnetic resonance
contrast agents and nano-reactors are some examples of possible applications1. Particular interest
has been devoted to dendrimers containing photo- and redox-active units because they offer a
handle to better understand the dendritic structure and superstructure and to investigate the
interaction of the dendrimer with other species. Moreover cooperation among the photoactive
components can allow the dendrimer to perform
useful functions and photochemical reactions can
O
For
example
dendrimers
have
O
O
Me2N
O
O
O
extensively been used to construct artificial antenna
Me2N
O2
SN
O
O
Me2N
O
O
O
regular branched structures.
Another interesting aspect of dendrimer chemistry is
O
N
N
COOH
N
Br
Me2N
O
O
O
O
NMe2
NS
O2
N
N
Br
N
O2SBr
O
O
N SO2
N
HO
O
O
NMe2
O
SO2
N
SO2
N
O
O
chromophoric groups in selected positions of their
O
O
O
systems2,3 because of the possibility to locate suitable
O
O
O
dendrimers.
O
O
change the structure and other properties of
O
O
O
N
O2S
NMe2
O
O
O
BrSN
O
2
O
O
O
NMe2
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
the presence of internal dynamic cavities where, for
example, dye molecules can be encapsulated.4,5 Combining this two notions, we have designed a
system (see figure) able to collect the electronic energy of excitation from the periphery to a
focal point, where the dye molecule is hosted.
[1] S. Hecht, J. M. J. Frechét, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6959. [2] V. Balzani, P. Ceroni, A. Juris, M. Venturi, S.
Campagna, F. Puntoriero, S. Serroni, Coord. Chem. Rev. 2001, 219, 545. [3] T. Weil, U. M. Wiesler, A. Herrmann,
R. Bauer, J. Hofkens, F. C. De Schryver, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8101. [4] M. W. P. L. Baars,
E.W. Meijer, Top. Curr. Chem. 2001, 210, 131. [5] V. Balzani, P. Ceroni, S. Gestermann, M. Gorka, C. Kauffmann,
F. Vögtle, Tetrahedron 2002, 58, 629.
61
REDOX-ACTIVE DENDRIMERS
V. Balzani, A. Credi, F. Marchioni, M. Venturi
Dipartimento di Chimica G. Ciamician, Università degli Studi di Bologna, via Selmi 2 40126
Bologna Italy. E-mail: [email protected]
Dendrimers are well-defined macromolecules exhibiting a tree-like structure, obtained through
the controlled iteration of a chemical reaction: one of their peculiarity is the ability to offer, at
their interior, different microenvironments, protected from the bulk of the solution, as a result of
the differently functionalised internal regions. Drug-delivery systems, new magnetic resonance
contrast agents and nano-reactors are some examples of possible applications.
Particular interest has been devoted to dendrimers containing photo- and redox-active units
because they offer a handle to better understand the dendritic structure and superstructure and to
investigate the interaction of the dendrimer with other species.
The dendrimers that have been investigated containing the redox-active 1,1’-dimethyl-4,4’bipyridinium-type unit, whose number increases increasing dendrimer generation. Dendrimers of
this type, that are capable of exchanging a controlled number of electrons at a certain potential
value, are attractive candidates for the design of molecular batteries and multielectron-transfer
catalysts.
The possibility to insert dye molecules in the internal cavities of the examined dendrimers has
also been investigated. The photophysical properties of the dye change noticeably when it is
encapsulated within the dendrimer.
Acknowledgements
The authors thank Prof. J. F. Stoddart, Dr. A. Elizarov, and Dr. M. Belohradsky for the synthesis
of the investigated compounds. Financial support from EU (TMR grants HPRN-CT-200000029), the University of Bologna (Funds for Selected Research Topics) and MIUR
(Supramolecular Devices Project) is gratefully acknowledged.
62
LUMINESCENZA DI SISTEMI DENDRITICI
BASATI SU COMPLESSI DI RUTENIO CON LEGANTI CARBAZOLICI
Rosalba Passalacqua,a Sebastiano Campagna,a Nathan McClenaghan,a Bert Verheyde,b
Ahmed Hameurlaine,b Wim Dehaenb
a
Dipartimento di Chimica Inorganica, Chimica Analitica e Chimica Fisica, Università di
Messina, Via Sperone 31, I-98166 Messina, Italy
b
Department of Chemistry, University of Leuven, Celestijnenlaan 200F-3001 Heverlee (Leuven),
Belgium
Specie dendritiche multicromoforiche aventi strutture predefinite sono particolarmente
interessanti come sistemi antenna. Ciò è dovuto ad un aumentato assorbimento della luce, che
pu˜ essere successivamente canalizzata, grazie ad un appropriato gradiente energetico, verso un
punto specifico della struttura, responsabile dell'emissione.
Sono qui presentati nuovi leganti dendritici di tipo carbazolo-fenantrolina N-legati della prima e
seconda generazione (vedi Figura), e le specie mononucleari di Ru(II) corrispondenti. Lo studio
delle proprietà fotofisiche di tali leganti ha evidenziato la presenza di stati eccitati a
trasferimento di carica interno, che aumenta l'assorbimento della luce nella regione visibile dello
spettro. Per tutti i complessi metallici, si è osservato un efficiente trasferimento di energia verso
lo stato 3MLCT responsabile dell'emissione. E' inoltre presentato il comportamento
solvatocromico dei leganti.
N
N
N
N
N
N
N
N
Figura
63
FOTOFISICA DI SISTEMI SUPRAMOLECOLARI
BASATI SU COMPLESSI DI Ru ED Os
Fausto Puntoriero a, Sebastiano Campagna a, Scolastica Serroni a, Frederick M. MacDonnell b
a Dipartimento di Chimica Inorganica, Chimica Analitica e Chimica Fisica, Università di
Messina, Via Sperone 31, I-98166 Messina, Italy
b Department of Chemistry and Biochemistry, University of Texas at Arlington, Arlington, Texas
76019
Negli ultimi anni, i complessi polipiridinici di Ru(II) contenenti leganti polipiridinici ad estesa
coniugazione hanno ricevuto particolare interesse per la possibilità di essere utilizzati come
building blocks per sistemi multicomponenti, quali dendrimeri metallici stereochimicamente
puri, fili molecolari, sistemi a topologia controllata, e complessi utilizzabili come sonde
luminescenti per il DNA.
Vengono qui presentati i risultati e la discussione delle proprietà fotofisiche ed elettrochimiche di
strutture esagonali contenenti tre diversi metalli di transizione, in totale dodici centri metallici,
che sono stati assemblati in
strutture altamente ordinate
sfruttando
le
caratteristiche
conformazionali, torsionali e di
simmetria dei diversi building
blocks. Sono inoltre riportati i
dati
relativi
ai
diversi
componenti utilizzati. I vari
sintoni
sono
assemblati
utilizzando come legante a ponte
una
tetrapirido[3,2-a:2',3'c:3",2"-h:2"',3"'-j]fenazina
e
sfruttando la geometria di
coordinazione planare quadrata
del Pd(II), vedi figura.
64
DISPOSITIVO ORGANICO ELETTROFOSFORESCENTE BASATO
SULL’EMISSIONE DI UN COMPLESSO CICLOMETALLATO
AD ALTA RESA DI FOTOLUMINESCENZA
Dalia Virgili1, Massimo Cocchi1, Valeria Fattori1, Piergiulio Di Marco1, Jan Kalinowski2,
Walder Stampor2
1
CNR-Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività (ISOF), via Gobetti 101, 40129
Bologna
2
Department of Molecular Physics, Technical University of Gdańsk, Poland
Per aumentare e ottimizzare l’efficienza quantica dei LED (Light Emitting Diode) organici,
quindi massimizzare la conversione di energia elettrica in energia luminosa, abbiamo utilizzato
un “fosforo” metallo-organico che presenta un’elevata resa di luminescenza [1,2].
Nella presente comunicazione vengono mostrate le performance e le caratteristiche ottiche di un
LED organico a doppio strato drogato con il complesso di tris(2-fenilpiridina) Iridio [Ir(ppy)3].
Catodo di Ca+Ag (125
Strato trasportatore di
elettroni (60 nm)
Strato trasportatore di
lacune (60 nm)
N
Ir
N
N
LUCE
Ir(ppy)3
Anodo di ITO
(100 nm)
Substrato
trasparente
Configurazione OLED
Il presente lavoro è stato parzialmente finanziato dal Progetto Finalizzato MSTA II e dalla legge
95/95 Progetto Nanotecnologie
[1] M.Maestri, V. Balzani at al., Photochemistry and luminescence of cyclometallated complexes, Advances in
Photochemistry, volume 17
[2] M.A.Baldo, M.E.Thompson at al., High-efficient fluorescent organic light-emitting devices using a
phosphorescent sensitizer, Nature 403, 750-753
65
SINTESI DI NUOVE AMMINE AROMATICHE COMPLESSE E LORO
APPLICAZIONE COME MATERIALE ELETTROATTIVO IN LED ORGANICI.
C. Sabatini, M. Cocchi, P. Di Marco, V. Fattori, S. Rizzoli, D. Virgili
CNR - Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività (ISOF), Via Gobetti, 101, 40129
Bologna
Le triarilamine sono composti elettroattivi importanti in quanto in grado di formare un radicale
catione all’azoto fortemente stabilizzato per risonanza; sono quindi in grado di accettare lacune
da un elettrodo a potenziale positivo e, per questo, trovano impiego nei dispositivi
elettroluminescenti organici (OLED) come materiali trasportatori di lacune. Si è inoltre trovato
che l’accoppiamento, in un dispositivo a due strati, di tali ammine con un materiale ad alta
affinità elettronica (ossidiazolo), produce una emissione caratteristica di stati eccitati
intermolecolari (ecciplessi) con alta efficienza. Lo spettro di tale emissione è correlato al
potenziale di ionizzazione dell’ammina.
Nell’ottica di ottenere molecole a potenziali di ionizzazione sempre più bassi e, quindi, sia
materiali sempre più efficienti nell’iniezione e nel trasporto delle lacune, sia ecciplessi che
emettano ad energie minori, è stata sintetizzata e caratterizzata luna nuova ammina complessa, la
N,N difenil-N,N bis [N-fenil-N-3-tolil (4-aminofenil)] benzidina (MDTAB). Essa è stata
preparata mediante la reazione di Ulmann in due step, utilizzando copper bronze attivato come
catalizzatore, potassio carbonato come base forte, ad elevate temperature ed in atmosfera di
argon.
Misure con voltammetria ciclica
N
mostrano che tale molecola ha un
potenziale di ionizzazione più basso
delle
triarilammine
N
N
N
normalmente
utilizzate per queste applicazioni
MDTAB
(TPD, NBDB).
La presente comunicazione riporta le caratteristiche di elettroluminescenza (spettri e rese) di un
dispositivo OLED in cui un film di MDTAB (trasportatore di lacune) è accoppiato ad un film di
ossidiazolo (trasportatore di elettroni) comparate con quelle di analoghi OLED basati sulle
ammine normalmente utilizzate.
Il presente lavoro è stato realizzato anche con finanziamento nell’ambito della Legge 95/95 – Progetto
“Nanotecnologie”
66
AMPHIPHILIC BISTABLE [2]ROTAXANES INCORPORATING A MONOPYRROLE
TETRATHIAFULVALENE AND A 1,5-DIMETHOXYNAPHTHALENE AS
-ELECTRON DONATING UNITS.
PHOTOPHYSICAL AND ELECTROCHEMICAL BEHAVIOUR
R. Ballardini, V. Balzani, A. Di Fabio, M. T. Gandolfi, J. O. Jeppesen, J. F. Stoddart, M. Venturi
Dipartimento di Chimica “G. Ciamician”, Università di Bologna, via Selmi 2, 40126, Bologna,
Italy. E-mail: [email protected]
Tetrathiafulvalene (TTF) has been widespread used in materials chemistry for its
electrochemical properties, which can be fine tuned by its derivatization1. TTF has recently been
incorporated into supramolecolar systems like pseudorotaxanes, rotaxanes and catenanes in
which it establishes strong charge-transfer interactions with -electron accepting units2,3.
We have investigated the photophysical and electrochemical properties of two amphiphilic
bistable [2]rotaxanes incorporating a monopyrroletetrathiafulvalene (TTFP) and a 1,5dimethoxy-naphthalene (1,5-DMN) as -electron donating units, in which the most important
difference is the relative position of the two donating stations.
For comparison purposes, we have also investigated a large number of model compounds.
MeO
O
O
t-But
MeO
O
O
O
+N
O
O
O
+
Et
O
O
O
MeO
S
N
O
O
O
S
S
S
S
S
SMe
N
O
t-But
+
MeO
MeO
O
O
+N
O
O
O
O
O
N
N
N
+
+
S
S
S
S
S
SMe
t-But
O
Et
O
N
O
O
O
O
MeO
O
O
+N
N
+
t-But
The results obtained show that, in MeCN solution at room temperature, two translational isomers
are present, in which the tetracationic cyclophane encircle the TTFP or the 1,5-DMN unit in
different percentages; furthermore, the presence of folded structures allows additionals
“alongside” charge-transfer interactions.
1
J. L. Segura and N. Martin, Angew. Chem. Int. Ed., 2001, 40, 1372
M. B. Nielsen, C. Lomholt, and J. Becher, Chem. Soc. Rew., 2000, 29, 153
3
R. Ballardini, V. Balzani, A. Di Fabio, M. T. Gandolfi, J. Becher, J. Lau, M. B. Nielsen, J. F. Stoddart,
2
New J. Chem., 2001, 25, 293
67
PHOTOPHYSICAL STUDY OF INTERCALATION COMPOUNDS
L. Latterini, F. Elisei, G.G. Aloisi
Dipartimento di Chimica, Università di Perugia
Via Elce di Sotto, 8 06123 Perugia
Hydrotalcites (Htlc) are lamellar solids able to impose constrains in the spatial distribution of the
dyes inserted in the interlayer region.1 This leads to the formation of dye-matrix compounds
where the spectroscopic and photophysical properties of the intercalated molecules can be tuned
by changing the micro-environment. The properties of these nanostructured materials have
attracted attention for their potential applications in different fields (such as data storage and
non-linear optics).
The bulk properties of organic dyes intercalated in Zn-Al hydrotalcites have been reported.2,3
The absorption and emission spectra and the fluorescence decay times of the solid samples were
investigated to determine the energy and the nature of the lowest excited singlet state of the
supported dyes. These studies have also shown that the optical properties are strongly affected by
the environment where the chromophore is located and that the emission properties represent a
sensitive tool to investigate specific chromophore - chromophore and chromophore - matrix
interactions. Furthermore, spectral and kinetic properties of the lowest triplet state formed by
direct excitation of the dyes intercalated in a lamellar system were obtained by ns-diffuse
reflectance measurements.
Recently, the study on intercalation compounds was extended to couples of chromophores with
energy transfer properties inserted in the interlayer region. The occurrence of an energy transfer
process in the co-intercalated materials was observed through diffuse reflectance measurements.4
Furthermore, to have information the local arrangement of the dye in the lamellae, fluorescence
confocal microscopy measurements were carried out on dye - Htlc powder and on films prepared
by deposition of suitable suspensions with low boiling solvents.5 The space resolved spectra and
the fluorescence images gave information on the morphology of the inorganic matrix and on the
distribution of the dye molecules. These results are interpreted in terms of arrangement of the
dye molecules in the interlayer region and their local constrained distribution.
[1] V. Rives, M.A. Ulibarri, Coord. Chem. Rev., 181 (1999) 61.
[2] U. Costantino, N. Coletti, M. Nocchetti, G.G. Aloisi, F. Elisei, L. Latterini, Langmuir, 16 (2000) 10351.
[3] G.G. Aloisi, N. Coletti, U. Costantino, F. Elisei, M. Nocchetti, , Langmuir, 15 (1999) 4454.
[4] G.G. Aloisi, U. Costantino, F. Elisei, L. Latterini, C. Natali, M. Nocchetti, submitted
[5] L. Latterini, F. Elisei, G.G. Aloisi, U. Costantino, M. Nocchetti, PCCP, 00 (2002) 000
68
ULTRAFAST SPECTROSCOPY OF A RuII COMPLEX
OF FERROCENYL-FUNCTIONALIZED TERPYRIDINE.
Anna Prodia, Andreas Kettnera, Franco Scandolaa, Claudio Chiorbolib, Ulrich Siemelingc
a
Department of Chemistry, University of Ferrara, and bISOF,via L. Borsari 46, 44100 Ferrara,
Italy, [email protected]
c
Universität Gesamthochschule Kassel , Germany
Oligopyridine ligands like 2,2':6',2'' terpyridine bearing redox-active groups are currently
attracting much attention, because they can be used for the construction of geometrically well
defined metal complexes, which exploit intramolecular electron- and energy-transfer processes.
A dyad of this type (fig. 1) has been synthesized and characterized recently.[1]
N
Figure 1
N
Ru 2+
N
N
N
Fe
N
The photophysical characterization of this system in the femtosecond time domain and in
different polarity environments will be presented. Our goal is to determine the lifetime and the
spectral features related to the electron- and/or energy-transfer processes, schematically shown in
figure 2.
Figure 2
+
tpy-Ru-tpy-ph-CC-Fn
+
tpy-Ru-tpy-ph-CC-Fn
tpy-Ru-tpy-ph-CC-Fn
*
h
tpy-Ru-tpy-ph-CC-Fn
1
U. Siemeling, U. Vorfeld, B. Neumann, H.-G. Stammler, P. Zanello, F. Fabrizide Biani, Eur. J.
Inorg. Chem. 1999, 1.
69
70
Indice degli Autori
71
Accorsi G.
Albini A.
Alessio E.
Aloisi G.G.
Alouini Z.
Andreucci F.
Angelini N.
Argazzi R.
Armaroli N.
Baccichetti F
Bagnoli C.
Ballardini R.
Balzani V.
Banchetti R.
Baraldi I.
Barbato R.
Barigelletti F.
Bassi R.
Beghetto C.
Ben Amor T.
Bergantino E.
Bergo E.
Bertone R.
Bettio F.
Bezze G.
Biancardo M.
Bignozzi C.A
Bolesani F.
Bolletta F.
Bordin F.
Bortolus P.
Boszcyk W.
Bottiroli G.
Brunetta A.
Caffieri S.
Calzavara Pinton P.G.
Camerin M.
Campagna S.
Canonica S.
21, 22
8
48
45, 68
29
35
5
25
21, 22
56
13
6, 67
6, 43, 61, 62, 67
9
19
7, 35
21, 22
33
34
18
31
35
10, 50
56
54
25
47
58
42
56
40
40
10, 49, 50
31
46, 58
36, 37, 38
15, 34
23, 63, 64
26
Canton M.
Capezzera R.
Carlassare F.
Casazza A.P.
Cavaleiro J.A.S.
Ceccarini C.
Ceroni P.
Chilin A.
Chiorboli C.
Cipriani R.
Clemente-León M.
Cocchi A.
Cocchi M.
Colombetti G.
Condorelli G.
Condorelli G.G.
Conoci S.
Consoli R.
Coppellotti O.
Costanzo L.L.
Credi A.
Cremonesi O.
Crespi F.
Croce A.C.
Croce R.
Cubeddu R.
D’Afflitto
Dall’Acqua F.
Danesini G.
Darcy R.
De Guidi G.
Dehaen W.
Dei D.
Del Sorbo A.
Di Fabio A.
Di Lisa F.
Di Marco P.
Dini F.
Donohue R.
58
36, 37, 38
56
32
4
9
61
56
48, 69
54
6
57
65, 66
17
2, 44
2
2
44
18
44
6, 62
7
49
10, 49, 50
32, 33
51
14
45, 58
51
5
44
63
16, 57
3, 39, 53, 55
67
58
65, 66
9
5
72
Eckert J.F.
Elisei F.
Fabris C.
Fagnoni M.
Fang Y.
Fantetti L.
Farràn Morales A.
Fasani E.
Fattori V.
Favaro G.
Ferrara R.
Ferri V.
Ferro S.
Fiorani S.
Fracchiolla S.
Freitas I.
Frontini F.
Galiazzo G.
Gandolfi M.T.
Gardin M.
Garlaschi F.
Gentili P.L.
Ghetti F.
Giacometti G.M.
Gioffrè D.
Giuntini F.
Gobbo S.
Gorka M.
Grabner G.
Hahn U.
Hameurlaine A.
Hanan G.S.
Indelli M.T.
Jennings R.C.
Jeppesen J.O.
Jori G.
Kalinowski J.
Kassab K.
Kennedy M.E.
22
45, 68
16
8
23
16, 57
21
8
65, 66
24, 41, 59, 60
9
47
4
10, 49, 50
10, 50
10, 50
9
20
6, 67
58
7
24
13
31, 35
17
4, 57
12, 34
61
40
61
63
23
48
7
67
4, 12, 15, 16, 18, 27
65
18
15
Kettner A.
Köhler G.
Lanzillotta E.
Latterini L.
Lazzaro M.
Lenci F.
Levorato L.
Loiseau F.
Lombardo D.
MacDonnell F.M.
Maestri M.
Magaraggia M.
Maldotti A.
Manoli F.
Marangoni R.
Marchioni F.
Marconi G.
Marri E.
Marzano C.
Masala B.
Mayer B.
Mazzaglia A.
Mazzucato U.
McClenaghan N.
Mella M.
Messina F.
Messina N.
Micali N.
Miliani C.
Miolo G.
Miotto G.
Momicchioli F.
Monfrecola G.
Monsù Scolaro L.
Montalti M.
Monti S.
Morelli A.
Morosinotto T.
Moscato S.
69
40
9
45, 68
54
11
46
23
5
64
43, 61
4, 12, 27
28
40
17
62
40
20
56
49
40
5
20, 45
63
8
51
17
5
59, 60
46
16
19
3, 39, 53, 55
5
42
40
52
33
14
73
Nierengarten J.F.
Nikolov P.
Notari L.
Ortica F.
Pagnan A.
Passalacqua R.
Passaniti P.
Pepe I.M.
Perfetti C.
Petralia S.
Piette J.
Pifferi A.
Pina F.
Polson M.
Ponterini G.
Prizio E.
Procaccini E.M.
Prodi A.
Prodi L.
Puntoriero F.
Ravoo B.J.
Reddi E.
Riccardo A.M.
Ricchelli F.
Rizzoli S.
Roberti G.
Rodgers M.A.J.
Romani A.
Roncucci G.
Rotkiewicz K.
Russo I.
Sabatini C.
Santamaria U.
Scandola F.
Scoponi M.
Segalla A.
Serroni S.
Sgarbossa A.
Siemeling U.
22
34
52
41
12
23, 63
43
52
57
2
30
51
43
23
19
3, 39, 53, 55
3, 53
48, 69
42
64
5
15
3, 39, 53, 55
34
66
53
1, 15
24, 41, 59, 60
16, 57
40
3, 39, 53, 55
66
60
48, 69
47
31, 35
23, 64
11
69
Simeone E.
Simpson N.
Soave C.
Soncin M.
Sortino S.
Spalletti A.
Staibano S.
Stampor W.
Stoddart J.F.
Szabò I.
Tampucci S.
Tarantino D.
Taroni P.
Tlijeni S.
Torricelli A.
Torrisi S.
Touloupakis E.
Trombin A.
Vagnini M.
Vairetti M.
Vanossi D.
Vedaldi D.
Veller Fornasa C.
Ventura B.
Venturi M.
Venturini M.
Verheyde B.
Vicinelli V.
Villari V.
Viola G.
Virgili D.
Visonà A.
Vögtle F.
Ward M.D.
Youssef T.
Zaccheroni N.
Zane C.
Zanoni R.
Zucchelli G.
14
21
32, 35
16
2
20
53
65
67
31
16
35
51
18
51
44
31
17
59
10, 50
19
45
54
21
6, 62, 67
36, 37, 38
63
61
5
45
65, 66
12
61
21
11
42
36, 37, 38
15
7
74
Sintesi di Porfirine Cationiche -Monosostituite per la PDT di Infezioni
Microbiche
Francesca Giuntinia, Michela Magaraggiaa, Stefania Ferroa, Giulio Joria, Maria G. P. M.
S. Nevesb, Maria A. F. Faustinob and José A.S. Cavaleirob
a
b
Dipartimento di Biologia, Università di Padova, 35121 Padova, Italia
Departamento de Química, Universidade de Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal
La terapia fotodinamica delle infezioni di origine microbica in presenza di porfirine
1
sta assumendo un interesse sempre più rilevante: i risultati finora disponibili mostrano
come questi agenti fotosensibilizzanti siano in grado di agire su un ampio spettro di
patogeni, ivi compresi ceppi batterici antibiotico-resistenti.
L'interesse per la sintesi di nuovi derivati porfirinici per applicazioni biomediche deriva
sia dalle caratteristiche fotodinamiche intrinseche del macrociclo porfirinico che dalla
versatilità dell'anello nei confronti delle modificazioni chimiche2
Grazie a questa peculiarità è possibile introdurre sull'anello sostituenti che
incrementino l'efficienza fotodinamica delle molecole sintetizzate, variando le loro
caratteristiche fotofisiche e chimico-fisiche; tra queste il bilancio idrolipofilico si è
mostrato essere di fondamentale importanza per l'attività delle molecole 3
Attraverso un processo base catalizzato abbiamo sintetizzato due derivati porfirinici
cationici -vinil sostituiti da utilizzare come fotosensibilizzatori nei confronti di diverse
specie batteriche.
Studi riguardo all'attività fotosensibilizzatrice di tali composti nei confronti di ceppi
batterici Gram positivi sono attualmente in corso nei nostri laboratori.
Bibliografia
1. Malik, Z., Hanania, J., Nitzan, Y., Photochem. Photobiol. : B Biol., 1990, 5, 281
2. Bonnet, R., Chem. Soc. Rev., 1995, 24, 19
3. MacDonald, I., Dougherty, T. J., J. Porphyrins Phthalocianines, 2001, 5, 105

Padova 2002 - booklet - Società Italiana di FotoBiologia

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