Singlet oxygen production by a polypyridine ruthenium (II) complex with a perylene monoimide derivative: A strategy for photodynamic inactivation of Candida albicans

Abstract

We report the synthesis, optical, electrochemical and electronic properties of a new perylene derivative and its Ru(II) complex, namely N,-(5-amino-1,10-phenantroline)perylene-3,4,9,10-tetracarboximonoimide (pPDI) and Bis(1,10-phenanthroline)(N-(5-amin-1,10-phenantroline)perylene-3,4,9,10-tetracarboxi monoimide)ruthenium(II) hexafluorophosphate, [Ru(phen) 2 (pPDI)] 2+ ([PF 6 ] À) 2. The molecular structures of the compounds were elucidated by FTIR, mass spectrometry, elemental analysis (CHN) and DFT calculations. Their optical and electrochemical properties were investigated by absorption and fluorescence spectroscopy and cyclic voltammetry. The spectroscopic and electrochemical studies for both the pPDI and the perylene monoimide metal complex show that Ru 2+ coordination does not affect the optical and electrochemical properties of the free perylene bisimide ligand. The Ru complex exhibits emission lifetimes of 5.06 ns (48.1%) and 156 ns (51.9%), resulting from emission of the pPDI ligand and 3 MLCT, respectively. The pPDI triplet excited state in the title chromophore is able to sensitize the production of singlet oxygen (1 O 2). Using a time-resolved laser system, we measured the quantum yield for the production of singlet oxygen (FD) to be 0.26 for cis-[Ru(phen) 2 (pPDI)] 2+. Candida albicans is recognized as the most common fungal pathogens, causing superficial infections of the skin and mucous membranes. Resistance of C. albicans strains against classical antifungal agents such as fluconazole has increased considerably, which drives the search for new therapeutic alternatives. In the present study, we report that our new Ru-perylene complex can indeed be used to kill the bacterium C. albicans. The fungicidal activity of cis-[Ru(phen) 2 (pPDI)] 2+ against C. albicans was evaluated in the presence of C. albicans cultures in the dark and in the presence of light. After exposure to 12.5 mM of cis-[Ru (phen) 2 (pPDI)] 2 in the presence of light for 180 s, C. albicans showed a decrease of 50% in its concentration compared to the same experimental conditions in the dark.

An Overview on Conventional and Non-Conventional Therapeutic Approaches for the Treatment of Candidiasis and Underlying Resistance Mechanisms in Clinical Strains

“…Polinuclear complexes (based on Cu, Cd or Ni), particularly those harbouring ferrocenyl derived ligands, were also reported to have high activity against C. albicans (Table 5) [158]. More recently the use of a Ru(III) perylene complex has also been reported to be interesting as anti-Candida agent through photodynamic inactivation [159]. Although some of these complexes revealed a marked potential to constitute novel anti-Candida agents, their mechanism of action remains elusive in most cases, being also necessary to investigate their ability to inhibit growth of strains that are resistant to currently used antifungals.…”

Perylene Derivative Complexes as Cocatalyst for Electrocatalytic Oxidation of Ethanol

“…Os complexos de rutênio e níquel são os dois principais tipos de eletrocatalisadores nesta categoria. 18,20 Complexos de rutênio, por exemplo, em virtude de suas amplas e extensas reversibilidades e acessibilidade a diferentes estados de oxidação, têm provado serem catalisadores úteis para a oxidação de grande variedade de substratos orgânicos usando diferentes oxidantes terminais. 7 Dentre os complexos, aqueles contendo ligantes aromáticos, como poliaminopolicarboxilato, bases de Schiff, ligantes polipiridil, pireno, rodamina, azul de metileno e perileno, tem apresentado bons resultados.…”

“…[21][22][23][24][25] Em particular, no caso dos derivados de perileno, o interesse pode ser atribuído as suas propriedades, tais como grande absorção na região do visível (400-600 nm), alta estabilidade térmica e fotoquímica em condições naturais e na presença de luz. 19,20,26 Alguns PDIs (diimidas derivados do ácido perilênico-3,4:9,10-tetracarboxílico), aumentam a adsorção física e química na superfície do eletrodo devido as ligações não covalentes do tipo de empilhamento π -π. Ademais, esses compostos apresentam os próprios sítios ativos, podendo dessa forma ser usados para as reações de eletro-oxidação de álcoois e, consequentemente, gerar energia. Por fim, os grupos fenantrolina ou piridínicos ancorados a molécula de perileno, podem fornecer locais de ligação para catalisadores baseados em metais de transição multieletrônicos para eletro-oxidação de álcool.…”

“…Por fim, os grupos fenantrolina ou piridínicos ancorados a molécula de perileno, podem fornecer locais de ligação para catalisadores baseados em metais de transição multieletrônicos para eletro-oxidação de álcool. 20,21 Recentemente, Barbosa et al 13 mostrou o desempenho eletrocatalítico de um PDI formado a partir da funcionalização de PTCDA com 4-aminopiridina (PDI1) e, disperso em Pt/C (Pt/C:PDI1) e PtSn/C (PtSn/C:PDI1). A varredura da reação de oxidação direta indicou que as densidades de corrente de pico (j) nos catalisadores Pt/C/PDI1 e PtSn/C/PDI1 foram ca.…”

“…Assim sendo, este estudo investiga a atividade eletrocatalítica de Pt/C e PtSn/C na presença de um composto de coordenação contendo íon metálico Ru(II) e ligantes à base de perileno frente à oxidação de etanol. 20 Os reagentes metanol, etanol, acetonitrila, peróxido de hidrogênio, ácido sulfúrico (Vetec) e TBAPF 6 (Stream), foram utilizados sem purificação prévia.…”