Tesi doctoral de Judit Gálvez Benitez: "Simulation of electronic excitation in biomedical systems - Photosensitisation and collision induced excitation in Gd-porphyrins". Direcció: Dr. Lluís Blancafort San Jose i Dr. Marco Bortoli.
Actualment, els
tractaments més comuns pel càncer són la cirurgia, la quimioteràpia i la
radioteràpia, però són invasives o causen efectes secundaris que empitjoren la
qualitat de vida de la persona que rep el tractament. La teràpia fotodinàmica
(PDT) pot proporcionar una activitat citotòxica selectiva envers cèl·lules
tumorals mitjançant una reacció fotoquímica que acaba amb la generació
d’espècies reactives d’oxigen (ROS) que poden causar la necrosi de la cèl·lula.
No obstant, el
principal inconvenient d’aquest mètode és que la profunditat de penetració de
la llum està limitada a càncers superficials com el melanoma. La teràpia de
protons consisteix en el tractament del càncer amb protons accelerats que poden
deixar una quantitat alta d’energia a qualsevol profunditat desitjada.
Desafortunadament,
aquesta energia pot danyar altres cèl·lules que no són cancerígenes.
La combinació d’aquestes dues teràpies
pot donar lloc a un tractament no invasiu que no danya les cèl·lules sanes i
pot ser dirigit a qualsevol cèl·lula desitjada. La hipòtesi per aquesta
combinació és que el fotosensibilitzador, derivats de porfirina en aquest
estudi, s’excita vibracionalment per col·lisions amb partícules accelerades i
després pot anar al primer estat electrònic excitat per conversió interna.
Aquesta tesi té dos objectius
principals: el primer és obtenir les propietats fotofísiques de varis derivats
de porfirina, amb gadolini i itri com a metalls centrals, per a determinar si
són bons candidats per la PDT. El segon objectiu pretén demostrar que és
possible arribar a l’excitació electrònica per excitació vibracional a través
de col·lisió de protons i neutrons. Això ha estat fet començant per una
porfirina simple i incrementant gradualment la complexitat de la molècula fins
a arribar a un compost més realista.
Per a dur a
terme aquest estudi, eines de QM i MM han estat utilitzades. Per les propietats
fotofísiques DFT, TDDFT i CASPT2 han estat emprades per a obtenir les energies
i d’altres característiques de l’estat excitat, demostrant que les propietats
fotofísiques de les porfirines es mantenen tot i canviar els seus substituents.
A més, l’ISC, un procés fonamental per a la PDT, es veu millorat per seva
presència.
La MM és
aplicada a través de dinàmiques moleculars per a simular la col·lisió de la
partícula amb el fotosensibilitzador, que és posteriorment monitoritzat fent
servir càlculs TDDFT per a determinar si la molècula ha estat excitada. Les
dinàmiques QM també són utilitzades per a simular l’impacte en un ambient més
realista. Aquestes simulacions mostren com és possible arribar a la degeneració
a través de l’excitació vibracional, i com l’energia inicial de la partícula i
el punt d’impacte influeixen en l’energia transferida.
Lectura de la tesi: 16/10/2026 a l'Aula Magna de la Facultat de Ciències (informació extreta de l’Agenda activitats de la web Escola de Doctorat).