Sintesi di leganti flavinici π-estesi come unità strutturali per la funzionalizzazione di nanoparticelle di acido poli-lipoico innovative

Flavins are integrating part of flavoproteins and they represent an universal redox cofactor in biology. Flavins and their derivatives shows redox and photochemical properties can be altered by chemical modification – such as modification in C6 or C8 position or extension of π-system- or through incorporation in metal complexes. Thanks to this tunability, flavins found applications in many fields such as catalysis (biomimetic catalysis, foto- and electrocatalysis), medicine (photodynamic therapy or imaging) and nanotechnology (redox responsive materials and functionalized nanoparticles). From the intersection of this field the idea of this master degree thesis project: to lay the groundwork for future functionalization of poly-lipoic acid nanoparticles with metal complexes bearing π-extended flavin ligands. These nanoparticles have already demonstrated properties of significant interest in medicine, such as biodegradability, drug delivery and the ability to be functionalized with fluorescent probes modified with lipoic acid. During this work, novel π-extended flavin ligands were synthetized, then characterized by NMR, UV-Vis and fluorescence spectroscopy and subjected to preliminary studies of their redox behavior. Furthermore, some attempts were carried out in order to generate metal-complexes with distinct properties from those of the free ligand. Although further developments are required, this work provide a solid foundation or the exploration of new hybrid flavin-based materials with potential impact in nanomedicine

Le flavine sono parte integrante delle flavoproteine e rappresentano un co-fattore redox universale in biologia. Flavine e derivati mostrano proprietà redox e fotochimiche che possono essere alterate modificandole chimicamente – ad esempio la modificazione in posizione C6, C8 o l’estensione del sistema π - oppure attraverso l’incorporazione in complessi metallici. Grazie a questa modulabilità hanno trovato applicazione in vari ambiti come la catalisi (catalisi biomimetica, foto- ed elettrocatalisi), la medicina (terapia fotodinamica e imaging) e la nanotecnologia (material redox-responsive e nanoparticelle funzionalizzate). Dall’integrazioni di questi settori nasce l’idea di questo progetto di tesi laurea Magistrale: gettare le basi per la futura funzionalizzazione nanoparticelle di acido poli-lipoico con complessi metallici che presentano leganti flavinici con un sistema π-esteso. Queste nanoparticelle hanno già dimostrato caratteristiche di rilevante interesse in ambito biomedico, come la biodegradibilità, capacità di drug delivery o la capacità di essere funzionalizzate con sonde fluorescenti modificate con acido lipoico. Nel corso del seguente lavoro di tesi sono stati sintetizzati nuovi leganti flavinici con un sistema π-esteso, successivamente caratterizzati via spettroscopia NMR, UV-Vis e fluorescenza e sottoposti poi a studi preliminari delle capacità redox. Inoltre, sono stati effettuati alcuni tentativi di coordinazione a complessi metallici al fine di generare un complesso metallico con proprietà differenti rispetto ai leganti liberi. Sebbene siano necessari ulteriori sviluppi, il presente lavoro fornisce delle solide basi al fine di esplorare nuovi materiali ibridi flavinici, con un potenziale impatto nella nanomedicina.