INTERACTION OF PORPHYRINS WITH PROTEINS IN AOT REVERSE MICELLES: AGGREGATION

VS. COMPLEXATION

Suzana M. Andrade, and Sílvia M.B. Costa

Centro de Química Estrutural, Complexo 1, Instituto Superior Técnico 1049­001 Lisboa, Portugal E­mail: sandrade@mail.ist.utl.pt

Porphyrins and related compounds have been used as therapeutic drugs in important areas such ascancer detection and/or photosensitizers in photodynamic therapy. In this process, porphyrins areusually introduced in the blood in relatively concentrated solutions which may diminish its actiondue   to   spontaneous   aggregation   processes.   The   investigation  of  water   soluble   porphyrins   isinteresting  because   their   self­aggregation  can   lead   to  defined  ordered   structures   that   can  beclassified as being of J­type and H­type aggregates which makes them potential candidates forapplications in nonlinear optics. In particular, the anionic porphyrin tetrakis(4­sulfonatophenyl)porphyrin (TSPP) was reported to self­aggregate under certain conditions of concentration, pHand ionic strength or promoted by the presence of template agents like surfactants and proteins.Reverse micelles (RM) as nanoreactors could be a means to control the size of nanoparticles. Inthis context, we have studied the role of space confinement and size of the AOT RM on theaggregation pattern of TSPP and on TSPP­Protein interaction at different pH conditions.  Thecomplex spectroscopic dependence found upon changing the water amount  0=[H2O]/[AOT], isdiscussed   in   terms   of   different   types   of   aggregates   (J­   and   H­type),   see   scheme   1,   andcomplemented with time­resolved fluorescence data. Data is further compared with that obtainedwith   the   positively   charged  meso­tetrakis(N­methylpyridinium­4­yl)­porphyrin   (TMpyP)   andsome  non­ionic  porphyrins   covalently   linked   to   hydrophobic   amino  acids  –  methionine  andphenylalanine.   By   contrast   to   TSPP,   no   aggregation   of   the   positively   charged   porphyrin   isdetected by either the protein or encapsulation in AOT RM. However, the amino acid derivatizedporphyrins   present   a   complex   aggregation   pattern   dependent   both   on   water   and   micelleconcentration.

ω0M

HJ

M

Scheme 1 – Effect of the water amount present in AOT RM on the aggregation pattern of TSPP at pHext=2and   7.  At   low   0( 0=[water]/[AOT]),   monomeric   species   (M)   in   an   interfacial   region   coexist   with   H­typeaggregates   (H) of  TSPP at  both pH, while at  high water  contents  the  latter   reverts  to  J­aggregates   (J)  and  themonomer goes deeper into water­pools.

Acknowledgements: This work was supported by CQE4/FCT and project POCTI/35398/QUI/2000 and 3º QuadroComunitário de Apoio (FEDER). S.M. Andrade thanks FCT for the award of Post­Doc grant BPD/9439/2002.