Complexos de In(III) com ligantes bioativos: propriedades físico-químicas e atividade antineoplásica de alguns complexos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Antônio Carlos Doriguetto
Angel Amado Recio Despaigne
Dayse Carvalho da Silva Martins
Thiago Teixeira Tasso
Angel Amado Recio Despaigne
Dayse Carvalho da Silva Martins
Thiago Teixeira Tasso
Resumo
No presente trabalho foram feitas sínteses e determinadas propriedades físico-químicas de complexos de índio(III) com os ligantes lapachol (lap), lausona (lau), naringenina (nar) e hidrazonas derivadas de 2-formil-8-hidroxiquinolina. Foram também estudados os efeitos antineoplásicos de alguns complexos em células de tumores mamários. Foram obtidos complexos inéditos: [In(lap)Cl2]·4H2O (1), [In(lap)2Cl]·Et3N (2), [In(lap)3]·2H2O (3), cis-[In(lap)(bipy)Cl2] (4), bipy=2,2’-bipiridina e cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5) phen=1,10-
fenantrolina. O lapachol não demonstrou citotoxicidade significativa contra células de câncer de mama MCF-7 e MDA-MB-231 nas condições experimentais utilizadas no presente trabalho. Após a coordenação do lapachol com o índio(III) nos complexos (1-3), os efeitos citotóxicos não aumentaram. Entretanto, a citotoxicidade aumentou significantemente com a coordenação do lapachol com índio(III) e a 1,10-fenantrolina no complexo cis- [In(lap)(phen)Cl2] (5). Embora a 1,10-fenantrolina por si só tenha exibido citotoxicidade contra ambas as linhagens celulares, o complexo cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5) foi três vezes mais ativo nas células MCF-7. No ensaio de clonogenicidade, ao contrário da 1,10-fenantrolina, o complexo cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5) reduziu significativamente a formação de colônias de células MDA-MB-231. O complexo cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5) mostrou efeitos citotóxicos contra células não malignas HEK-293, mas seu índice de seletividade foi trinta e três vezes maior do que o controle doxorrubicina nas células MCF-7 e sete vezes maior do que o da doxorrubicina nas células MDA-MB-231. Ambos os complexos cis-[In(lap)(bipy)Cl2] (4) e cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5)
interagiram in vitro com o DNA de modo intercalativo, mas apenas o complexo cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5) mostrou citotoxicidade significativa, sugerindo que a 1,10-fenantrolina desempenha um papel crucial nos efeitos citotóxicos deste complexo. Assim, a inclusão da 1,10-fenantrolina como co-ligante revelou-se uma estratégia valiosa para aumentar a citotoxicidade, provavelmente devido aos seus efeitos citotóxicos, bem como à sua capacidade de direcionar o complexo ao DNA. Foram obtidos dois complexos inéditos de índio(III) à base do ligante lausona (lau). Foram sintetizados os complexos: [In(lau)(bipy)Cl2] (6) e [In(lau)(phen)Cl2] (7). A estrutura cristalina do complexo [In(lau)(bipy)Cl2] (6) foi determinada.Foram sintetizados os complexos inéditos [In(nar)Cl2]·6H2O (8) e [In(nar)2Cl]·Et3N (9). A reação de InCl3 com 2-formil-8-hidroxiquinolina-4-nitroimidazol hidrazona (H2L1) em etanol produziu [In(H2L1)(HL1)Cl2], complexo (10). A reação com 2-formil-8-hidroxiquinolina-4-nitrobenzeno hidrazona (H2L2) em metanol resultou em
[In(HL2)Cl2(CH3OH)], complexo (11), enquanto [In(HL2)Cl2]·CH3CH2OH, complexo (12), foi formado utilizando etanol como solvente. A estrutura cristalina do complexo [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (11) foi determinada. Resultados experimentais e cálculos teóricos de DFT sugeriram que o complexo [In(H2L1)(HL1)Cl2] (10) apresenta número de coordenação (NC) 8, com um ligante neutro e um aniônico coordenados ao centro metálico através do sistema quelante tridentado O-Npy-N, juntamente com dois íons cloreto. Dados experimentais indicaram que nos complexos [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (11) e [In(HL2)Cl2]·CH3CH2OH (12) um ligante aniônico está ligado ao centro de índio(III) através do sistema quelante tetradentado O-Npy-N-O, juntamente com dois cloretos. Uma molécula de metanol coordenada completa a esfera de coordenação do índio(III) no complexo [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (11). Cálculos de DFT revelaram que o complexo [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (11) apresenta NC = 7, com comprimentos de ligação em conformidade com os valores experimentais. Os espectros eletrônicos calculados dos complexos [In(H2L1)(HL1)Cl2] (10) e [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (11) estão de acordo com os espectros experimentais e permitiram a atribuição das bandas de absorção às transições π - π*. O presente trabalho constitui uma importante contribuição ao entendimento da química de coordenação de índio(III) em termos estruturais e das propriedades antitumorais de seus complexos.
Abstract
In the present work indium(III) complexes with the ligands lapachol (lap), lausone (lau), naringenin (nar) and 2-formyl-8-hidroxiquinoline-derived hydrazones were obtained and their physico-chemical properties were investigated. The antineoplastic effects of selected complexes against breast tumor cells were evaluated. Novel complexes [In(lap)Cl2]·4H2O (1), [In(lap)2Cl]·Et3N (2), [In(lap)3]·2H2O (3), cis-[In(lap)(bipy)Cl2] (4) bipy = 2,2’- bipyridine and cis- [In(lap)(phen)Cl2] (5) phen= 1,10-phenanthroline were synthesized. Lapachol did not show significant cytotoxic effects against MCF-7 ad MDA-MB-231 tumor cells. The cytotoxic effects did not increase upon coordination to indium(III) in complexes (1-3), but significantly increased in complex cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5). Although both complexes (4) and (5) interacted with DNA in vitro by an intercalative mode, only (5) exhibited cytotoxicity against MCF-7 and MDA-MB breast tumor cells. 1,10-phenanthroline and complex (5) presented cytotoxic effects against MCF-7 and MDA-MB cells, with complex (5) being three-fold more active than 1,10-phenanthroline on MCF-7 cells. In addition, complex (5) significantly reduced the formation of MDA-MB-231 colonies in a clonogenicity assay. cis-[In(lap)(phen)Cl2] (5) showed cytotoxic effects against non-malignant HEK-293 cells, but its selectivity index, was 30-fold higher than that of doxorrubicin used as control on MCF-7 and 7-fold more active than doxorubicin against MDA-MB-231 cells. The results suggest that the presence of 1,10-phenanthroline exerted a crucial role in the cytotoxic effects of complex (5) and that the inclusion of 1,10-phenanthroline as co-ligant proved to be a valuable strategy for increasing cytotoxicity due to its own cytotoxic effects and to its ability to vectorize the complex to DNA. Complexes [In(lau)(bipy)Cl2] (6) and [In(lau)(phen)Cl2] (7) were synthesized with lausone. The crystal structure of [In(lau)(bipy)Cl2] (6) was determined. Complexes [In(nar)Cl2]·6H2O (8) and [In(nar)2Cl]·Et3N (9) with naringenin were obtained as well. The reaction of indium(III) chloride with 2-formyl-8-hydroxyquinoline-4-nitroimidazole hydrazone (H2L1) in ethanol gave [In(H2L1)(HL1)Cl2], complex (1) as the product. The reaction with 2-formyl-8-hydroxyquinoline-4-nitrobenzene hydrazone (H2L2) in methanol gave [In(HL2)Cl2(CH3OH)], complex (2), as the product while [In(HL2)Cl2]·CH3CH2OH, complex (3), was formed as the product using ethanol as solvent. The crystal structure of the complex [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (2) was determined. Theoretical DFT calculations suggested that complex [In(H2L1)(HL1)Cl2] (1) presents coordination number (CN) 8, with one neutral and one anionic ligand coordinated to the metal center through the O-Npy-N tridentate chelating system together with two chloride ions. Experimental data indicated that in complexes [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (2) and [In(HL2)Cl2]·CH3CH2OH (3) one anionic ligand is attached to the indium(III) center through the O-Npy-N-O tetradentate chelating system along with two chlorides. A coordinated methanol molecule completes the indium(III) coordination sphere in complex [In(HL2)Cl2CH3OH] (2). DFT calculations revealed that complex [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (2) presents CN 7, with bond lengths in accordance with the experimental values. The calculated electronic spectra of complexes [In(H2L1)(HL1)Cl2] (1) and [In(HL2)Cl2(CH3OH)] (2) were in agreement with the experimental spectra and allowed the attribution of the absorption peaks to π - π* transitions. The present work is an important contribution to understanding indium(III) coordination chemistry and the antitumoral properties of indium(III) complexes.
Assunto
Química inorgânica, Índio (Química), Ligantes (Bioquímica), Agentes antineoplásicos, Citotoxidade de mediação celular, Funcionais de densidade, Química farmacêutica, Complexos metálicos
Palavras-chave
Complexos de índio(III), Lapachol, Lausona, Naringenina, Atividade citotóxica, Hidrazonas derivadas de 2-formil-8-hidroxiquinolina