Complexos de paládio(II) e platina(II) com oxadiazois funcionalizados com diaminas: síntese, caracterização e atividade biológica

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Gilson de Freitas Silva
Guilherme Ferreira de Lima

Resumo

O câncer é a segunda maior causa de mortes no mundo. De acordo com a OMS, foram registrados aproximadamente 20 milhões de novos casos apenas em 2022. Apesar do grande sucesso da cisplatina no tratamento de diversos tipos de câncer, seus efeitos adversos contribuem e evidenciam a necessidade de novos fármacos mais eficazes para o tratamento da doença. Complexos metálicos são muito estudados devido aos bons resultados obtidos em estudos in vitro e in vivo. Ademais, a utilização de ligantes funcionais biologicamente ativos podem contribuir para a diminuição da toxicidade dos complexos, aumentando sua ação antitumoral, sem prejudicar as células saudáveis. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo desenvolver quatro complexos inéditos de paládio(II) e platina(II) contendo ligantes formados por tiofeno, oxadiazol e diaminas com o objetivo de se obter potenciais agentes antitumorais. As classes de ligantes utilizadas já apresentam atividades biológicas comprovadas na literatura e se mostram promissores candidatos para o tratamento do câncer. Os ligantes foram caracterizados por ressonância magnética nuclear e espectroscopia vibracional na região do Infravermelho para confirmação de suas estruturas e estabilidade. Os complexos foram caracterizados além das técnicas citadas anteriormente, por análise elementar, espectroscopia Raman e espectrometria de massas. Os resultados evidenciam a obtenção de complexos neutros do tipo [MIIL2Cl2], com bom rendimento e grau de pureza satisfatórios. A atividade citotóxica dos compostos obtidos foi avaliada frente às linhagens tumorais MDA-MB-231 (adenocarcinoma metastático de mama humana) e 4T1 (células de carcinoma mamário murino) e à linhagem saudável MCF-10 (células normais de glândulas mamárias), mostrando que para três dos quatro complexos sintetizados, a complexação com o metal melhora a atividade antiproliferativa. A fim de se entender a relação estrutura-atividade, foi avaliada a interação entre os complexos e as biomoléculas DNA e BSA, por meio de estudos espectrofotométricos e por eletroforese em gel de agarose. Os estudos por titulação espectrofotométrica mostraram interação moderada entre DNA-complexos e interação forte entre BSA-complexos. O experimento de eletroforese mostrou que três dos quatro complexos interagem com o DNA, alterando a conformação do plasmídeo. Estudos teóricos de otimização e estabilidade por RMN foram feitos para investigar o comportamento dos complexos de platina no solvente DMSO. Por fim, estudos ADME in silico também foram realizados para todos os complexos sintetizados e mostraram que todos seguem as regras de Lipinski, possuem boa lipofilicidade e inibem enzimas CYP.

Abstract

Cancer is the second leading cause of death worldwide. According to the WHO, approximately 20 million new cases were reported in 2022 alone. Despite the great success of cisplatin in treating various types of cancer, its adverse effects highlight the need for new, more effective drugs for treating the disease. Metal complexes have been extensively studied due to the promising results in both in vitro and in vivo studies. Moreover, the use of biologically active functional ligands can help reduce the toxicity of these complexes, enhancing their antitumor activity without harming healthy cells. Therefore, this study aimed to develop four novel Palladium(II) and Platinum(II) complexes containing ligands composed of thiophene, oxadiazole, and diamines, with the goal of obtaining potential antitumor agents. The ligand classes used have already demonstrated proven biological activities in the literature and as promising candidates for cancer treatment. The ligands were characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) and infrared vibrational spectroscopy to confirm their structures and stability. In addition to the techniques mentioned above, the complexes were also characterized by elemental analysis, Raman spectroscopy, and mass spectrometry. The results obtained indicate the formation of neutral complexes of the type [M(II)L2Cl2], with good yield and satisfactory purity for the described syntheses. The cytotoxic activity of the synthesized compounds was evaluated against the tumor cell lines MDA-MB-231 (human metastatic breast adenocarcinoma) and 4T1 (murine mammary carcinoma) and the healthy cell line MCF-10 (normal mammary gland cells). Three of the four synthesized complexes showed that metal coordination improved antiproliferative activity. To understand the structure-activity relationship, the interaction between the complexes and the biomolecules DNA and BSA was evaluated through spectrophotometric studies and agarose gel electrophoresis. Spectrophotometric titration studies showed moderate interaction between DNA-complexes and strong interaction between BSA-complexes. The electrophoresis experiment revealed that three of the four complexes interact with DNA, altering the conformation of the plasmid. Theoretical optimization and stability studies by NMR were performed to investigate the behavior of the platinum complexes in DMSO solvent. Finally, in silico ADME studies were also conducted for all synthesized complexes and showed that all comply with Lipinski's rules, possess good lipophilicity, and inhibit CYP enzymes.

Assunto

Química bioinorgânica, Complexos metálicos, Ligantes (Bioquímica), Agentes antineoplásicos, DNA, Albumina, Absorção (Fisiologia), Paládio, Platina

Palavras-chave

Complexos metálicos, Ligantes N,N-bidentados, Antitumorais, DNA, BSA, ADME

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