Complexos de rutênio funcionalizados como potenciais agentes fototerapêuticos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Oliveira, Geângela de Fátima Sousa
Orientador(a): Sousa, Eduardo Henrique Silva de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80423
Resumo: During the last decades, ruthenium metal complexes have been extensively investigated, with polypyridine compounds standing out for their potential applications as anticancer, antiviral and antibacterial agents. New strategies, including the use of light, have been developed to enhance cytotoxicity with increasead target selectivity and lower toxicity. In order to combine these properties, two polypyridine complexes of ruthenium containing conjugated anthracene were synthesized, GRBA = [Ru(bpy)2(bpy-anth)](PF6)2 and GRPA = [Ru(phen)2(bpy-anth)](PF6)2, linkers: (bpy-anth = 4'-methyl-N-(anthracen-2-yl)-[2,2'bipyridine]-4-carboxamide; bpy = 2,2'-bipyridine; phen = 1,10-phenanthroline). These complexes characterized by UV-vis and infrared spectroscopy, emission spectroscopy, nuclear magnetic resonance and cyclic voltammetry. The GRPA complex showed very high singlet oxygen photogeneration (blue light, Δ = 0.95) measured using the SOSG probe in water, while GRBA demonstrated 1.8 times higher efficiency in photogenerating superoxide radicals. Additionally, DNA interaction studies revealed that GRBA did not exhibit measurable binding to genomic DNA, whereas GRPA displayed an association constant of Kb = 4.51 × 104, suggesting intercalation with genomic DNA. Experiments with G-quadruplex DNA sequences, particularly hTel and 22AG, showed significant interactions and stabilization, with evident selectivity over duplex DNA. In addition, this complex was shown to be lipophilic (logP = +0.310) when compared to GRBA (logP = -0.018), showing promising characteristics for good cell permeability. In antimicrobial tests, the complexes exhibited notable antibacterial activity, including a synergistic effect when combined with commercial antibiotics. On the other hand, GRBA showed potent cytotoxic activity under blue light irradiation, with IC50 values of 43 nmol L⁻¹ and 13 nmol L⁻¹ for MDA-MB-231 (triple-negative breast cancer) and A2780 (ovarian cancer) cells, respectively. These promising findings illustrate an impressive 130-fold increase in biological activity under blue light for a simple modification in the ruthenium polypyridine complex, underscoring the need for further studies to explore their therapeutic potential.
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In order to combine these properties, two polypyridine complexes of ruthenium containing conjugated anthracene were synthesized, GRBA = [Ru(bpy)2(bpy-anth)](PF6)2 and GRPA = [Ru(phen)2(bpy-anth)](PF6)2, linkers: (bpy-anth = 4'-methyl-N-(anthracen-2-yl)-[2,2'bipyridine]-4-carboxamide; bpy = 2,2'-bipyridine; phen = 1,10-phenanthroline). These complexes characterized by UV-vis and infrared spectroscopy, emission spectroscopy, nuclear magnetic resonance and cyclic voltammetry. The GRPA complex showed very high singlet oxygen photogeneration (blue light, Δ = 0.95) measured using the SOSG probe in water, while GRBA demonstrated 1.8 times higher efficiency in photogenerating superoxide radicals. Additionally, DNA interaction studies revealed that GRBA did not exhibit measurable binding to genomic DNA, whereas GRPA displayed an association constant of Kb = 4.51 × 104, suggesting intercalation with genomic DNA. Experiments with G-quadruplex DNA sequences, particularly hTel and 22AG, showed significant interactions and stabilization, with evident selectivity over duplex DNA. In addition, this complex was shown to be lipophilic (logP = +0.310) when compared to GRBA (logP = -0.018), showing promising characteristics for good cell permeability. In antimicrobial tests, the complexes exhibited notable antibacterial activity, including a synergistic effect when combined with commercial antibiotics. On the other hand, GRBA showed potent cytotoxic activity under blue light irradiation, with IC50 values of 43 nmol L⁻¹ and 13 nmol L⁻¹ for MDA-MB-231 (triple-negative breast cancer) and A2780 (ovarian cancer) cells, respectively. These promising findings illustrate an impressive 130-fold increase in biological activity under blue light for a simple modification in the ruthenium polypyridine complex, underscoring the need for further studies to explore their therapeutic potential.Durante as últimas décadas, complexos de rutênio têm sido amplamente investigados, havendo destaque para os compostos polipiridínicos com potenciais aplicações como agentes anticancerígenos, antivirais, antibacterianos, dentre outras. Novas estratégias, incluindo o uso da luz, têm sido desenvolvidas com o objetivo de melhorar a citotoxicidade com aumento de seletividade ao alvo e menor toxicidade. Com o objetivo de combinar essas propriedades foram sintetizados dois complexos polipiridínicos de rutênio: [Ru(bpy)2(bpy-anth)](PF6)2 (GRBA) e [Ru(phen)2(bpy-anth)] (PF6)2 (GRPA), os quais contém a bipiridina conjugada com antraceno (bpy-anth = 4’-metil-N-(antracen-2-il)-[2,2’bipiridina]-4-carboxamida) como um dos ligantes. Estes complexos foram caracterizados por várias técnicas de espectroscopia na região do UV-vis e infravermelho, espectroscopia de emissão, ressonância magnética nuclear e voltametria cíclica. O complexo GRPA apresentou fotogeração de oxigênio singlete expressivamente elevada (luz azul, Δ = 0,95) medida usando a sonda SOSG em água, enquanto que GRBA mostrou-se bem mais eficiente (1,8x) em fotogerar radical superóxido. Adicionalmente, uma série de experimentos foram implementados para avaliar a interação desses compostos com DNA canônicos e estruturas não canônicas. Não se observou interação mensurável do GRBA com DNA genômico, enquanto GRPA apresentou interação com Kb = 4,51 x 104 e indícios de intercalação nessa macromolécula. Estudos com sequencias de DNA do tipo G-quadruplex demonstraram interações e estabilizações significativas desse tipo de estrutura, em particular das sequencias hTel e 22AG, com interação evidentemente seletiva em comparação ao DNA duplex. Adicionalmente, GRPA exibiu um perfil lipofílico (logP = + 0,310) quando comparado ao GRBA (logP = - 0,018), indicando características promissoras para satisfatória permeabilidade celular. Ensaios antimicrobianos foram realizados observando-se notável atividade antibacterina, particularmente para o GRPA, incluindo efeito sinérgico em combinação com antibióticos comerciais. Por outro lado, o complexo GRBA apresentou potente atividade citotóxica sob irradiação de luz azul, com valores de IC50 de 43 nmol L-1 e 13 nmol L-1 para células MDA-MB-231 (linhagem de câncer de mama triplo-negativo) e A2780 (linhagem de câncer de ovário). Estes resultados promissores representam um caso interessante de uma modificação simples em um complexo de rutênio polipiridínico com um aumento expressivo de 130x da atividade biológica com luz azul, e ressalta a necessidade de futuros estudos a fim de explorar o potencial terapêutico desses complexos metálicos.Complexos de rutênio funcionalizados como potenciais agentes fototerapêuticosFunctionalized ruthenium complexes as potential phototherapeutic agentsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisRutênioCâncerBactériaOxigênio singleteFototerapiaAntracenoG-quadruplexRutheniumCancerBacteriaSinglet oxygenPhototherapyAnthraceneG-quadruplexCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFC​https://orcid.org/0000-0001-7652-372Xhttp://lattes.cnpq.br/6846908131875046https://orcid.org/0000-0002-0007-8452http://lattes.cnpq.br/5786105409287453https://orcid.org/0000-0002-2168-3950http://lattes.cnpq.br/57996602554308962025-04-11LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/80423/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54ORIGINAL2024_tese_gfsoliveia.pdf2024_tese_gfsoliveia.pdfapplication/pdf7942316http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/80423/5/2024_tese_gfsoliveia.pdf1ac13f79f181f96daf51c6d43420ce58MD55riufc/804232025-04-11 11:43:56.984oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-04-11T14:43:56Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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