Author(s): Santos, Filipa Pedro Costa, 1985-
Date: 2011
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/8705
Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
Subject(s): Complexos de Ruténio; Complexos de Ferro; Espectroscopia de fluorescência e de UV-Vis; Viscosidade; Interacção com DNA; Teses de mestrado - 2011
Tese de mestrado em Química Inorgânica Biomédica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011
O cancro é uma doença que se caracteriza pelo crescimento celular descontrolado, sendo a segunda maior causa de morte nos países desenvolvidos e prevê-se que o número de mortes devido ao cancro aumente 50% até 2030, de 7,6 para 15,5 milhões de pessoas. A cisplatina e os seus análogos tornaram-se os metalofármacos mais utilizados na terapia do cancro (em cerca de 50-70% dos casos), independentemente da sua falta de selectividade, da limitação severa na dosagem devido a efeitos secundários agressivos e ao desenvolvimento de resistência ao tratamento. Estas desvantagens, juntamente com o facto de os fármacos de platina serem ineficazes contra alguns tumores, conduziram à necessidade de utilizar novas abordagens. Os compostos de ruténio são actualmente reconhecidos como uma alternativa promissora e eficaz aos fármacos de platina, oferecendo outros modos de acção, e despoletando o desenvolvimento de várias famílias de complexos. A investigação do potencial anti-cancerígeno em complexos de ferro tem também suscitado grande interesse. O presente trabalho teve por objectivo global investigar se o DNA, que é o alvo biológico da cisplatina e um alvo biológico para metalofármacos em geral, poderia desempenhar um papel na actividade biológica in vitro de um conjunto de compostos de Ru(II) e Fe(II) seleccionados. Foram inicialmente seleccionados dezasseis compostos para a realização deste trabalho e organizados em três grupos: grupo 1 – complexos de [RuII(Cp)]+ (complexos 1 a 6), grupo 2 – complexos de [RuII(bpy)2]2+ (complexos 7 a 12) e grupo 3 – complexos de Fe(II) com derivados de terpiridina (complexos 13 a 16). O trabalho realizou-se em duas fases distintas. Numa primeira fase desenvolveu-se uma metodologia coerente para estudar os complexos e seleccionar quais os mais adequados para estudos em solução de acordo com a sua estabilidade e solubilidade. Todos os complexos de grupo 2, solúveis em meios aquosos (10mM Hepes pH 7,4), mostraram maior estabilidade em solução, observando-se um máximo de 5% de degradação do complexo inicial ao fim de 24 h. A primeira fase permitiu, assim, escolher oito complexos com comportamento adequado aos estudos a desenvolver: complexo 5, [RuCp(Dppe)(9CN-Antr)] [PF6] (grupo 1); complexos 7 a 12, [Ru(bpy)2(pdt)] [CF3SO3]2, [Ru(bpy)2(pdt)] [PF6]2, [Ru(bpy)2(bpp)] [CF3SO3]2, [Ru(bpy)2(pb)] [CF3SO3]2, [Ru(bpy)2(pbt)] [CF3SO3]2, [Ru(bpy)2(N-pbt)2] [CF3SO3]2, respectivamente (grupo 2) e complexo 13, [Fe((4‟-C6H5)-tpy)Cl2(H2O)] (do grupo x 3), de entre os 16 complexos propostos inicialmente. Numa segunda fase estudou-se a interacção dos complexos seleccionados com o ctDNA, utilizando espectroscopia de absorção de UV-Visível, de fluorescência e ensaios hidrodinâmicos (medidas de viscosidade cinemática). Os estudos realizados por espectroscopia de absorção de UV-Visível, permitiram observar modificações espectrais (hipocroísmo e hipercroísmo) compatíveis com a existência de uma interacção entre os complexos e o DNA. Estes resultados possibilitaram a determinação de constantes de ligação (Kb) para os diferentes complexos estudados na ordem de grandeza de 104 a 105 M-1. A afinidade dos compostos pelo DNA segue a seguinte ordem: 10 >> 5 > 9 ~ 11 > 7 ~ 8 > 13, sendo o complexo 10 o que apresenta uma constante de ligação superior, no valor de 1,12 105 M-1. Os resultados obtidos por espectroscopia de absorção de UV-Visível, juntamente com os dados de espectroscopia de fluorescência e de viscosimetria, permitiram sugerir possíveis mecanismos para a interacção com o DNA, sendo o mais frequente uma ligação não covalente aos sulcos do DNA. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que o DNA pode ser um alvo biológico para os complexos de Ru(II) e de Fe(II) estudados.
Cancer condition is characterized by uncontrolled cell growth. It is the second leading cause of death in developed countries and it is expected that the number of deaths from cancer will increase 50% by 2030, from 7,6 to 15,5 millions of people. Cisplatin and its analogues became the most widely used metallodrugs in cancer therapy (in about 50-70% of cases), regardless of their lack of selectivity, the severe limitation on the dosage because of side effects and the development of aggressive resistance to treatment. These drawbacks, along with the fact that the platinum drugs are ineffective against certain tumors, lead to the need for new approaches. Ruthenium compounds are now recognized as a promising and effective alternative to platinum drugs, offering other modes of action, which triggered the development of several families of complexes. The investigation of iron complexes as potential anti-carcinogenic agents has also attracted great interest. The aim of the present work was to investigate if DNA, the biological target for cisplatin and a classical biological target for metallopharmaceuticals in general, could play a role in the biological activity of a number of different compounds of Ru(II) and Fe(II). A consistent methodology to study these complexes was first developed, which allowed a selection of the most suitable for the studies in solution according to their stability and solubility. A total of 16 complexes were initially selected for the realization of this work and organized into three groups: group 1 – [RuII(Cp)]+ complexes (compounds 1 to 6); group 2 – [RuII(bpy)2]2+ complexes (7 to 12) and group 3 – Fe(II) complexes with terpyridine derivatives (complexes 13 to 16). All complexes from group 2 were soluble in aqueous media (10mM Hepes pH 7,4) and showed the highest stability in solution, 95% of the parent complex remaining intact after 24h. Eight complexes were found suitable for further studies due to their stability and solubility: complex 5 [RuCp(Dppe)(9CN-Antr)] [PF6] (group 1); complexes 7 to 12 ([Ru(bpy)2 (pdt)] [CF3SO3]2 (7), [Ru(bpy)2(pdt)] [PF6]2 (8), [Ru(bpy)2(bpp)] [CF3SO3]2 (9), [Ru(bpy)2(pb)] [CF3SO3]2 (10), [Ru(bpy)2(pbt)] [CF3SO3]2 (11), [Ru(bpy)2(N-pbt)2] [CF3SO3]2 (12) (from group 2) and complex 13, [Fe((4‟-C6H5)-tpy)Cl2(H2O)] (group 3). The interaction of these selected compounds with ctDNA was evaluated using hydrodynamic assays (measurements of kinematic viscosity) and spectroscopy (UV-Visible absorption and fluorescence). Spectral changes in the UV-Visible range (hypochromism and hyperchromism) observed for all complexes in the presence of the biomolecule indicated a moderate-to-strong interaction with ctDNA. Binding constants (Kb) obtained from these results were in the range of 104 to 105M-1. The affinity of the complexes for DNA follows the following order, 10 >> 5 > 9 ~ 11 > 7 ~ 8 > 13, complex 10 exhibiting the highest Kb (1,12 105 M-1). With results obtained by UV-visible absorption spectroscopy, along with data from fluorescence spectroscopy and viscometry, it was possible to suggest mechanisms for the interaction of these complexes with DNA, the most frequent one being a non-covalent binding to the DNA grooves. The results of this study show that DNA can be a biological target for the complexes of Ru (II) and Fe (II) studied.
