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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.60.2022.tde-25082023-141042
Document
Author
Full name
Rafaella Rebecchi Rios
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2022
Supervisor
Committee
Silva, Roberto Santana da (President)
Braga, Gilberto Ubida Leite
Deflon, Victor Marcelo
Silva, Heveline
Title in Portuguese
Complexos de rutênio como agentes doadores de óxido nítrico: estudos de uma interface entre a química inorgânica e a biologia
Keywords in Portuguese
Câncer
Curcumina
Lipossoma
Metástase
Nitrosilo de rutênio
NONOato
Óxido nítrico
Rutênio
Abstract in Portuguese
O comportamento do óxido nítrico (NO) em sistemas biológicos tem despertado o interesse do meio científico desde a descoberta de sua importância em processos fisiológicos e patológicos. O grande desafio se encontra no direcionamento e controle de sua liberação no sítio de interesse. Complexos nitrosilos de rutênio são estáveis e podem liberar NO através de diferentes estímulos como em processos redutimétricos ou por fotólise, tornando-os bastante promissores para essa finalidade. Juntamente com essa classe de complexos, compostos orgânicos como os diazeniodiolatos (NONOatos) também são capazes de liberar NO, e suas estruturas podem ser modificadas garantindo diferentes cinéticas de liberação. O NO também é capaz de atuar de forma sinérgica com outras moléculas bioativas, favorecendo suas atividades por diferentes mecanismos de ação, como por exemplo modificando o ambiente de atuação dessa substância ou reagindo com essa, podendo gerar espécies mais ativas. Neste sentido, o trabalho em questão visou a exploração de modificações estruturais de complexos de rutênio doadores de óxido nítrico juntamente com ligantes orgânicos como bpy, NONOatos e curcumina, a fim de se avaliar uma possível relação estrutura-atividade em cada uma dessas séries em relação a atividade antitumoral desempenhada por esses complexos. Para tal, os complexos foram sintetizados; caracterizados por técnicas espectroscópicas (RMN, UV-Vis, FTIR), espectrométricas e por análise elementar; tiveram sua capacidade de liberação de NO avaliadas; foram encapsulados em nanopartículas e avaliados quanto a suas atividades antitumorais e antimetastáticas frente a diferentes linhagens tumorais e não-tumorais. Os complexos de fórmula geral cis-[Ru(bpy)2(L)(NO)](PF6)3 tiveram aspectos cinéticos avaliados e mostraram-se bastante promissores quanto a sua capacidade de inibição da migração celular (até 60 %), além de apresentarem um efeito protetivo de células saudáveis quando testados juntamente a cisplatina, aumentando sua seletividade. Os complexos de rutênio contendo os ligantes NONOato se mostraram capazes de liberar NO em diferentes pHs de acordo com os co-ligantes presentes na estrutura dos complexos, além de poderem ser coordenados a complexos nitrosilos de rutênio permitindo assim a liberação de três mols de NO por cada mol de complexo sob diferentes estímulos. Por fim, os complexos contendo o ligante curcumina também foram influenciados pelos co-ligantes presentes na estrutura, apresentando uma importante capacidade de interação com o DNA (kapp de 2,0 x 105 M e IC50 de 14,3 ± 0,3 µM) e uma atividade antitumoral mais pronunciada (IC50 < 10,0 µM) quando com os co-ligantes bpy, na fórmula cis-[Ru(bpy)2(curc)](PF6), em relação aos seus análogos [Ru(curc)(NO)(terpy)]Cl2 e cis-[RuCl(curc)(terpy)], à curcumina livre e à cisplatina nas linhagens tumorais estudadas (MDA-MB-231 e MCF-7), tanto na forma livre quanto encapsulado em lipossomas.
Title in English
Ruthenium complexes as nitric oxide releasing agents: studies of an interface between inorganic chemistry and biology
Keywords in English
Cancer
Curcumin
Liposome
Metastasis
Nitric oxide
NONOate
Ruthenium
Ruthenium-nitrosyl
Abstract in English
The behavior of nitric oxide (NO) in biological systems has aroused the interest of the scientific community since the discovery of its importance in physiological and pathological processes. The great challenge lies in directing and controlling its release at the site of interest. Ruthenium- nitrosyl complexes are stable and can release NO through different stimuli such as reductimetric processes or photolysis, making them very promising for this purpose. Along with this class of complexes, organic compounds such as diazeniodiolates (NONOates) are also capable of releasing NO, and their structures can be modified ensuring different release kinetics. NO is also able to act synergistically with other bioactive molecules, favoring their activities through different mechanisms of action, such as modifying the environment in which this substance operates or reacting with it, which can generate more active species. In this sense, this work aimed to explore structural modifications of ruthenium complexes that donate nitric oxide together with organic ligands such as bpy, NONOates and curcumin, in order to evaluate a possible structure-activity relationship in each of these series in relation to those antitumor activities. For this, the complexes were synthesized; characterized by spectroscopic techniques (NMR, UV-Vis, FTIR), spectrometric and elemental analysis; had their NO release capacity evaluated; were encapsulated in nanoparticles and evaluated for their antitumor and antimetastatic activities against different tumor and non-tumor cell lines. The complexes of general formula cis-[Ru(bpy)2(L)(NO)](PF6)3 had their kinetic aspects evaluated and showed to be very promising in terms of their ability to inhibit cell migration (up to 60 %), in addition to having a protective effect on healthy cells when tested together with cisplatin, increasing your selectivity. The ruthenium complexes containing NONOate ligands were able to release NO at different pHs according to the co-ligands present in the structure of the complexes, in addition to being able to be coordinated to Ru-nitrosyl complexes, thus allowing the release of three mols of NO per each mole of complex under different stimuli. Finally, the complexes containing the ligand curcumin were also influenced by the co-ligands present in the structure, showing an important ability to interact with DNA ( kapp of 2.0 x 105 M and IC50 of 14.3 ± 0,3 µM) and a more pronounced antitumor activity (IC50 < 10.0 µM) when with the co-ligands bpy in the formula cis-[Ru(bpy)2(curc)](PF6), relative to its analogues [Ru(curc)(NO)(terpy)]Cl2 and cis-[RuCl(curc)(terpy)], free curcumin and cisplatin in the studied tumor lines (MDA MB 231 and MCF-7), both in free form and encapsulated in liposomes.
 
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Release Date
2024-10-21
Publishing Date
2023-09-19
 
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