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Type: Dissertação
Title: Síntese, caracterização e estudos de reatividade de novos compostos de rutênio com ligantes derivados terpiridínicos e benzimidazólicos
Title in English: Synthesis, characterization and reactivity studies of new ruthenium compounds with terpyridine and benzimidazole derivative ligands
Authors: Alencar, Francisca Mayara Santos de
Advisor: Sousa, Eduardo Henrique Silva de
Co-advisor: Lopes, Luiz Gonzaga de França
Keywords: Rutênio;Fotoquímica;Isoniazida;Mycobacterium Tuberculosis
Issue Date: 2019
Citation: ALENCAR, Francisca Mayara Santos de. Síntese, caracterização e estudos de reatividade de novos compostos de rutênio com ligantes derivados terpiridínicos e benzimidazólicos. 2019. 161 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Brazilian Portuguese: A tuberculose (TB) é uma doença que atinge majoritariamente países pobres, cujos problemas de resistência bacteriana tem levado a preocupações mundiais. O emprego de complexos metálicos como agentes anti-TB tem sido bastante estudado nos últimos anos. Complexos polipiridínicos de rutênio vêm sendo desenvolvidos como possíveis agentes terapêuticos, inclusive em fototerapia. Assim, foram sintetizadas novas possíveis pró-drogas com ligantes polipiridínicos e benzimidazólicos coordenados ao centro metálico de rutênio (II), estudando suas propriedades tais como estabilidade e reatividade, verificando possíveis mecanismos de ação frente às condições biológicas e de fotoativação. Os compostos foram caracterizados por técnicas espectroscópicas (RMN de 1H, espectroscopia eletrônica e vibracional), eletroquímicas (voltametria cíclica), e análise elementar, juntamente com simulações computacionais (DFT e TD-DFT). Estudos de reatividade fotoquímica foram realizados por espectroscopia eletrônica e a fotogeração de espécies radicalares, tais como oxigênio singlete (1O2). Ensaios de atividade biológica foram realizados frente a bactérias Gram positivas e negativas, Mycobacterium tuberculosis, bem como também frente a linhagens celulares de mamíferos. Os resultados obtidos mostraram-se consistentes com a obtenção dos complexos propostos. O complexo trans-[Ru(phtpy)(INH)Cl2] mostrou-se capaz de gerar 1O2 de maneira satisfatória com Δ= 0,38, e similarmente cis-[Ru(phtpy)(DMSO)Cl2] e trans-[Ru(pybbzd)(INH)Cl2] apresentaram geração 1O2 de Δ = 0,37. Os ensaios fotoquímicos indicam a fotoisomerização dos complexos com ligante fenilterpiridina em suas conformações cis e trans com provável liberação da isoniazida sob irradiação de luz visível. Nos estudos com bactérias Gram positivas e negativas, não se observou atividade bacteriostática e nem bactericida nos experimentos realizados com e sem irradiação. Nos ensaios biológicos em cepas de M. tuberculosis os complexos cis-[Ru(phtpy)(DMSO)Cl2] e trans-[Ru(phtpy)(INH)Cl2], apresentaram valores de MIC de 44,8 e 40,6 µM, respectivamente. Nos ensaios de lipofilicidade (logP) os compostos apresentaram perfil de compostos hidrofílicos. Os complexos apresentaram baixa citotoxicidade seja em células saudáveis ou cancerígenas, mesmo com luz, sugerindo segurança em seu uso biológico. Assim, tem-se como perspectiva a modificação desses sistemas a fim de conferir melhores potencialidades biológicas, bem como estudos com outras linhagens celulares.
Abstract: Tuberculosis (TB) is a disease that reaches mainly poor Countries but has caught worldwide attention due to the number of resistant strains. During the last years, metal complexes have been studied as potential anti-TB agents. Polypyridine ruthenium complexes have been developed as potential therapeutic agents, including in phototerapy. Thus, new potential pro-drugs with polypyridinic and benzimidazolic ligands coordinated to a ruthenium metal center were synthetized, their properties, such as stability and reactivity, were studied and possible biological activity and photoactivation were evaluated. All compounds were characterized employing spectroscopic (1H NMR, electronic and vibrational spectroscopy), electrochemical technique (cyclic voltammetry) and elemental analysis along with computational simulations (DFT and TD-DFT). Photochemical reactivity studies were carried out by electronic spectroscopy and photogeneration of radical species, such is singlet oxygen (1O2) measured. Biological activity assays were done using Gram-positive and Gram-negative bacteria, Mycobacterium tuberculosis, and also using mammalian cell lines. Our results supported the proposed structures for the metal complexes prepared. The complex trans-[Ru(phtpy)(INH)Cl2] showed appealing 1O2 generation yield even using red light (Δ= 0.38), while trans-[Ru(pybbzd)(INH)Cl2] promising yield using blue light (Δ= 0.37). Interestingly, it was also noticed suggestive data of photoisomerization of the metal complexes containing phenylterpyridine ligand in the conformation cis and trans with likely release of isoniazid. Microbiological investigation using Gram-positive and Gram-negative bacteria did not show any bacteriostatic/bactericidal activity either with or without light irradiation for the metal complexes. However, assays with M. tuberculosis using the metal complexes cis-[Ru(phtpy)(DMSO)Cl2] and trans-[Ru(phtpy)(INH)Cl2], exhibited MIC values of 44.8 and 40.6 µM, respectively, supporting a moderated activity. The metal compounds showed hydrophilic profile in the lipophilicity assays (LogP). In general, all the compounds showed low cytotoxicity either in healthy or cancer cells, even upon light irradiation, preliminarily suggesting they might be safe for biological applications. Based on that, new structural changes in these metal complexes aiming to improve their biological activity, along with the investigation of other cell lines, are new steps of this work.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65237
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