Compostos de coordenação com zinco, ácido valproico, diclofenaco e ibuprofeno: uma nova abordagem para a obtenção de fármacos - Santos, Paulo Roberto dos (My University, 2020)
Non-steroidal anti-inflammatory drugs or NSAIDs ares the largest and most widespread class of drugs and as a consequence the largest representation of the drug market in history. NSAIDs act as inhibitors of the cyclooxygenase enzymes or COX responsible for the production of inflammatory process intermediates, especially for pain sensation. Of note in this class are diclofenac (Diclof) and ibuprofen (Ibup), two non-specific COX 1 and COX 2 inhibitor NSAIDs drugs. Another widely used molecule is sodium valproate or Valp, a first-line drug in the treatment of partial and generalized seizures, bipolar disorders and treatment of migraines. Unlike NSAIDs, Valp acts on the central nervous system as a neurotransmitter gamma amino butyric acid (GABA) agonist. Nicotinamide or Nic is one of the components of vitamin B3 complex, a vitamin that regulates metabolic processes of energy production at the cellular level, reducing oxidative stress and inhibiting agent of inflammatory processes. Valp, Diclof and Ibup are carboxylic acids and have high affinity for transition metals and produce chemically stable coordinating compounds. This study aimed to synthesize three Zn2+ ternary complexes containing Valp, Diclof and Ibup linked to vitamin B3 (Nic), to determine chemical structures by Fourier transform infrared spectrophotometry (FTIR), high resolution mass spectrometry ESI-TOF-MS (+), nuclear magnetic resonance spectrometry (1HNMR and 13CNMR), UV-Vis spectrophotometry and monocrystal X-ray diffraction, evaluate in vitro free radical scavenge capabilities, interactivity with the double helix of the DNA by circular dichroism spectrometry, to evaluate the breaking capacity of plasmid DNA of Escherichia coli in dark conditions and UV photo activation and to determine the LD50 through acute toxicity against Artemia salina nauplii. The complexes were obtained by chemical synthesis in two reaction steps, obtaining the binary salts Zn2(Valp)4, Zn(Diclof)2 and Zn(Ibup)2 in step 1 from sodium valproate, potassium diclofenac and sodium ibuprofenate reacting with ZnCl2 in aqueous solution. Step 2 comprises obtaining the ternary complexes Zn(Valp)2(Nic)2 (1), Zn2(Diclof)4(Nic)2 (2) and Zn2 (Ibup)4(Nic)2 (3) by adding the vitamin B3 (Nic) to the binary salt in dimethylformamide (DMF) and ethanol, followed by crystallization. Complex 1 has been characterized as a mononuclear octahedral compound, while complexes 2 and 3 are binuclear molecules with penta coordinate spheres. All structures are unpublished, so their structures were confirmed with careful evaluation of spectroscopic data. The evaluation of antioxidant capacity against ABTS+• radical showed no measurable antioxidant activity for any of the complexes, nor for Nic ligand alone. The experiments of evaluation of complex-CT-DNA interaction by circular dichroism spectrometry indicated the existence of mutual electrostatic attraction with large groove interactions by the evidence of hypochromism and red shift in the spectral bands due to the helicity and the base pair stacking. All complexes exhibit similar activity in degree and intensity, but do not produce intercalations or chain breaks. Simulation experiments of E. coli plasmid breakdown with and without light induction analyzed by gel electrophoretic separation showed that all complexes do not induce single breaks (DNA FII) and double breaks (DNA FIII) without statistical difference in relation to those negative controls for a concentration range from 0 to 400 mol L-1. The acute toxicity experiment against A. salina showed that complexes 2 and 3 are tolerated by nauplii up to a concentration range of 0 to 1200 g mL-1 with lethality without statistical difference for negative controls and Nic alone. The complex 1 showed dose/response correlation from the concentration of 420 g mL-1, with calculated LD50 of 3953 g mL-1. The results of acute toxicity in vivo indicate that the three complexes have low acute toxicity and corroborate the results of interaction with CT-DNA and plasmid DNA.
Fármacos anti-inflamatórios não esteroides ou AINEs representam a maior e mais difundida classe de fármacos e como consequência a maior representação do mercado de medicamentos da história. Os AINEs atuam como inibidores das enzinas ciclooxigenases ou COX responsáveis pela produção de intermediários dos processos inflamatórios responsáveis especialmente pela sensação de dor. Nesta classe destacam-se os fármacos diclofenaco (Diclof) e ibuprofeno (Ibup), dois fármacos AINEs inibidores não específicos das COX 1 e 2 de administração ampla. Outra molécula de ampla utilização é o valproato de sódio ou Valp, um fármaco de primeira linha no tratamento de convulsões parciais e generalizadas, transtornos bipolares e tratamento de enxaquecas. Diferentes dos AINEs, o Valp atua no sistema nervoso central como agonista do neurotransmissor ácido gama amino butírico (GABA). A nicotinamida ou Nic é um dos componentes do complexo vitamínico B3, vitamina com funções de regulação de processos metabólicos de produção de energia a nível celular (nicotinamida dinucleotídeo, NAD), redutor de estresse oxidativo e agente inibidor de processos inflamatórios. Valp, Diclof e Ibup são ácidos carboxílicos e apresentam alta afinidade com metais de transição e produzem compostos de coordenação quimicamente estáveis. O presente estudo teve como objetivos sintetizar três complexos ternários de Zn2+ contendo Valp, Diclof e Ibup ligados com a a vitamina B3 (Nic), determinar estruturas químicas por espectrofotometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectrometria de massas de alta resolução (ESI-TOF-MS (+)), espectrometria de ressonância magnética nuclear (1HRMN e 13CRMN), Espectrofotometria de UV-Vis e difração de Raios-X de monocristal, avaliar o potencial de captura de radicais livres in vitro, capacidade de interação com a dupla hélice do DNA por espectrometria de dicroísmo circular, avaliar a capacidade de quebra de cadeias de DNA plasmidial de Escherichia coli com o sem indução luminosa e determinar a DL50 através da toxicidade aguda frente à náuplios de Artemia salina. Os complexos foram obtidos por síntese química em dois passos reacionais, obtendo-se os sais binários Zn2(Valp)4, Zn(Diclof)2 e Zn(Ibup)2 no passo 1 a partir dos sais valproato de sódio, diclofenaco de potássio e ibuprofenato de sódio reagindo com ZnCl2 em solução aquosa. O passo 2 compreende a obtenção dos complexos ternários Zn(Valp)2(Nic)2 (1), Zn2(Diclof)4(Nic)2 (2) e Zn2(Ibup)4(Nic)2 (3) pela adição da vitamina B3 (Nic) ao sal binário em dimetilformamida (DMF) e etanol, seguido de cristalização. O complexo 1 foi caracterizado como sendo um composto mononuclear de esfera hexa coordenada octaédrica, enquanto os complexos 2 e 3 são moléculas binucleares com esferas de coordenação penta coordenadas. Todas as estruturas são inéditas, logo suas estruturas foram confirmadas com avaliação criteriosa de dados espectroscópicos. A avaliação da capacidade antioxidante frente ao radical ABTS+ não apresentou atividade antioxidante mensurável para nenhum dos complexos, tampouco para o ligante Nic isolado. Os experimentos de avaliação da interação complexo-CT-DNA por espectrometria de dicroísmo circular indicaram a existência de interações de sulco oriundas de atração eletrostática mútua pela evidência de hipocromismo e deslocamento espectral para o vermelho (red shift) nas bandas espectrais decorrentes do grau de helicidade e do grau de empilhamento dos pares de bases. Todos os complexos foram capazes de interagir com o DNA, porém não produzem intercalações ou quebras de cadeia. Os experimentos de simulação de quebra de DNA plasmidial de E. coli com e sem indução luminosa analisadas por separação eletroforética em gel mostraram que todos os complexos não induzem quebras simples (DNA FII) e quebras duplas (DNA FIII) com diferença estatística em relação aos controles negativos para um intervalo de concentração de 0 a 400 mol L-1. O experimento de toxidade aguda frente à A. salina mostrou que os complexos 2 e 3 são tolerados pelos náuplios até para um intervalo de concentração de 0 a 1200 g mL-1 com letalidades sem diferença estatística para os controles negativos e para o ligante Nic isolado. O complexo apresentou correlação dose/resposta a partir da concentração de 420 g mL-1, com DL50 calculada de 3953 g mL-1. Os resultados de toxicidade aguda in vivo indicam que os três complexos apresentam toxidade aguda baixa e corroboram com os resultados de interação com CT-DNA e DNA plasmidial.
Keywords: Agentes anti-inflamatórios; DNA; Zinco; Testes de toxicidade; Anti-inflammatory agents; DNA; Zinc; Anti-inflammatory agents