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Información tecnológica

On-line version ISSN 0718-0764

Inf. tecnol. vol.23 no.6 La Serena  2012

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642012000600004 

Introducción

 Información Tecnológica Vol. 23(6), 25-30 (2012)

 

Química y Aplicaciones


Desarrollo de Complejos de Cobre con Actividad Antitumoral: Síntesis y Caracterización de un nuevo Complejo de Cobre-Terpiridina

Development of Copper Complexes with Antitumor Activity: Synthesis and Characterization of a new Copper-Terpyridine Complex

 

Gianella Facchin(1)*, Natalia Alvarez(1), Rossana Sapiro(2), Marcio Péres-Araujo(3)

(1) Departamento Estrella Campos, Facultad de Química, Universidad de la República, Avda. General Flores 2124, Montevideo, Uruguay (e-mail: *gfacchin@fq.edu.uy, nalvarez@fq.edu.uy).
(2) Facultad de Medicina, Universidad de la República, Avda. General Flores 2125, Montevideo, Uruguay (e-mail: rsapiro@fmed.edu.uy).
(3) Departamento de Química, Centro Politécnico, Universidad Federal do Paraná, Curitiba, PR, Brasil (e-mail: mparaujo@ufpr.br).


Resumen

El objetivo de este trabajo es la síntesis y caracterización de nuevos complejos de Cobre(II) y 2,2':6'2''-terpiridina y la evaluación de su actividad antitumoral, como parte de una investigación de complejos de Cu(II) con actividad citotóxica. La estructura del nuevo complejo [Cu(terpy)(H2O)(SO4)]∙2H2O se caracterizó por espectroscopía infrarroja en estado sólido y en solución acuosa, espectroscopía electrónica, conductimetría y voltametría cíclica. Se realizaron ensayos de lipofilia y de actividad antiproliferativa en células HeLa. Se determinó que el compuesto obtenido presenta un átomo de Cobre(II) coordinado con una molécula de terpiridina y un anión sulfato. En solución acuosa, el anión sulfato es sustituido por moléculas de agua formándose el ion [Cu(terpy)(H2O)3]2+. Los estudios de lipofilia muestran un coeficiente de reparto n-octanol/agua de 1,3, que es similar a los valores encontrados para otros compuestos con actividad biológica. El compuesto presenta actividad antiproliferativa de 25 % de inhibición a 25 µM.

Palabras clave: complejos de cobre, terpiridina, Cu(II), actividad antitumoral


Abstract

The aim of this research is the synthesis and characterization of new Copper(II)-2,2':6'2''-terpyridine complexes, as well as the evaluation of their antitumor activity, as a part of a project on copper complexes with cytotoxic activity. The new complex [Cu(terpy)(H2O)(SO4)]∙2H2O was characterized by infrared spectroscopy in solid state and aqueous solution, electronic spectra, conductimetry and cyclic voltammetry. Besides, its lipophilicity and antriproliferative activity in HeLa cells cultures were assessed. The results show that there is a copper atom in the complex that is coordinated to a terpyridine molecule and a sulphate anion. Aqueous solution behavior indicates that the sulphate anion is replaced by three water molecules being [Cu(terpy)(H2O)3]2+ the resulting ion. Lipophilicity studies show a partition coefficient between n-octanol and water of 1,3, similar to other compounds presenting biological activity. The antiproliferative activity was 25 % at 25 µM.

Keywords: terpyridine, cupper complexes, Cu(II), antitumor activity


 

INTRODUCCIÓN

La química de coordinación de la 2,2':6,2''-terpiridina (Fig. 1) y susderivados ha sido intensamente explorada debido a las propiedadesestructurales, electrónicas, luminiscentes, magnéticas y la reactividad quemuestran los complejos de esta familia de ligandos (Boerner et. al, 2005, Huanget. al, 2005, Ma et. al, 2010, Indumathy et. al, 2007, Wałęsa-Chorabet. al, 2011).

Fig. 1: Esquema de la 2,2':6,2''-terpiridina

Asimismo, este ligando es de particular interés en la búsqueda denuevos complejos metálicos con actividad antitumoral debido a que es capaz deinhibir la topoisomerasa 1, y presenta actividad antiproliferativa frente avarias líneas de células tumorales (Zhao et. al, 2001). Con el objetivo demejorar el perfil farmacológico de este ligando, se utilizó como estrategia lacomplejación del mismo con varios cationes metálicos como Pt(II) (Lo et. al, 2009), Zn(II) (Ma et. al, 2010), Cu(II) (Rajalakshmi et. al, 2011), Co(II) (Indumathy et. al, 2007) entre otros, que han mostrado también actividad antitumoral.

Desde el punto de vista químico, un aspecto a destacar de este ligando esque forma complejos de alta estabilidad, sin ocupar todas las posiciones decoordinación propias del metal (Wałęsa-Chorab et. al, 2011). Estopermite que el ADN interactúe no sólo directamente con el ligando, sino ademásque pueda coordinar con el centro metálico. Por ejemplo se ha probado que loscomplejos de Cu(II) con derivados de terpiridina interaccionan con el ADNmediante hidrólisis, clivaje electrolítico, clivaje fotolítico, intercalación ydaño oxidativo (Zhao et. al, 2001, Uma et. al, 2005, Roy et. al, 2005).

Como parte de nuestros estudios sobre complejos de Cu(II) con actividadantitumoral, en este trabajo se presenta la síntesis y caracterización estructural de un nuevocomplejo de Cu(II)-terpiridina. Asimismo, se determinó la lipofilia delcomplejo y la actividad antiproliferativa en cultivos de células HeLa.

MATERIALES Y MÉTODOS

Síntesis

A una solución 25 mM de CuSO4×5H2O(Fluka, 99%) se le agrega una soluciónetanólica de 2,2':6'2''-terpiridina (Sigma, 98%) 50 mM con agitación (%calc/%exp C15H17CuN3O7S: %C 9,60/9,64, %N41,14/41,37, %H 3,37/3,67).

Caracterizaciónestructural

Espectroscopía infrarroja (FT-IR): Shimadzu IRPrestige-21, en pastillas de KBr (sólido) y enceldas de CaF2 (solución acuosa). Espectroscopía UV-visible:Shimadzu modelo UV-1603. Voltametría cíclicla: AUTOLAB PGSTAT30, electrodo detrabajo y auxiliar de platino, electrodo de referencia un electrodo Ag en uncapilar de Luggin en contacto con el electrolito, atmósfera inerte de N2,velocidad de barrido 0,1 V/s (medición por triplicado a 298 K), electrolitosoporte LiClO4 0,1 M en agua miliQ. Conductividad: soluciones 1mM decomplejo y de sulfato de cobre en un conductímetro Jenway Conductivity Meter 4310 a 22°C.

Lipofiliay actividad antiproliferativa

Lipofilia:P, coeficiente de reparto 1-octanol/agua (determinación de Cu: absorción atómica, AAnalyst 200 Perkin Elmer). Actividad antiproliferativa: cultivos decélulas HeLa (línea celular de cáncer cervical humano), medio DMEM suplementado con suero fetalbovino 10%v/v, en presencia de antibióticos a 37°C en atmósfera húmeda con 5% de CO2, 95% aire, 24 horas de incubación con el complejo.El porcentaje de inhibición de proliferación fue calculado utilizando el métodoestándar de la sulforodamina B (SRB) (Suresh et. al, 2008, Dragonetti et. al,2008).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Caracterización por espectroscopía infrarroja

La Figura 2 presenta el espectro del complejo en estado sólido y en solución, y en la Tabla 1 se presentan las principales bandas y sus asignaciones tentativas. Las bandascorrespondientes a las vibraciones δ(C-C-C) y δ(C-C-N) de laterpiridina aparecen en el rango de 620-770 cm-1 en el espectro delligando libre, sufriendo un corrimiento a 900-990 cm-1 al formarseel complejo, evidenciando la coordinación a través del N-heterocíclico. Tambiénse distinguen las bandas a 509 cm-1 y 437 cm-1 correspondientesa los estiramientos ν(Cu-N) y ν(Cu-O), respectivamente,poniendo de manifiesto la coordinación del metal a la terpiridina a través delos N heterocíclicos y los átomos de O del grupo sulfato. Se observa también la presencia de dos bandas, a 1107 cm-1y 1033 cm-1, provenientes de las vibraciones simétricas yasimétricas del grupo sulfato, respectivamente. La asimetría es consecuenciadirecta de la coordinación de dicho grupo a través de uno de los átomos de O,ya que en la forma iónica del mismo no se observa debido a que los cuatro O delsulfato serían indistinguibles. Hasta la fecha no se ha reportado uncomplejo heteroléptico similar donde el Cu(II) coordine con el anión sulfato ycon la terpiridina.

El espectro IR en solución muestra la pérdida de dicha asimetría,a través de la desaparición de la banda a 1033 cm-1, evidenciando laliberación del sulfato en su forma iónica. Asimismo se observa que las bandascorrespondientes a las vibraciones δ(C-C-C), δ(C-C-N) del complejo en estadosólido se mantienen en solución, lo que confirma que el ligando terpiridina semantiene coordinado (Fig. 2).

Fig. 2: Espectro IR del complejo en estadosólido (a) y en solución acuosa (b).

Caracterización en solución acuosa: espectroscopía electrónica,conductimetría y voltametría

El espectro electrónico del complejo en solución acuosa presenta una banda a 675nm (eM= 83 cm-1.M-1)propia de las transferencias d-d y compatible con una coordinación octaédrica. De acuerdo a esta interpretación, y a los datos obtenidos del espectro IR, se postulaque en solución acuosa el complejo, al disolverse, pierde la molécula desulfato coordinada la cual es sustituida  por una molécula de agua. Las demásposiciones de coordinación que completan el octaedro también son ocupadas pormoléculas de agua, formando una especie [Cu(terpy)(H2O)3]2+.La conductividad del complejo en solución acuosa 1mM fue 202 µS, valor similaral obtenido con una solución acuosa de CuSO4 1mM (213 µS), mostrandola existencia de dos iones en solución.

Tabla 1: Principales Bandas observadas en el espectro IR y suasignación tentativa a diferentes vibraciones moleculares.

Fig.3: Voltamperograma de [Cu(terpy)]2+, en solución acuosa.

El voltamperograma presentado para el compuesto [Cu(terpy)(H2O)(SO4)]∙2H2O en solución acuosa muestra un cambioelectroquímico quasireversible (Fig. 3). El correspondiente al pariónico [Cu(terpy)]2+/[Cu(terpy)]1+ es de 98 mV (calculadoa partir del gráfico y corregido con el patrón [Fe(CN)6]3-medido en las mismas condiciones de trabajo) observándose una disminuciónimporante respecto al par Cu2+/Cu1+ (153 mV) comoconsecuencia de la coordinación de la terpiridina (Bard et. al, 1985).

Lipofiliay estudio de actividad antiproliferativa

Se determinó el coeficiente de reparto octanol/agua (P) obteniéndose un valor de1,3. Este valor,cercano a 1, está dentro de los considerados adecuados para traspasar membranasbiológicas (Gennaro et. al, 2003).

Los porcentajes de inhibición de la proliferación obtenidos son: 22 ± 2 (5 µM) y 25 ± 7 (25 µM), indicando que el complejo presenta actividadantiproliferativa en células HeLa. Estos resultados sugieren que ocurre una"saturación" de los receptores o vías por la que este fármaco ejerce su efecto,ya que aumentar cinco veces la dosis prácticamente no aumenta el porcentaje deinhibición. Dicha actividad es menor que la del Cisplatino (IC50 = 8uM) (Ray et. al, 2007).

CONCLUSIONES

El nuevo complejo caracterizado, [Cu(terpy)(H2O)(SO4)]∙2H2O, sufre sustitución del anión sulfatoen solución acuosa, para dar la especie [Cu(terpy)(H2O)3]2+.

El catión complejo [Cu(terpy)(H2O)3]2+ presenta débil actividad antiproliferativa, volviendo interesante la introducción demodificaciones en el complejo, por ejemplo la formación de compuestos deligandos mixtos, para encontrar complejos con buena actividad antiproliferativa.

AGRADECIMIENTOS

Al Proyecto CAPES/Udelar "Compostos de metais de transição aplicados como metalodrogas" por el apoyo económico. A la Dra. María H. Torre y al Q.F. Sebastián Iglesias (Facultad de Química, UdelaR) por sus contribuciones a este trabajo.

 

REFERENCIAS

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Recibido May. 22, 2012; Aceptado Jun. 27, 2012; Versión final recibida Jul. 16, 2012

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