Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-05T13:43:41Z No. of bitstreams: 1 DissCPPea.pdf: 2905198 bytes, checksum: 275d7295d9622b8450ea88c731d212eb (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T16:11:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCPPea.pdf: 2905198 bytes, checksum: 275d7295d9622b8450ea88c731d212eb (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T16:11:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCPPea.pdf: 2905198 bytes, checksum: 275d7295d9622b8450ea88c731d212eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T16:11:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCPPea.pdf: 2905198 bytes, checksum: 275d7295d9622b8450ea88c731d212eb (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Brazil and the world are passing through demographic changes as consequences of population urbanization, industrialization and advances in science and technology. This process, associated with the transformation of society's quality of life has brought a significant change in the morbidity and mortality profile reducing the occurrence of infectious diseases and increasing incidence of chronic degenerative diseases, like cancer. Cancer is a term used for diseases in which abnormal cells divide without control, and are able to spread and invade other tissues through blood and lymphatic systems. Breast cancer is the second most common cancer in the world and can be considered a cancer with a good prognosis if diagnosed early and treated timely. Treatment of breast cancer has as main objectives to increase survival and improve the quality of life of women. Surgery and radiotherapy are responsible for local control of breast cancer; on the other hand, systemic treatment is made by hormone therapy and chemotherapy. Drugs used in chemotherapy cause resistance and damage to DNA, not only of tumor cells, but also of normal cells. Rosenberg and colleagues in 1964, were responsible for the discovery of antitumor drug to base metals, cisplatin, an effective complex and remains widely used in therapies against various types of tumors, however, despite its effectiveness, also has several side effects. With the limitations of cisplatin, new research has been developed with ruthenium complexes. Ruthenium has some unique properties that can justify their antitumor potential, among them the ability to mimic the iron in connection to many biomolecules, including transferrin and albumin. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effect of four new ruthenium complexes with bipyridine and biphophine ligands: (1) [Ru(SO4)(dppb)(bipy)], (2) [Ru(CO3)(dppb)(bipy)], (3) [Ru(C2O4)(dppb)(bipy)] e (4) [Ru(CH3CO2)(dppb)(bipy)]PF6 on the proliferation of breast tumor cells, MDA-MB-231 and MCF-7, and a non-tumor cell line MCF-10A. The results demonstrated that the compound (4) was more efficient inhibiting proliferation of triple negative breast cancer cells MDA-MB- 231, compared with the non-tumor cell line MCF-10A which was more resistant to the complex. Futhermore, the complex (4) was able to reduce the number and size of colonies, to act in the metastatic cascade inhibiting the adhesion, migration and invasion. The complex (4) also inhibited the secretion of MMP9 and induced apoptosis by increasing the expression of pro-apoptotic genes such as Bax and Caspase-3 and decreasing anti-apoptotic genes Bcl-2 in triple negative breast cancer cells, MDA-MB-231. These results show that the complex (4) has potential antitumor and antimetastatic to breast tumor cells; it might be a good alternative drug for the treatment of cancer. / As mudanças demográficas que o Brasil e o mundo vêm sofrendo são consequências do processo de urbanização populacional, da industrialização e dos avanços da ciência e da tecnologia. Esse processo, associado à transformação na qualidade de vida da sociedade trouxe uma alteração importante no perfil de morbimortalidade diminuindo a ocorrência das doenças infectocontagiosas e aumentando a incidência das doenças crônico-degenerativas, como o câncer. O câncer é um termo utilizado para doenças em que células anormais se dividem sem controle e são capazes de se espalhar e invadir outros tecidos através dos sistemas sanguíneo e linfático. O câncer de mama é o segundo tipo de câncer mais comum no mundo e pode ser considerado um câncer com bom prognóstico se diagnosticado precocemente e tratado oportunamente. O tratamento do câncer de mama tem como objetivos principais aumentar a sobrevida e melhorar a qualidade de vida da mulher. A cirurgia e a radioterapia respondem pelo controle local do câncer de mama, já o tratamento sistêmico é feito por terapia hormonal ou quimioterapia. Os fármacos utilizados na quimioterapia causam danos ao DNA, tanto das células tumorais, como também das células normais e ainda as células tumorais podem se tornar resistentes a esses fármacos. Rosenberg e colaboradores em 1964 foram responsáveis pela descoberta do fármaco antitumoral a base de metais, a cisplatina, um complexo eficaz e ainda muito utilizada em terapias contra vários tipos de tumores, porém, apesar de sua eficácia, apresenta também diversos efeitos colaterais. Com as limitações da cisplatina, novas pesquisas vêm sendo desenvolvidas com complexos de rutênio. O rutênio possui algumas propriedades únicas que podem justificar seu potencial antitumoral, dentre elas, a capacidade de imitar o ferro na ligação a muitas biomoléculas, incluindo a transferrina e albumina. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de quatro novos complexos de rutênio com ligantes bipiridina e bifosfina: (1) [Ru(SO4)(dppb)(bipy)], (2) [Ru(CO3)(dppb)(bipy)], (3) [Ru(C2O4)(dppb)(bipy)] e (4) [Ru(CH3CO2)(dppb)(bipy)]PF6 sobre a proliferação de células tumorais de mama, da linhagem MDA-MB-231 e MCF-7, e da linhagem não-tumoral de mama, MCF- 10A. Os resultados demonstraram que o complexo (4) foi o mais eficaz em inibir a proliferação das células tumorais de mama triplo negativas, da linhagem MDA-MB-231, em comparação com a linhagem não tumoral de mama MCF-10A que se mostrou mais resistente ao complexo. Ainda, o complexo (4) foi capaz diminuir o número e tamanho de colônias, de modificar o citoesqueleto e de atuar na cascata metastática inibindo a adesão, migração e invasão, das células tumorais de mama, da linhagem MDA-MB-231. O complexo (4) inibiu também a secreção de MMP9 e induziu a apoptose aumentando a expressão de genes pró-apoptóticos como Bax e Caspase-3 e diminuindo a expressão genes anti-apoptóticos Bcl-2, nas células tumorais de mama triplo negativas, da linhagem MDA-MB-231. Esses resultados mostram que o complexo (4) possui potencial antitumoral e antimetastático para células tumorais de mama, podendo ser uma nova alternativa de fármaco para o tratamento do câncer.

Esta dissertação consiste de duas partes: Parte I: Descrição teórica suscinta dos fundamentos da cristalografia de raios-X. Parte II: Resolução de quatro estruturas cristalinas, três complexos de rutênio (capítulos V, VI, VII) e um ligante comumente encontrado em complexos de rutênio, o C28H28O2P2. As estruturas resolvidas foram: 1) C28H28O2P2, Mr= 458.48, triclínico, PI a= 5.826(1), b= 8.862(1), c= 12.517(2)&#197, &#945= 100.29(1), &#946= 102.67(1), &#933= 104.22(1)&#176, V= 592.5(3)&#1973, Z=1, Dx=1.285g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 2.00cm-1, F(000)=242, T=296K, Rint=0.01, R=0.031, Rw=0.030 para 1390 reflexões independentes observadas [I&#62 3 &#959 (I)]. Os átomos P estão a 0.126(1)&#197 do plano formado pelo grupo (CH2)4-. Os anéis fenil são planares dentro da margem de erro experimental. Os átomos P têm uma configuração tetraédrica distorcida. 2) PyH[RuCl4(CO)Py], Mr=430.11, monoclínico, P21/n, a= 7.821(1), b= 10.337(3), c= 19.763(3)&#197, &#946=93.07(1)&#176, V= 1595.5(5)&#1973, Z=4, Dx=1.791g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 14.86cm-1, F(000)=843.9, T=296K, Rint=0.03, R=0.062, Rw=0.063 para 1478 reflexões independentes observadas [I&#62 3&#959 (I)]. A estrutura é composta essencialmente por dois planos perpendiculares entre si; um formado pelos quatro átomos de cloro (com ângulo de aproximadamente 90&#176 entre si), o outro pelos grupos Py e carbonila e o átomo de Ru na intersecção destes. O complexo tem carga líquida negativa, sendo necessário a presença do grupo PyH (com carga líquida positiva), para a estabilização do cristal. 3) PyH(RuCl4Py2), Mr= 481.20, monoclínico, P21/n, a= 8.080(7), b= 22.503(7), c= 10.125(6)&#197, &#946= 93.19(6)&#176, V= 1838(2)&#1973, Z=4, Dx= 1.739g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 13.06cm-1, F(000)=959.9, T=296K, Rint=0.03, R=0.038, Rw=0.039 para 1553 reflexões independentes observadas [I&#62 3&#959 (I)]. Esta estrutura é bastante similar com a 2) descrita acima, ou seja, é composta essencialmente por dois planos perpendiculares entre si; um formado pelos quatro átomos de cloro (com ângulo de aproximadamente 90&#176 entre si), o outro pelos dois grupos Py e o átomo de Ru na intersecção destes. Pelo mesmo argumento usado acima, há um grupo PyH (com carga líquida positiva) no cristal. 4) [RuCl2(MeIm)2(CH3OH)(CO)], Mr= 396.24, triclínico, PI, a= 8.609(3), b= 8.060(3), c= 10.581(4)&#197, &#945= 77.78(3), &#946= 88.43(3), &#933= 66.88(3)&#176, V= 740.4(5)&#1973, Z=2, Dx= 1.777g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 12.80cm-1, F(000)=386, T=296K, Rint=0.004, R=0.025, Rw=0.027 para 2489 reflexões independentes observadas [I&#62 3&#959 (I)]. As distâncias e ângulos médios das ligações dos quatro complexos aqui descritos são comparados entre si e com mais quatro complexos no capítulo VII. / This work consists of two parts: Part I: A brief theoretical description of the basic principles of X-ray crystallography. Part II: Resolution of the four crystal structures; three ruthenium compounds (chapter V, VI, VII) and a ligand commonly found in ruthenium complexes, C28H28O2P2. The structures resolved were: 1) C28H28O2P2, Mr= 458.48, triclinic, PI a= 5.826(1), b= 8.862(1), c= 12.517(2)&#197, &#945= 100.29(1), &#946= 102.67(1), &#933= 104.22(1)&#176, V= 592.5(3)&#1973, Z=1, Dx=1.285g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 2.00cm-1, F(000)=242, T=296K, final R=0.031 for 1390 independent observed reflections. The P atoms 0.126(1)&#197 away from plane formed by (CH2)4-. Both phenyl rings are planar to within experimental accuracy. The P atom has a distorced tetrahedral configuration. 2) PyH[RuCl4(CO)Py], Mr=430.11, monoclinic, P21/n, a= 7.821(1), b= 10.337(3), c= 19.763(3)&#197, &#946=93.07(1)&#176, V= 1595.5(5)&#1973, Z=4, Dx=1.791g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 14.86cm-1, F(000)=843.9, T=296K, Rint=0.03, final R=0.062, Rw=0.063 for 1478 independent observed reflections [I&#62 3&#959 (I)]. The structure is essentially composed of two perpendicular planes; one consisting of four chlorine atoms (in a square-planar arrangement), and a second plane composed of Py and carbonyl groups, with the ruthenium atom at intersection of them. The molecules have a net negative charge and the presence of the PyH group (with net positive charge), is necessary for crystal stabilization. 3) PyH(RuCl4Py2), Mr= 481.20, monoclinic, P21/n, a= 8.080(7), b= 22.503(7), c= 10.125(6)&#197, &#946= 93.19(6)&#176, V= 1838(2)&#1973, Z=4, Dx= 1.739g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 13.06cm-1, F(000)=959.9, T=296K, Rint=0.03, final R=0.038, Rw=0.039 for 1553 independent observed reflections [I&#62 3&#959 (I)]. This structures is very similar to that described in 2) above, being essentially composed of two perpendicular planes; one composed of four chlorine atoms (in a square-planar arrangement), and the other composed of two Py groups, with the ruthenium atom at the intersection of them. For the reason given above, there is one PyH group (with positive liquid charge) in the crystal. 4) [RuCl2(MeIm)2(CH3OH)(CO)], Mr= 396.24, triclinic, PI, a= 8.609(3), b= 8.060(3), c= 10.581(4)&#197, &#945= 77.78(3), &#946= 88.43(3), &#933= 66.88(3)&#176, V= 740.4(5)&#1973, Z=2, Dx= 1.777g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 12.80cm-1, F(000)=386, T=296K, Rint=0.004, final R=0.025, Rw=0.027 for 2489 independent observed reflections [I&#62 3&#959 (I)]. In chapter VII, the average inter-atomic distances and angles for the four compounds are compare one with another and with four previously determinate structures.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Estudos mostraram que os complexos de rutÃnio apresentaram menos toxicidade que os fÃrmacos utilizados atualmente. Com isso esses complexos estÃo sendo utilizados como agentes antitumorais, sendo que alguns podem ser fotoativados, podendo ser utilizados em terapia fotodinÃmica. Baseando-se nesses estudos foram utilizados dois complexos de rutÃnio, cis-[Ru(bpy)2(SO3)(NO)](PF6)](A) e cis-[Ru(bpy)2(SO3)(H2O)](B), onde serà comparada a sua aÃÃo devido a diferenÃa do ligante, sabe-se que complexos nitrosilados de rutÃnio estÃo sendo alvo de estudos, devido a aÃÃo do ligante NO em sistemas biolÃgicos. Os experimentos empregando a tÃcnica de eletroforese mostraram a atividade de interaÃÃo/clivagem do complexo com o DNA, somente quando irradiado e dependente da concentraÃÃo dos complexos. Os testes de reatividade com perÃxido de hidrogÃnio, tambÃm mostraram efeitos de clivagem de DNA, na ausÃncia e presenÃa luz. A utilizaÃÃo de inibidores de radicais sugeriu que o mecanismo de interaÃÃo entre os complexos A e B e o DNA à oxidativo, devido a identificaÃÃo de espÃcies oxidativas. A adiÃÃo de NaCl para verificar o mecanismo de interaÃÃo do complexo, permitiu constatar que os dois complexos em estudo fazem interaÃÃes eletrostÃticas com o DNA. Foram utilizados dois ligantes de sulco, que sugeriu a interaÃÃo por sulco maior do complexo A, no entanto nÃo ficou claro se ocorre interaÃÃo tambÃm por sulco menor, e para o complexo B verificou-se que o complexo nÃo apresenta seletividade, podendo se ligar pelos dois sulcos. Os testes de UV mostram mudanÃa nas bandas dos complexos, que pode ser indÃcio de interaÃÃo dos complexos A e B. As anÃlises em coluna de exclusÃo mostram as bandas que indicam interaÃÃo entre os complexos e o DNA. A determinaÃÃo de Kb 1,31 x 105 M-1 (A) e 3,77 x 104 M-1(B) mostraram que os complexos se ligam ao DNA, e estÃo dentro da ordem encontrada para os complexos que apresentam interaÃÃo. O experimento de viscosimetria indicou a ocorrÃncia de interaÃÃo eletrostÃtica entre os complexos. O teste de AFM mostrou que os complexos A e B alteraram a conformaÃÃo do DNA, indicando interaÃÃo. A tÃcnica de EPR mostrou o surgimento de radicais livres, na presenÃa do complexo A e H2O2 mesmo sem irradiaÃÃo. / Studies have shown that the ruthenium complexes have less toxicity than the presently used drugs. Then that complexes are being as antitumor agents, some of which can be photoactivated and can be used in photodynamic therapy. Based on these studies we used two ruthenium complexes, cis- [Ru (bpy)2 (SO3) (NO)] (PF6)] (A) and cis- [Ru (bpy)2 (SO3) (H2O)] (B), where its action will be compared due to the difference in the binder, it is known that ruthenium complex nitrosylated are being studied because of the action of the binder NO in biological systems. The experiments employing electrophoresis showed the activity of interaction / cleavage of the complex with ADN, only when irradiated and dependent on the concentration of the complexes. The reactivity tests with hydrogen peroxide have also shown effects of ADN cleavage in the absence and presence of light. The use of radical inhibitors suggested that the mechanism of interaction between A and B complex and the ADN is oxidative, because oxidative species identification. The addition of NaCl to verify the complex interaction mechanism, allowed to state the two complex under study are electrostatic interactions with the ADN. They used two groove binders, which suggests interaction through the major groove of the complex, however it is unclear whether occurring interaction also a minor groove, and the B complex found that the complex shows no selectivity, may bind by two grooves. UV tests show changes in the bands of the complex, which may indicate complex interaction of A and B. The tests exclusion column show the bands indicating interaction between the complex and ADN. The determination Kb 1.31 x 105 M-1 (A) and 3.77 x 104 M-1 (B) showed that the complexes bind to ADN and are within the range found for the complex to exhibit interaction. The viscosimetry experiment indicated the occurrence of electrostatic interaction between the complexes. The AFM test showed that the complexes A and B changed the conformation of ADN, indicating interaction. The EPR technique showed the appearance of free radicals in the presence of the complex and H2O2 even without irradiation.

O óxido nítrico (NO) é um mensageiro biológico que tem vital importância em muitos processos fisiológicos, tais como o controle cardiovascular, a sinalização neural e a defesa contra microorganismos e tumores. Sua natureza radicalar lhe confere grande reatividade e versatilidade e torna um desafio o entendimento de sua bioquímica. A molécula de NO reage rapidamente com alguns metais de transição e forma compostos estáveis denominados complexos nitrosilos, os quais podem ser utilizados como fonte geradora de óxido nítrico. Neste caso, faz-se necessário o entendimento do comportamento físico-químico desses compostos. No presente trabalho foram sintetizados os complexos: [RuII(terpy)(L)NO]n+ onde o ligante terpy = 2,2:6,2- terpiridina e L = cloreto (Cl-), 2,2-bipiridina (bpy), benzoquinonadiímina (bdqi-COOH) e benzoquinonadiamina (bdcat-COOH). Os estudos fotoquímicos e farmacológicos desses novos compostos do tipo [RuII(terpy)(L)NO]n+ foram feitos em meio aquoso. Os compostos nitrosilos de rutênio sintetizados mostraram fotolabilização do óxido nítrico (NO) sob irradiação em 355 nm com rendimento quântico de 0,14 0,02, 0,47 0,03 e 0,46 0,02 mol eistein-1 para L = bpy, bdqi-COOH e bdcat-COOH, respectivamente, e 0,0065 0,001 mol eistein-1 para irradiação em 532 nm a partir do complexo [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+. O caminho fotoquímico para irradiação em 355 foi descrito envolvendo diferentes etapas de reação. No entanto, apenas um caminho reacional foi mais bem atribuído para a irradiação em 532 nm, envolvendo o mecanismo de transferência eletrônica fotoinduzida. O efeito de vasodilatador ocasionado pelo NO a partir da irradiação do complexo [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ na região do visível foi comparado ao nitroprussiato de sódio (NSP). Os resultados foram bastante semelhantes entre ambas as espécies. Similares estudos farmacológicos foram feitos para o complexo [Ru(NO2)(bpy)(terpy)]+ em meio fisiológico e sob irradiação em 355 nm. O mecanismo fotoquímico descrito para tal composto se baseia na formação de dois fotoprodutos, onde (I) há fotoaquação do fragmento RuII-NO2 produzindo as espécies RuII-H2O e NO2- e uma segunda etapa (II) devido à dissociação homolítica do NO a partir do nitrito coordenado, formando as espécie RuII-OH2 e NO. Baseado no mecanismo fotoquímico, o nitro complexo de rutênio foi incorporado a uma microemulsão água óleo (W/O) e utilizada em estudos de vasodilatação muscular. O tempo observado para o máximo de relaxamento muscular promovido pelo complexo [Ru(NO2)((bpy)terpy)]+ foi de 50 minutos. Todos os complexos nitrosilos de rutênio descritos neste trabalho foram avaliados como doadores de NO encapsulados em matrizes sólidas. Os complexos [RuII(terpy)(L)NO]n+ foram encapsulados em matrizes do tipo sol-gel e silicone e submetidos a irradiação na região do ultravioleta (355 nm) e visível (532 nm). Todos as matrizes mostraram se tratar de material amorfo. A microscopia eletrônica de varredura mostrou partículas com formas irregulares, com tamanho de 1000 m para ambas as matrizes e distribuição homogênea. A fotólise das matrizes encapsuladas com complexos nitrosilos de rutênio foram imersas em solução tampão pH = 7,40 e a 37,0 0C. A cinética de liberação de NO a partir desses sistemas mostrou ser do tipo primeira ordem . / Nitric oxide (NO) is a biological messenger. It has been implicated in many physiological processes, including cardiovascular control, neuronal signaling, and defence against microorganism and tumors. Its radicalar nature gives it great reactivity and versatility, and makes the knowledge of its biochemistry a challeng. The NO molecule reacts fast with some transition metal resulting stable compounds named nitrosyl complexes that can be used as nitric oxide producers. For such use, it is necessary a good understanding of the physical-chemical behavior of these complexes. In the present work, the following complexes were synthesized: [RuII(terpy)(L)NO]n+ where terpy = 2,2:6,2 - terpyridine and L = chloride (Cl- ), 2,2 -bipiridine (bpy), benzoquinonediimine (bdqi-COOH) e benzoquinonediamine (bdcat-COOH). The compounds were isolated and characterized by elementary analysis, by spectroscopy (UV-visible, infrared, and fluorescence), HPLC, electrochemical techniques (cyclic and differential pulse voltammetry) and spectroeletrochemistry. Infrared spectroscopy has show band at 1850 cm-1 1960 cm-1 region attributed, to nNO stretching. The oxidation state for benzoquinone ligands were also characterized by this technique and shows band at 1700 cm-1 and 1280 cm-1, for L = bdqi-COOH and bdcat-COOH species, respectively. UV-visible spectra have displayed bands in the ultraviolet region originated by p®p* transition of the unsatured ligands and bands in 350 - 380 nm region characterized as MLTC due dp(RuII)®p*(NO+) transition. The [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ spectrum has also shown the MLTC band in 510 nm due the dp(RuII)®p*(bdqi-COOH) transition. Electrochemical experiments have revealed two processes in the nitrosyl ligand: NO+/NO0 e NO0/NO-. The different nitrosyl redox potential depends on the inductive effects of ligand L. The complexes were irradiated in a Nd:YAG laser flash photolysis apparatus at ultraviolet (355 nm) and visible (532 nm) irradiation. During the irradiation the NO liberation was measured in situ by amperometry, and the solution spectral change was verified by UV-visible spectroscopy. The amperometric detection was done by a NO sensor electrode (NOmeter), which data were the base to calculate the quantum yields of NO liberation (fNO). For all complexes, fNO were determined in 355 nm light irradiation. The photochemical pathway at 355 nm light irradiation was described as a differents photochemical mechanism. The photochemical mechanism for NO releasing by [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ complex under 532 nm light irradiation involves an intramolecular photoinduced electron transfer. Biological studies showed that [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ complex can be considered a promising drug. Their vasodilatation action is similar to sodium nitroprusside (SNP) and cytotoxic action diminishi 74 % for celular viability for metastatic cell.

O óxido nítrico (NO) é um versátil agente biológico, atuando em diversas partes do organismo, tais como cérebro, artérias, sistema imunológico, fígado e pulmões. Alterações nos níveis basais de NO são relacionadas a causas de diversas doenças como hipertenção, câncer, doença de Raymond´s e agregação plaquetária. Visando suprir tal deficiência, mostrou-se de grande valia a obtenção de fármacos capazes de liberar quantidades significativas de NO e de maneira controlada. Uma das possibilidades é o uso de compostos de coordenação, com centro metálico rutênio coordenado ao ligante nitrosil, os quais possuem como característica liberação de NO por estímulo externo. Neste trabalho foram estudados as propriedades químicas, fotoquímicas, farmacológicas e tumoricidas do complexo trans-[RuC(MAC)NO]2+, onde MAC é 1,4,8,11-tetraazaciclotetradecano (cyclam) ou 1,4,8,12-tetraazaciclopentadecano ([15]aneN4), na presença do fotossensibilizador [Ru(NH3)5pz]2+. Os estudos fotoquímicos mostraram que o fotossensibilizador utilizado, [Ru(NH3)5pz]2+, possui tempo de vida no estado excitado de 113 ps, e apresenta processos de transferências eletrônicas e de energia fotoinduzida com o oxigênio molecular, gerando espécies reativas de oxigênio (EROS) como oxigênio singlete e ânion superóxido. Na presença do complexo macrocíclico trans-[RuC(MAC)NO]2+ a irradiação luminosa de [Ru(NH3)5pz]2+ na região do visível proporciona trasferência eletrônica fotoinduzida entre o fotosenssibilizador e o complexo nitrosilo com concomitante formação de NO. O rendimento quântico de NO (NO) é dependente do meio e é de cerca de 10-4 Einstein.mol.cm-1 em meio aquoso sob argônio e 10-2 Einstein.mol.cm-1 em meio oxigenado. Os estudos farmacológicos mostraram que a mistura proposta, em tampão fosfato pH 7,4, promoveu 75% de dilatação em musculatura de aorta pré-contraída com KC enquanto que, quando incorporados em sistemas carreadores de fármacos como emulsão óleo-em-água, HEG gel e membrana sol-gel, promoveram 40%, 35% e 35% de dilatação, respectivamente. A via vasodilatadora foi detectada como sendo pela ativação da GMPc (guanosina monofosfato cíclica), através da quantificação da concentração de cálcio citosólico. Os estudos das atividades anti-tumorais com os complexos doadores de NO foram realizados com linhagens celulares do tipo B16F10, Melan A, HL-60 WMs e Jurkat. Estes experimentos mostraram redução da viabilidade celular dos melanomas entre 50% e 75%, não apresentou ação em células normais (MelanA), mostrando-se seletivos ás células neoplasicas; e 95% de redução da viabilidade celular das células leucêmica (HL-60). Os resultados obtidos e descritos neste trabalho permitem vislumbrar que o uso de espécies doadoras de NO e oxigênio singlete possam ser utilizados no futuro em terapia clínica. / Nitric oxide (NO) is a multipurpose biological agent that shows important role in brain, arteries, immunological system, liver and lungs. The NO basal level alterations have correlation with several diseases as hypertension, cancer, Raymonds disease and platelet aggregation. Aiming supply this deficient NO level, it was necessary propose new compounds that can release NO at controlled manner. One of the possibilities is utilize nitrosyl ruthenium complexes that have ability to release NO under external stimulus. In this work we have studied, the chemical, photochemical, pharmacological and anti-tumoral properties of the trans-[RuC(MAC)NO]2+ complex, were MAC is 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane (cyclam) or 1,4,8,12-tetraazacyclopentadecane ([15]aneN4), in the presence of the sensitizer [Ru(NH3)5pz]2+. The photochemical studies of [Ru(NH3)5pz]2+ complex showed excited state lifetime of 113 ps and presented photoinduced electron and energy transfer with oxygen resulting in reactive oxygen species (ROS) generation as singlet oxygen and superoxide anion. In the presence of trans-[RuC(MAC)NO]2+ complex, the visible light irradiation of [Ru(NH3)5pz]2+ causes photoinduced electron transfer between the photosensitizer and the nitrosyl ruthenium complex resulting NO generation. The quantum yield (NO) is milieu dependent and showed 10-4 Einstein.mol.cm-1 in inert atmosphere and 10-2 Einstein.mol.cm-1 in aerated aqueous solution. The pharmacological studies showed that the proposed mixture in phosphate buffer, under visible irradiation, induce 75% of relaxation in aorta pre-contracted with KC while this system incorporated into drug delivery system as water-in-oil emulsion, HEG gel and sol-gel membrane, the nitric oxide generated induced 40%, 35% and 35% of relaxation, respectively. The quantification of cytosolic calcium concentration, using confocal image, showed that vasodilatation pathway observed was via cGMP (cyclic guanosine monophosphate) activation. The anti-tumoral studies using NO donors were carried out for B16F10, Melan A, HL-60, WMs and Jurkat cells. Those experiments showed decrease from 50% to 75% of cell viability of tumor cells and no toxicity in melanoma cells and 95% of reduction of leukemic cells (HL-60). The obtained results described in this work permit to glimpse that the use of NO donor species and singlet oxygen maybe is a useful tool in the future in clinical therapy.

Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), mais de um bilhão de pessoas estão infectadas com uma ou mais doenças tropicais endêmicas encontradas especialmente entre as populações pobres da África, Ásia e América Latina. Nos últimos 25 anos, apenas 1% de todos os medicamentos desenvolvidos no mundo foram destinados ao tratamento de doenças tropicais, como a doença de Chagas. A doença de Chagas é causada por um protozoário intracelular, o Trypanosoma cruzi, e atualmente apenas dois compostos tem sido empregados para tratamento etiológico da doença de Chagas: nifurtimox e benznidazol. Entretanto, ambos os compostos apresentam considerável toxicidade sistêmica. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver complexos híbridos de rutênio, com potencial atividade tripanocida, que possam atuar com maior eficácia em sítios biológicos específicos do Trypanosoma cruzi e com reduzida toxicidade sistêmica. Para tal efeito, moléculas com conhecida atividade microbicida como derivados aminoglicosídeos, óxido nítrico e benznidazol foram coordenados a complexos de rutênio originando as espécies Ru(desoxiestreptamina), Ru(neamina), cis-[Ru(bpy)2(Bz)(NO)](PF6)3 e cis-[Ru(NO2)(bpy)2(Bz)]PF6. Os complexos foram caracterizados por espectroscopia de absorção no UV-vis e FTIR, espectrometria de massa, análise elementar, voltametria cíclica e voltametria de pulso diferencial. Nossos estudos sugerem que os complexos Ru(desoxiestreptamina), Ru(neamina), cis-[Ru(bpy)2(Bz)(NO)](PF6)3 e cis-[Ru(NO2)(bpy)2(Bz)]PF6 apresentam propriedades químicas que suportam o sucesso da coordenação dos ligantes ao íon metálico rutênio(II) ou (III). Dentre todos os compostos estudados, cis-[Ru(NO2)(bpy)2(Bz)]PF6, apresentou maior potência tripanocida desprovida de citotoxicidade, a julgar pelos estudos in vitro. IC50 foi ao redor de 0,24 ?mol.L-1, o que é 47 vezes menor do que a droga comumente usada em tratamento de Doença de Chagas. Isto determinou avaliação in vivo, no que foi observado aumento da sobrevida dos animais infectados com tripomastigotas, para 60 dias. Os estudos desenvolvidos com complexos de rutênio no presente trabalho reafirmam o sucesso na obtenção de tais complexos inicialmente propostos, implementando importantes informações e perspectivas no que diz respeito a complexos nitrosilos de rutênio e seus potenciais terapêuticos na doença de Chagas. / Ru(bpy)2(Bz)(NO)](PF6)3 and cis-[Ru(NO2)(bpy)2(Bz)]PF6 complexes. The compounds were characterized by UV-vis absorption spectroscopy, FTIR, mass spectrometry, elemental analysis, and cyclic voltammetry and differential pulse voltammogram. The chemical characterization presented in this work gave evidencie that support the coordination of biological ligand in ruthenium ion such as in Ru(desoxiestreptamina), Ru(neamina), cis-[Ru(bpy)2(Bz)(NO)](PF6)3 and cis-[Ru(NO2)(bpy)2(Bz)]PF6 complexes. Subsequently, in vitro and in vivo studies have been conducted evaluating the cytotoxicity and trypanocidal activity of the ligands and ruthenium complexes. In vitro analysis suggested us that ruthenium complexes are greatly effective against T. cruzi. Among all complexes synthesized cis-[Ru(NO2)(bpy)2(Bz)]PF6 showed higher in vitro trypanocidal activity, which has determined the in vivo assays with this compound. IC50 was around 0,24 ?mol.L-1, which is 47 times less than usual drugs used in Chagas diseases treatment. This was performed using animals infected with T. cruzi in trypomastigote form, animal survivals until 60 days. The studies developed for ruthenium complexes reaffirm the success in obtaining of the complexes originally proposed, implementing important information and perspectives regarding the nitrosyl ruthenium complex and its therapeutic potential in Chagas disease.

Les complexes polyazaaromatiques de RuII sont conçus et étudiés pour être exploités dans<p>de nombreux domaines. Dans, le présent travail, nous avons combiné l’utilisation conjointe de ces<p>complexes et de biomolécules en vue de leur utilisation dans différents domaines liés à la biologie.<p>Les trois premiers chapitres sont consacrés à l’étude de la photoréaction entre les complexes<p>[Ru(TAP)3]2+ et [Ru(TAP)2(phen)]2+ en présence des acides aminés tryptophane et tyrosine. Ces<p>études ont permis d’améliorer la compréhension des processus photo-induits entre le complexe<p>de RuII et le tryptophane, menant notamment à la mise en évidence d’une réaction de fuite au<p>transfert d’électron en retour entre les deux espèce radicalaires photo-produites. Cette réaction a<p>pu être identifiée comme étant le processus de dimérisation de deux unités tryptophanes. Cette<p>dimérisation ainsi que la formation de double photo-adduit impliquant deux tryptophanes et un<p>complexe de RuII ont été mises en évidence et étudiées en utilisant un support oligonucléotidique<p>double brin sur lequel sont attachées les espèces réactives.<p>Le quatrième chapitre concerne l’étude d’un conjugué formé entre le complexe de RuII ,<p>[Ru(TAP)2(phen)]2+, et le peptide de transfection TAT. La photoréactivité de cette entité a<p>été examinée et confirmée en présence de l’acide aminé tryptophane et de la base guanine. Pour<p>cette dernière, une étude plus poussée a été réalisée afin de caratériser au mieux l’interaction<p>existant entre le conjugué Ru-TAT et un oligonucléotide comportant une guanine. Cette étude<p>rassemble des observations expérimentales et une approche théorique par modélisation moléculaire.<p>Le cinquième chapitre consiste en l’étude du comportement photophysique du complexe<p>[Ru(TAP)2(pytz)]2+ sous illumination en présence de la base guanine. Cette étude vise à déterminer<p>si ce complexe possède les qualités d’agent photo-oxydant satisfaisantes pour envisager<p>son ancrage sur diverses biomolécules. L’étude a permis de montrer que l’utilisation du ligand pytz<p>comme point d’ancrage du complexe de RuII est partiellement compromise à cause de l’instabilité<p>du complexe sous illumination.<p>Le sixième et dernier chapitre résume les efforts effectués dans le cadre de la synthèse d’un<p>complexe de RuII ,le [RuII(phen”-ODN)3] devant mener à la formation de réseaux tridimensionnels<p>mixtes ADN-complexes. Bien qu’une caractérisation complète de ce produit n’ait pu être réalisée,<p>certaines mesures indiquent que ce complexe pourrait avoir été obtenu. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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La thérapie photodynamique (PDT) est utilisée actuellement pour traiter certains cancers accessibles par irradiation laser. Son principe repose sur l'action combinée de la lumière et d'un principe actif nommé photosensibilisant (PS). La molécule photosensible génère des espèces réactives de l'oxygène sous l'action d'un rayonnement spécifique. Ces espèces sont fortement réactives et entrainent la mort des cellules alentour. Plusieurs facteurs limitent cependant l'efficacité de ce traitement. Dans cette optique, l'encapsulation d'un PS de seconde génération, le Foscan®, a conduit à la formation de nanoparticules qui ont été caractérisées et dont l'effet PDT a été étudié sur des cellules gliomales C6. Les nanoparticules présentent l'avantage de contrôler la solubilité du système, d'affiner le ciblage des traitements et de pouvoir adapter les doses de traitement. Le confinement du PS au sein de la nanoparticule peut permettre de réduire des effets secondaires et d'augmenter la concentration en principe actif au sein des tissus tumoraux. Par la suite, des nanoparticules chargées en complexes de ruthénium(II) ont été caractérisées. Ces complexes présentent des propriétés optiques adéquates pour de telles applications. De plus, une excitation biphotonique est réalisable, permettant d'augmenter la sélectivité et la profondeur du traitement. Des études préliminaires de l'effet PDT par excitation biphotonique ont été effectuées. / Photodynamic therapy (PDT) is currently used to treat certain cancers accessible by laser irradiation. Its principle is based on the combined action of light and a drug called photosensitizer (PS). The photosensitive molecule generates reactive oxygen species through the action of a specific radiation. These species are highly reactive, entailing the death of surrounding cells. However, several factors limit the effectiveness of this treatment. In this context, the encapsulation of a second-generation PS, Foscan®, led to the formation of nanoparticles that have been characterized and whose PDT effect was studied on C6 glioma cells. The nanoparticles have the advantage of controlling the solubility of the system, better targeting of treatment and to adjust the dose of treatment. Containment of the PS inside nanoparticles can reduce side effects and increase the concentration of active drug in tumor tissues. Thereafter, the nanoparticles loaded with ruthenium(II) complexes have been characterized. These complexes show optical properties suitable for such applications. In addition, a two-photon excitation is possible, improving the selectivity and increasing the depth of treatment. Preliminary studies of the effect of PDT photon excitation were performed.

Este trabalho investigou a influência das propriedades estéricas e eletrônicas de ligantes ancilares em complexos do tipo [RuCl2(PR3)3] e [RuCl2(PR3)xLy], onde R = p-toluil e L = piperidina, N-butilamina e isonicotinamida, em reações de polimerização via metátese por abertura de anel (ROMP) e de copolimerização via metátese por abertura de anel (ROMCP) de norborneno (NBE) e norbornadieno (NBD). O objetivo foi observar como o efeito estéreo (dado em função do ângulo de cone, &theta;) e eletrônico (dado em função de pKa) da PpTol3 pode influenciar a reatividade em ROMP e ROMCP quando está sozinha ou combinada com amina. <br /> O complexo [RuCl2(PpTol3)3] (1) produziu rendimentos melhores que 70% por 10 min a 23 &deg;C, com Mw na ordem de 104 g.mol-1 e IPD de 2,2. O melhor rendimento obtido quando o complexo [RuCl2(PpTol3)2(pip)] (2) é utilizado foi observado nas reações por 30 min a 50 &deg;C (80,2%) com Mw de 1,5 x 105 g.mol-1. IPD de 2,0 foi obtido com 2 por 60 min a 23 &deg;C. O complexo 2 demonstrou ser mais reativo que o complexo 1 nas reações de ROMP de NBD, com rendimento de 60,1% por 60 min a 50 &deg;C. O impedimento estéreo de PpTol3 em 1, provavelmente é o responsável pelo melhor desempenho com NBE, com um período de indução mais curto para iniciar a ROMP. Por outro lado, o sinergismo amina&rarr;Ru&rarr;olefina deve contribuir para a ativação de NBD com 2. <br /> Os rendimentos para poliNBE com os complexos contendo N-butilamina e isonicotinamida foram de 68 e 35%, respectivamente, por 60 min a 50 &deg;C, isso mostra que a atividade catalítica para estes complexos sobrepõe o baixo ângulo de cone da Nbutilamina e a capacidade de retrodoação da isonicotinamida. Os rendimentos para o poliNBD foram de 30,9 e 9,1, respectivamente. <br /> As reações de copolimerizações com NBE e NBD (ROMCP) foram realizadas com uma quantidade fixa de NBE ([NBE]/[Ru] = 5000) e diferentes concentrações de NBD ([NBD]/[Ru] = 1000, 2000 ou 3000), por 60 min a 50&deg;C. Para ambos os complexos 1 e 2, os rendimentos foram acima de 80% quando aumentou-se a [NBD] e os materiais poliméricos apresentaram microestruturas lisas. Os valores de Tg (acima de 60 &deg;C) obtidos quando o complexo 1 foi utilizado, sugerem a presença de NBD nas cadeias poliméricas. Com o complexo 2, os valores de Tg foram entre 33 e 37 &deg;C, indicando a possibilidade de polimerização apenas do NBE. / This study investigated the influence of steric and electronic properties of ancillary ligands in complexes of the type [RuCl2(PR3)3] and [RuCl2(PR3)xLy], with R = p-tolyl and L = piperidine, N-butylamine and isonicotinamide, for ring-opening metathesis polymerization (ROMP) and ring-opening metathesis copolymerization of norbornene (NBE) and norbornadiene (NBD). The aim was to observe how the steric (in terms of the cone angle, &theta;) and electronic (in terms of pKa) effects of PpTol3 can tune the reactivity in ROMP and ROMCP when alone or combining with an amine. <br /> The [RuCl2(PpTol3)3] complex (1) produced yields better than 70% for 10 min at 23 &deg;C, with Mw in the order of 104 g.mol-1 and PDI of 2,2. The best yields obtained when the complex [RuCl2(PpTol3)2(pip)] (2) was used was observed in the reactions 30 min at 50 &deg;C (80%), with Mw of 1.5 x 105 g.mol-1. PDI of 2.0 was obtained with 2 for 60 min at 23 &deg;C. The complex 2 proved to be more reactive than complex 1 for ROMP of NBD, with yield of 60.1% for 60 min at 50 &deg;C. The steric hindrance of PpTol3 in 1 probable provided the difference in the reactive for NBE, with a short induction period to initiate the ROMP. However, the amine&rarr;Ru&rarr;olefin synergism in 2 probable contributed to the better activation of NBD. <br /> The yields for polyNBE with the N-butylamine and isonicotinamide derivative complexes were 68 and 35%, respectively, for 60 min at 50 &deg;C., it shows that the catalytic activity of these complexes to overlap the low cone angle of the N-butylamine and the ability of the backdonation of the isonicotinamide. Proceeds to poliNBD were 30.9 and 9.1, respectively. <br /> Copolymerizations with NBE and NBD (ROMCP) were performed with a fixed quantity of NBE ([NBE]/[Ru] = 5000) and different concentrations of NBD ([NBD]/[Ru] = 1000, 2000 or 3000), for 60 min at 50 &deg; C. The yields were better than 80% when increasing the [NBD] and the polymeric materials showed smooth microstructures. The obtained Tg values (60 &deg;C) obtained when the complex 1 was used, indicated the presence of NBD in the polymer chains. With the complex 2, the Tg values were in the range of 33 - 37 &deg;C, indicating the possibility of polymerization of only NBE.