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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-01102022-174301


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
BERTINI, BENEDETTA
URN
etd-01102022-174301
Titolo
Nuove molecole di Au(I) con potenziale azione citotossica. Sintesi, caratterizzazione e valutazione degli effetti biologici
Dipartimento
CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
Corso di studi
CHIMICA
Relatori
relatore Dott. Pratesi, Alessandro
Parole chiave
  • metals
  • gold compound
  • Au(I)
  • AFETT
Data inizio appello
28/01/2022
Consultabilità
Completa
Riassunto
Questo lavoro di tesi è incentrato sulla sintesi, caratterizzazione e studio di complessi metallici come possibili agenti antitumorali. In particolare, sono stati studiati i complessi di oro aventi stato di ossidazione +1. Tali molecole, oltre ad essersi dimostrate capaci di alterare il sistema redox cellulare tramite inibizione della tioredossina reduttasi, possono anche essere facilmente funzionalizzabili per poter essere accoppiate ad altre molecole di differente natura e con differenti funzioni.
Più precisamente, tutto il lavoro prende origine dallo studio di Auranofin [2,3,4,6-tetra-o-acetil-L-tio-β-D-glico-piranosato-S-(trietilfosfina)-oro(I)] (AF), un potenziale farmaco antitumorale, ad oggi utilizzato per curare l’artrite reumatoide. AF è inoltre caratterizzato da due parti strutturali diversificate, una funzionale, il tiozucchero, e una biologicamente attiva, l’oro trietilfosfina. Questa differenza strutturale ci ha permesso di costruire nuove molecole nelle quali è stata variata una delle due parti di AF, mantenendo inalterata l’altra, valutandone poi i cambiamenti delle proprietà della molecola.
Con tali presupposti è stato sintetizzato il primo complesso di Au(I), denominato AFETT, mantenendo inalterata la parte strutturale del farmacoforo, ovvero [AuPEt3]+, sostituendo invece lo zucchero con un residuo etil tiosalicilato. AFETT mira, pertanto, a coniugare l’azione citotossica dell’oro trietilfosfina con l’attività antinfiammatoria dell’etil tiosalicilato. In questo caso, nota la potenzialità antiproliferativa del farmacoforo, la novità di questa molecola risiede nella possibile riduzione dei processi infiammatori dovuti sia della massa tumorale stessa, ma anche innescati dai trattamenti chemioterapici.
Successivamente, la seconda variazione è stata quella di cambiare il farmacoforo, mantenendo il tiozucchero, necessario a conferire alla molecola la giusta lipofilicità e capacità di accumulo cellulare. Quindi, la frazione [AuPEt3]+ è stata sostituita con alcuni Au(I)-NHC, già studiati nel laboratorio e opportunamente modificati. La scelta del farmacoforo è ricaduta sui complessi metallo-NHC grazie alla loro elevata stabilità, che è spesso maggiore di quella dei corrispondenti complessi metallici con ligandi fosfinici.
Inoltre, l’introduzione nel complesso della funzionalizzazione antracenilica è servita per poterne seguire, tramite microscopia di fluorescenza, la localizzazione cellulare e lo sperato differente uptake tra cellule sane e tumorali.
La parte funzionale del tiozucchero in tal caso è stata mantenuta, in modo che la sua coordinazione risulti determinante per aumentare la selettività del farmaco verso le cellule tumorali rispetto a quelle sane. Le cellule cancerose hanno infatti un metabolismo più accelerato e richiedono più glucosio per rimanere vitali. Si sfrutta così una sorta di selettività indiretta.
Tutti i composti ottenuti sono stati poi caratterizzati in soluzione tramite analisi elementare, 1H e 31P NMR, HR-ESI-MS e UV-vis.
Infine, i coniugati sono stati studiati in vitro sia per la reattività verso biomolecole modello, sia per la loro attività antiproliferativa nei confronti di linee cellulari di cancro ovarico quali A2780 e loro varianti resistenti.


This thesis work is focused on the synthesis, characterization, and study of metal complexes as possible anticancer compounds. In particular, gold complexes having an oxidation state +1 were studied. These molecules present a proven ability to alter the cellular redox system by inhibiting the thioredoxin reductase, and they can also be easily functionalized to be coupled to other molecules of different nature and with different functions. More precisely, the work originates from the study of Auranofin [2,3,4,6-tetra-o-acetyl-L-thio-β-D-glyco-pyranosate-S- (triethylphosphine) -gold(I)] (AF), a potential anticancer drug currently used to treat rheumatoid arthritis. AF is characterized by two diversified structural parts, a functional one, the thio-sugar, and a biologically active one, the gold-triethylphosphine. The structural difference allowed to build new molecules in which one of these two parts of AF has been varied, keeping the other unchanged, then evaluating the variations in the molecule's properties.
With these assumptions, the first Au(I) complex, called AFETT, was synthesized, keeping the structural part of the pharmacophore unchanged, that is [AuPEt3]+, but replacing the sugar with an ethyl thiosalicylate residue. AFETT, therefore, aims to combine the cytotoxic action of gold triethylphosphine with the anti-inflammatory activity of ethyl thiosalicylate. In this case, considering the antiproliferative potential of the pharmacophore, the novelty of this molecule lies in the possible reduction of inflammatory processes due both to the tumor mass itself and triggered by chemotherapy treatments.
Subsequently, the second variation consisted in changing the pharmacophore, maintaining the thio-sugar necessary to give the molecule the right lipophilicity and cellular storage capacity. Thus, the [AuPEt3]+ moiety was replaced with some Au(I)-NHCs, already studied in our group and then suitably modified. The choice of the pharmacophore fell on the metal-NHC complexes due to their high stability, which is often more significant than that of the corresponding metal complexes with phosphine ligands. In addition, the introduction of anthracenyl functionalization into the complex was helpful to follow through fluorescence microscopy the cellular localization and the different hoped-for uptake between healthy and tumor cells. The functional part of the thio-sugar, in this case, has been maintained so that its coordination is decisive for increasing the selectivity of the drug towards cancer cells compared to healthy ones. Cancer cells have a more accelerated metabolism and require more glucose to remain viable. A sort of indirect selectivity is thus exploited.
The obtained compounds were then characterized in solution by elemental analysis, 1H and 31P NMR, HR-ESI-MS, and UV-vis. Finally, the conjugates were tested in vitro for their reactivity towards model biomolecules and their antiproliferative activity against ovarian cancer cell lines such as A2780 and their resistant variants.
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