Ispitivanje antimikrobne i antioksidativne aktivnosti paladijum(II) kompleksa

Abstract

Uvod: Osnovni cilj doktorske disertacije je bio sinteza kompleksa paladijuma(II) sa različitim azot i selen donorskim ligandima i ispitivanje njihove antimikrobne, antibiofilm, antioksidativne aktivnosti, interakcije sa molekulom DNK, genotoksična i antitumorska aktivnost. U eri mikrobne rezistencije, navedena istraživanja su imala za cilj pronalaženje antimikrobnog leka sa širim spektrom delovanja koji će imati minimum neželjenih efekata. Od medicinskog značaja je i pronalaženje potencijalnog antitumorskog leka. Materijal i metode: Prikazana je sinteza i karakterizacija 7 kompleksa Pd(II) sa različitim azot i selen donorskim ligandima, standardnim analitičkim metodama. Antimikrobna aktivnost je ispitivana mikrodilucionom metodom sa resazurinom, a antibiofilm aktivnost na formiranom biofilmu, metodom sa kristal violetom. Korišćen je širok spektar različitih mikroorganizama (Gram-pozitivne, Gramnegativne bakterije, kvasci, filamentozne gljive), pri čemu se vodilo računa da su podjednako zastupljeni standardi i izolati, naročito patogeni. Za ispitivanje antioksidativne aktivnosti korišćen je test kapaciteta neutralisanja DPPH radikala. Interakcije nagrađenih kompleksa sa CT-DNK praćene su apsorbcionom i fluorescentnom metodom kao i merenjem viskoznosti rastvora, dok su interakcije sa BSA ispitivane fluoroscentnom metodom. Izvršena je simulacija molekula doking metodom. Genotoksična aktivnost kompleksa Pd(II) u kultivisanim humanim limfocitima ispitivana je korišćenjem Komet testa. Citotoksična aktivnost novosintetisanih jedinjenja je ispitivana pomoću MTT kolorimetrijske tehnike. Rezultati: Testirani azot-donorski ligandi i odgovarajući kompleksi Pd(II) pokazali su selektivnu i ograničenu antimikrobnu aktivnost. Kompleksi Pd(II) sa selen donorskim ligandima, C5 i C7 pokazali su najznačajniju aktivnost prema bakteriji Pseudomonas aeruginosa, pri čemu su aktivnosti bile bolje u odnosu na pozitivnu kontrolu. Aktivnosti bolje ili u rangu pozitivnih kontrola pokazuje i kompleks C5, na filamentoznim gljivama Trichoderma viridae ATCC 13233 i vrstama roda Aspergillus, kao i kompleks C7 na biofilmu P. aeruginosa. Značajnu antioksidativnu aktivnost Pd(II) kompleksa sa azot-donorskim liganadima pokazuje samo S4, dok se od kompleksa Pd(II) sa selen donorskim ligandima značajno ističe C6 kompleks. Ispitivani kompleksi Pd(II) umereno interaguju sa molekulom CT-DNK i BSA, nešto veći afinitet pokazuju prema molekulu BSA. Selen donorski kompleksi Pd(II) su pokazali veći stepen interakcije u odnosu na azot donorske komplekse Pd(II). Podjednako su zastupljeni „minor groov“ i interkalacija kao načini vezivanja sa molekulom CT-DNK. Najveći genotoksični efekat pokazuje kompleks S7, a najmanji S5. Kompleks C6 je pokazao najznačajniju antitumorsku aktivnost. Zaključak: U vremenu rasta mikrobne rezistencije i stope oboljevanja od malignih bolesti, pronalazak potencijalnog leka sa malo sporednih efekata i širokog spektra dejstva je cilj brojnih istraživačkih grupa širom sveta. Ovo in vitro istraživanje izdvaja kompleks S5 kao najmanje genotoksičan, sa izrazitom antimikrobnom aktivnošću prema određenim mikroorganizmima, i kompleks S6 sa izrazitom antioksidativnom i citotoksičnom aktivnošću. Shodno tome, istraživanja za oba kompleksa su opravdana i podstiču nastavak istraživanja u oblasti primene kompleksa metala kao lekova.

Introduction: The main goal of the doctoral dissertation was the synthesis of the palladium(II) complexes with different nitrogen and selenium donor ligands and examining their antimicrobial, antibiotic, and antioxidant activities, interactions with DNA molecules, genotoxic and antitumor activity. In an era of microbial resistance, the research cited was aimed at finding an antimicrobial drug with a wider range of effects that would have minimal side effects. It is also of medical importance to find a potential antitumor drug. Materials and methods: Standard analytical methods show the synthesis and characterization of 7 Pd(II) complexes with different nitrogen and selenium donor ligands. Antimicrobial activity was tested by a microdilution method with resazurin, and antibiofilm activity was tested on the formed biofilm, a method with crystal violet. A wide range of microorganisms (Grampositive, Gram-negative bacteria, yeasts, filamentous fungi) were used, ensuring that standards and isolates were equally represented, especially pathogens. A test of the capacity to neutralize DPPH radicals was used to test antioxidant activity. Interactions of synthesized complexes with CT-DNA were examined using the absorption and fluorescent method as well as measuring the viscosity of the solution, while interactions with BSA were examined using a fluorescent method. A simulation of the docking molecules was performed. The genotoxic activity of complexes Pd(II) in cultivated human lymphocytes was tested using Komet tests. Cytotoxic activity of newly synthesized compounds was tested using an MTT colourimetric technique. Results: Tested nitrogen donor ligands and corresponding Pd(II) complexes showed selective and limited antimicrobial activity. Complexes Pd(II) with selenium donor ligands, C5 and C7 showed the most significant activity towards the bacterium Pseudomonas aeruginosa, where activities were better than the positive control. Activities better or in the rank of positive controls are shown in the case of C5 complex, on the filamentous fungus Trichoderma viridae ATCC 13233 and the species of Aspergillus, as well as in the case of the C7 complex on the biofilm P. aeruginosa. Significant antioxidant activity of the Pd(II) complexes with nitrogen donor ligands exhibits only C4, while the C6 complex of the Pd(II) complexes with selenium donor ligands is significantly highlighted. The examined Pd(II) complexes moderately interact with the CT-DNA and BSA molecules, with a slightly higher affinity towards the BSA molecule. Selenium donor Pd(II) complexes showed greater interaction than nitrogen donor Pd(II) complexes. "Minor groove" and intercalculation are equally represented as ways of binding to the CT-DNA molecule. The biggest genotoxic effect shows the C7 complex and the smallest C5. C6 complex demonstrated the most significant antitumor activity. Conclusion: At a time of growth of microbial resistance and rates of malignant diseases, finding a potential drug with few side effects and a wide range of effects is the goal of numerous research groups around the world. This in vitro research singles out complex C5 as the least genotoxic, with a distinct antimicrobial activity towards certain microorganisms, and complex C6 with distinctive antioxidant and cytotoxic activity. Consequently, research for both complexes is justified and encourages continued research in the field of the application of metal complexes as medicines. Keywords: Pd(II) complexes, nitrogen and selenium donor ligands, antimicrobial, antibiofilm, antioxidant activity, CT-DNA and BSA, genotoxic, cytotoxic activity