Σύμπλοκα του τεχνητίου και του ρηνίου με φαρμακολογικό ενδιαφέρον

Abstract

Aiming at the synthesis and characterization of novel neutral rhenium and technetium complexes of the general formula [fac-M(CO)3(L1/2/3/4)], where Μ=Re or 99mTc and the biological evaluation of the 99mTc complexes for the differentiated diagnosis of infection against aseptic inflammation, we report herein the synthesis and characterization of a series of norfloxacin and ciprofloxacin derivatives functionalized at the N atom of the piperazine ring either by the PADA moiety, or by the propylene-S-cysteine moiety. Norfloxacin and ciprofloxacin are fluoroquinolones with broad spectrum antibiotic activity. These derivatives act as tridentate ligands to the metal core [fac-M(CO)3]+ (Μ=Re or 99mTc) at oxidation state (I) being able to strongly coordinate through the NNO system of donor atoms of the PADA ligands and through the SNO system of donor atoms of the cysteine ligands respectively. The rhenium complexes were synthesized using the organometallic precursor [Εt4N]2[ReBr3(CO)3] and they were fully characterized by elemental analysis, IR and NMR spectroscopy and X-ray crystallography. The respective complexes at carrier level (99mTc) were synthesized using the cationic precursor [99mTc(H2O)3(CO)3]+. The structure of the 99mTc complexes was identified by comparative HPLC using the respective well characterized rhenium complexes as reference. Studies of in vitro stability showed that the 99mTc complexes are stable up to 24 hours after labelling. Biological experiments on the in vitro uptake of the complexes to microorganisms showed a significant uptake of the 99mTc complexes to Staphylococcus Aureus and Escherichia Coli. Biodistribution experiments to mice, normal, and with induced inflammation, showed that the 99mTc complexes present fast blood clearance and no significant uptake to normal tissue or to inflamed tissue. Two hours post injection, all the activity is eliminated via primarily the hepatobiliary and secondly via the urinary system.

Η διαφορική διάγνωση της λοίμωξης από την άσηπτη φλεγμονή, είναι ένα πολύ σημαντικό πρόβλημα στην κλινική πράξη. Η έρευνα νέων εξειδικευμένων ραδιοφαρμακευτικών παραγόντων αποτελεί σήμερα πεδίο όπου εστιάζονται πολλές ερευνητικές προσπάθειες σε διεθνές επίπεδο.Στην παρούσα διατριβή έγινε κατ΄αρχήν ο σχεδιασμός, η σύνθεση και ο χαρακτηρισμός νέων παραγώγων σιπροφλοξασίνης και νορφλοξασίνης, οι οποίες είναι φθοριοκινολόνες με ισχυρή αντιμικροβιακή δράση, με πικολιναμινο-Ν,Ν-διοξεικό οξύ (PADA) και υπόλειμμα κυστεΐνης. Το PADA και η κυστεΐνη λειτουργούν ως τρισχιδείς υποκαταστάτες, εφόσον διαθέτουν τον κατάλληλο συνδυασμό ατόμων δοτών (NΝΟ για το PADA και SΝΟ για τη κυστεΐνη), ώστε να σταθεροποιούν τον πυρήνα [fac-M(Ι)(CO)3]+, όπου M=Re ή 99mTc. Στη συνέχεια έγινε η σύνθεση, η μελέτη και ο χαρακτηρισμός των συμπλόκων που φέρουν τον οργανομεταλλικό πυρήνα [fac-M(Ι)(CO)3]+ (Μ=Re/99mTc) και η βιολογική αξιολόγησή τους προκειμένου να διερευνηθεί η πιθανή χρήση τους στη διαφορική διάγνωση της λοίμωξης από την άσηπτη φλεγμονή. Συγκεκριμένα, γίνεται σύνθεση και μελέτη των συμπλόκων του ρηνίου στην οξειδωτική βαθμίδα (Ι) με τη βοήθεια της πρόδρομης οργανομεταλλικής ένωσης [Εt4N]2[ReBr3(CO)3] και κατόπιν, σύνθεση των αντίστοιχων συμπλόκων σε επίπεδο ιχνηθέτη [99mTc] με τη βοήθεια του προδρόμου κατιόντος [99mTc(H2O)3(CO)3]+. Η μελέτη και ο χαρακτηρισμός των συμπλόκων του Re περιλαμβάνει στοιχειακή ανάλυση, κλασικές φασματοσκοπικές μεθόδους, (IR, 1H-NMR) και κρυσταλλογραφία ακτίνων X. Η δομή των συμπλόκων του 99mTc ταυτοποιείται με συγκριτική χρωματογραφία, χρησιμοποιώντας σαν πρότυπο αναφοράς τα αντίστοιχα πλήρως χαρακτηρισμένα σύμπλοκα του Re. Τα σύμπλοκα του 99mTc ευρέθησαν σταθερά in vitro. Ως προς την αξιολόγηση της ικανότητάς τους για in vitro πρόσδεση σε μικροοργανισμούς, προκύπτει ότι προσλαμβάνονται ικανοποιητικά από τα μικρόβια που μελετήθηκαν (S. Aureus, E. Coli). Ως προς τη μελέτη της βιοκινητικής τους σε πειραματόζωα, φυσιολογικά και με προκληθείσα φλεγμονή, προκύπτει ότι τα σύμπλοκα του 99mTc παρουσιάζουν ταχεία αιματική κάθαρση και δεν καθηλώνονται σε κάποιο φυσιολογικό ιστό ή στην προκληθείσα φλεγμονή πειραματοζώων. Στις δύο ώρες μετά τη χορήγηση παρατηρείται κάθαρση της ραδιενέργειας από όλους τους ιστούς και απέκκριση κυρίως από το ηπατοχολικό και λιγότερο από το ουροποιητικό σύστημα.