Síntese, estudos de especiação em solução e avaliação da atividade biológica de polioxovanadatos pseudoesféricos

Abstract

Resumo: Os polioxovanadatos são uma classe de polioxoânions com uma grande versatilidade estrutural e eletrônica. Dentre estes, o decavanadato [HxVV10O28]6-x (V10) é o ânion mais estudado em suas aplicações biológicas. Neste trabalho, dois membros de valência mista, (NH4)2(Me4N)5[VIV12VV6O42I].Me4NI.5H2O (V18I) e [{K6(OH2)12VIV11VV7O41(PO4).4H2O}n] (V18P), foram sintetizados e caracterizados por difratometria de raios X de monocristal e espectroscopias de IR, Raman, RMN de 51V, RPE e UV/Vis/NIR. A atividade quimioprotetora do V18I e V18P frente ao agente alquilante dietilsulfato foi avaliada em culturas de E. coli. Um aumento de ca. 35% no crescimento da cultura em comparação com as células tratadas apenas com dietilsulfato foi observado após adição de V18I (0,10 a 2,5 mmol L-1), enquanto a combinação de dietilsulfato com V18P aumentou a citotoxicidade apresentada pelo dietilsulfato sozinho. Estudos de especiação por RMN de 51V e RPE mostraram que o V18I é estável em solução, enquanto o V18P sofre quebra parcial formando oxometalatos pouco reativos de vanádio(V) e (IV). A correlação desta química com a de outros polioxovanadatos de valência mista, [H6VIV2VV12O38PO4]5- (V14) e [VIV8VV7O36(Cl)]6-(V15), sugere uma relação entre estabilidade em solução e desempenho quimioprotetor. Com o V18I e o V15 como os agentes quimioprotetores mais promissores e estáveis estudados pelo nosso grupo até o momento. Em um estudo paralelo, V14, V15 e V10 foram avaliados em suas atividades antimicrobianas em culturas de Mycobacterium smegmatis. O valor de IC50 de 1,9 umol L-1 para o V15 é 2 vezes menor que o valor relatado para o V10 e mostrou que o V15 é o POV mais potente avaliado até o momento. A melhor performance do V15 em comparação ao V14 foi atribuída a maior estabilidade do V15 no meio de cultura 7H9. Um terceiro sistema utilizou o receptor do hormônio luteinizante (LHR), um receptor acoplado à proteína G (GPCRs), para avaliar o efeito dos oxometalatos V1 (H2VO4-), V10, V14 e V15 em sua interação com os lipídios da membrana e/ ou a interface lipídica da membrana celular das células CHO (ovário do hamster chinês) pela primeira vez. As respostas celulares para o V14 e V15 foram melhores do que aqueles observados em células tratadas com o hormônio gonadotrofina coriônica humana (hCG), usado como referência. Estudos de especiação de RMN de 51V e RPE sugeriram que os efeitos na função celular dependem das espécies de vanádio formadas no meio celular ao longo do tempo.

Abstract: Polyoxidovanadates (POVs) are a class of polyoxoanions with a large structural and electronic variety. Among them, the decavanadate [HxVV10O28]6-x (V10) is the most studied anion under biological conditions. Herein, two mixed-valence cage-like members, (NH4)2(Me4N)5[VIV12VV6O42I].Me4NI.5H2O (V18I) and [{K6(OH2)12VIV11VV7O41(PO4)-4H2O}n] (V18P), were synthesized and characterized by single-crystal X-ray diffraction analysis and FTIR, Raman, 51V NMR, EPR and UV/Vis/NIR spectroscopies. The chemoprotective activity of V18I and V18P towards the alkylating agent diethyl sulfate was assessed in E. coli cultures. An enhancement of ca. 35% in culture growth as compared to cells treated only with diethyl sulfate was observed upon addition of V18I (0.10 to 2.5 mmol L?1), while the combination of diethyl sulfate with V18P increased the cytotoxicity presented by diethyl sulfate alone. 51V NMR and EPR speciation studies showed that V18I is stable in solution, while V18P suffers partial breakage to give poor reactive oxidometalates of vanadium(V) and (IV). The correlation of this chemistry with that of other mixed-valence polyoxidovanadates, [H6VIV2VV12O38PO4]5- (V14) and [VIV8VV7O36(Cl)]6-(V15), suggests a relationship between stability in solution and chemoprotective performance. With the V18I and the V15 as the most stable and promising chemoprotective agents studied by our group so far. In a parallel study V14, V15 and V10 were evaluated in their antimicrobial activity to Mycobacterium smegmatis cultures. The IC50 value of 1.9 umol L-1 for V15 is 2 times lower than the value reported for V10 and showed that V15 is the most potent POV evaluated up until now. The better performance of V15 in comparison to V14 was assigned to the higher stability of the former in the 7H9 medium. A third system used the luteinizing hormone receptor (LHR), a G proteincoupled receptor (GPCRs), to evaluate for the first time the effect of the oxidometalates V1 (H2VO4-), V10, V14, and V15 on their interaction with the membrane lipids and/or the cell membrane lipid interface of CHO (Chinese Hamster Ovary) cells. Cell responses for V14 and V15 were greater than those seen for cells treated with the human chorionic gonadotropin (hCG) hormone, used as reference. 51V NMR and EPR speciation studies suggested that the effects on cell function depend on the vanadium species formed in the cell medium over time.