Φαρμακοχημική μελέτη υβριδίων βιολογικά δραστικών μορίων
Creators: name: Λάψιου, Χριστίνα Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Υβρίδια
Κινναμωμικό οξύ
Παρακεταμόλη
Hybrids
Cinnamic acid
Paracetamol

description: Ο μοριακός υβριδισμός χρησιμοποιείται ευρύτατα από την επιστημονική κοινότητα τα τελευταία χρόνια για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη τεχνική. Τα υβριδικά μόρια συνδυάζουν δύο ή περισσότερες βιολογικά δραστικές φαρμακοφόρες ομάδες, δρώντας παράλληλα σε διαφορετικούς βιολογικούς στόχους και δίνοντας καλύτερο φαρμακοδυναμικό και φαρμακοκινητικό προφίλ στα φάρμακα. Τα κινναμωμικά οξέα και τα παράγωγά τους εμφανίζουν πληθώρα βιολογικών δράσεων, επομένως, η σύνθεση υβριδίων κινναμωμικών παραγώγων με βιοδραστικά μόρια είναι μια νέα στρατηγική που εφαρμόζεται από την επιστημονική κοινότητα. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν ο μοριακός σχεδιασμός και η σύνθεση υβριδίων υποκατεστημένων κινναμωμικών οξέων με παρακεταμόλη, ένα κοινό αναλγητικό και αντιπυρετικό φάρμακο. Επιπλέον, βασικός σκοπός ήταν η πρόταση μιας βελτιωμένης συνθετικής διαδικασίας των κινναμωμικών υβριδίων με παρακεταμόλη μέσω της χρήσης μικροκυματικής ακτινοβολίας. Αρχικά, σχεδιάστηκε μια σειρά υβριδίων κινναμωμικών οξέων με την παρακεταμόλη, τα οποία υποβλήθηκαν σε in silico έλεγχο φαρμακοομοιότητας και προσδιορισμό ιδιοτήτων ADMET, σε μελέτες μοριακής πρόσδεσης στη λιποξυγονάση από σόγια και στην κυκλοοξυγονάση. Με τη χρήση QSAR μοντέλων προβλέφθηκε η βιολογική δράση των ενώσεων στους παραπάνω βιολογικούς στόχους. Λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω μελέτες επιλέχθηκαν για σύνθεση οι ενώσεις που παρουσίασαν καλύτερο προφίλ. Συνολικά συντέθηκαν μέσω της εστεροποίησης Steglich δέκα ενώσεις, από τις οποίες οι οχτώ είναι πρωτότυπες. Η ταυτοποίηση των ενώσεων έγινε με προσδιορισμό των φυσικοχημικών τους χαρακτηριστικών (σημείο τήξης) αλλά και με τη λήψη φασμάτων (IR, 1H – NMR και 13C – NMR και LC - MS). Η λιποφιλικότητα των μορίων προσδιορίστηκε θεωρητικά με το πρόγραμμα Bioloom. Η βιολογική αξιολόγηση των υβριδικών παραγώγων πραγματοποιήθηκε in vitro, όπου ελέγχθηκε η ικανότητά τους να αναστέλλουν την επαγόμενη από το AAPH λιπιδική υπεροξείδωση του λινελαϊκού οξέος και να αναστέλλουν τη δράση της λιποξυγονάσης φυτικής προέλευσης και της κυκλοξυγονάσης–2. Επίσης, αξιολογήθηκε η ικανότητά τους να δεσμεύουν τις ρίζες υπεροξειδικού ανιόντος που παράγονται με σύστημα ξανθίνη/ξανθινοξειδάση και να ανταγωνίζονται το DMSO για τη ρίζα υδροξυλίου. Από τα αποτελέσματα των βιολογικών μελετών προκύπτει πως το υβρίδιο CL18 παρουσιάζει την ισχυρότερη αντιοξειδωτική δράση και ταυτόχρονα λειτουργεί ως αναστολέας LOX. Η ένωση CL5I λειτουργεί ως αναστολέας COX-2. Η ένωση CL16 λειτουργεί ως διπλός αναστολέας. Οι περισσότερες ενώσεις δεσμεύουν τη ρίζα υπεροξειδικού ανιόντος Πιο δραστικές είναι οι ενώσεις CL14, CL11, CL16, CL17, CL15 και CL18. Όλες οι ενώσεις έδειξαν σημαντική ικανότητα δέσμευσης των ελεύθερων ριζών υδροξυλίου. Ιδιαίτερα δραστικές ήταν οι ενώσεις CL18, CL3, CL4 και CL17. Συνολικά, οι ενώσεις CL18 και CL16 μπορούν να θεωρηθούν πολυπαραγοντικές, εμφανίζοντας την καλύτερη δράση ως προς το αντιοξειδωτικό προφίλ τους και την ικανότητα αναστολής των παραπάνω ενζύμων. Από την μελέτη μοριακής πρόσδεσης στην λιποξυγονάση από σόγια και στην κυκλοξυγονάση το συμπέρασμα ότι οι ενώσεις αλληλεπιδρούν, αναπτύσσοντας υδρόφοβες και π-αλληλεπιδράσεις, καθώς και με δεσμούς υδρογόνου.
description: Molecular hybridization has been widely used by the scientific community in recent years for the development of new drugs and is considered a promising technique. Hybrid molecules combine two or more biologically active pharmacophore groups, acting simultaneously on different biological targets and giving drugs a better pharmacodynamic and pharmacokinetic profile. Cinnamic acids and their derivatives exhibit a vast variety of biological activities, therefore, the synthesis of hybrid cinnamic derivatives with bioactive molecules is a new strategy being implemented by the scientific community. The aim of the present study was the molecular design and synthesis of substituted cinnamic acid hybrids with paracetamol, a common analgesic and antipyretic drug. In addition, the main goal was to propose an improved synthetic process of cinnamic acid hybrids with paracetamol through the use of microwave irradiation. Initially, a series of cinnamic acid hybrids with paracetamol were designed and subjected to in silico drug-likeness testing and ADMET properties determination, molecular docking studies on soybean lipoxygenase and cyclooxygenase. Using QSAR models, the biological activity of the compounds on the above biological targets was predicted. Taking in consideration these studies, the compounds that showed a better profile were selected for synthesis. A total of ten compounds were synthesized through Steglich esterification, of which eight are original. The compounds were characterized by their physicochemical characteristics (melting point) and by their spectroscopic data (IR, 1H – NMR, 13C – NMR). The lipophilicity of the molecules was theoretically determined via the Bioloom program. The biological evaluation of the final hybrids was determined in vitro, where their ability to inhibit AAPH-induced lipid peroxidation of linoleic acid, soybean lipoxygenase and cyclooxygenase-2 was tested. Their ability to bind peroxide anion radicals produced by xanthine/xanthine oxidase system and to compete with DMSO for the hydroxyl radical was also evaluated. The results of the biological studies show that hybrid CL18 exhibits the strongest antioxidant activity and at the same time it acts as an LOX inhibitor. The compound CL5I functions as a COX-2 inhibitor. Compound CL16 functions as a dual inhibitor. Most compounds bind the peroxide anion radical. Most active compounds are CL14, CL11, CL16, CL17, CL15 and CL18. All compounds showed significant ability to bind hydroxyl free radicals. Particularly active were compounds CL18, CL3, CL4 and CL17. Overall, compounds CL18 and CL16 can be considered multifactorial, showing the best activity in terms of their antioxidant profile and ability to inhibit the above enzymes. According to the molecular docking study on soybean lipoxygenase and cyclooxygenase, it is concluded that the compounds interact through hydrophobic and p-interactions, as well as through hydrogen bonds.