Search

U cilju proučavanja potencijalne biološke aktivnosti derivata propanske kiseline u ovom radu su sintetisane dve serije jedinjenja. U prvoj seriji, sintetizovani su novi kompleksi prelaznih metala [Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II)] sa oksaprozinom (Hoxa), nesteroidnim antiinflamatornim lekom. Lek i kompleksi okarakterisani su elementarnom i TG analizom, FT-IC, 1H NMR, 13C NMR, UV-Vis spektroskopijom i merenjem magnetne susceptibilnosti. Na osnovu elektronskih spektara i magnetnih momenata za sve komplekse utvrđena je (pseudo)oktaedarska geometrija. Sa izuzetkom Cu(II)-kompleksa, gde je ustanovljen mostovno bidentatni način vezivanja COO–-grupa, kod svih ostalih kompleksa na osnovu FT-IC spektara potvrđena je helatna koordinacija COO–-grupa. Opšta formula kompleksa je [M(H2O)2(oxa)2]∙xH2O, gde je x = 2 za M = Mn, Co i Ni i x = 1,5 za Zn. Binuklearni Cu(II)-kompleks, [Cu2(H2O)2(OH)(oxa)3]∙2H2O, ispoljava snažne Cu–Cu interakcije antiferomagnetnog tipa. Prvi put je ispitana in vitro antiproliferativna aktivnost sintetizovanih kompleksa prema ćelijskim linijama humanog karcinoma kolona (HCT-116), humanog karcinoma dojke (MDA-231), humanog karcinoma grlića materice (HeLa) i melanoma (Fem-x). Kod svih kompleksa uočen je statistički značajan antiproliferativni efekat. Zbog izuzetne aktivnosti, čak i pri nanomolarnim koncentracijama, Ni(II)-kompleks se pokazao kao potencijalni antiproliferativni agens. Drugu seriju jedinjenja čini grupa novih 2-(5-ariliden-2,4-dioksotetrahidrotiazol- 3-il)propanskih kiselina i odgovarajućih metil estara. Sva jedinjenja okarakterisana su temperaturom topljenja, elementarnom analizom, FT-IC, 1H NMR i 13C NMR spektroskopijom. Kristalna struktura metil-2-(5-(4-metoksifenil)metilen-2,4- -dioksotetrahidrotiazol-3-il)propionata određena je rendgenskom strukturnom analizom. Ispitivana je antiproliferativna aktivnost sintetisanih jedinjenja na ćelijskim linijama humanog karcinoma kolona (HCT-116), humanog karcinoma dojke (MDA-231) i mijeloidne leukemije (K-562). Rezultati ukazuju na bolju antiproliferativnost aktivnost sintetisanih metil estara u odnosu na odgovarajuće kiseline. Dodatno je ispitivana antimikrobna aktivnost, ali nije zabeležen njihov efekat naspram širokog spektra testiranih mikroorganizama. U nastavku istraživanja, urađena je elektrohemijska karakterizacija oksaprozina, cikličnom voltametrijom na elektrodi od zlata u 0,05 M rastvoru NaHCO3. Sintetizovan lek, njegov analitički standard i sadržaj aktivne supstance u tableti Duraprox® okarakterisan je jednom oksidacionom i tri redukcione reakcije. Uočena je linearna zavisnost anodnih struja od koncentracija leka na 0,83 V za analitički standard i na 0,85 V za tabletu Duraprox®. Elektroda od zlata je modifikovana adsorpcijom goveđeg serum albumina (bovine serum albumin, BSA) u 0,1 M fosfatnom puferu (pH = 7,4) i ispitana je koncentraciona zavisnost anodnih struja za analitički standard oksaprozina na BSA/Au elektrodi. Korišćenjem Lengmirove adsorpcione termodinamičke jednačine izračunata je konstanta vezivanja oksaprozina za BSA/Au elektrodu. In order to examine potentially biologically active propanoic acid derivatives two series of compounds have been synthesized. In the first series, novel transition metal [Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II)] complexes with oxaprozin (Hoxa), a nonsteroidal anti-inflammatory drug, have been synthesized. The drug and complexes have been characterized by elemental and TG analysis, FT-IR, 1H NMR, 13C NMR, UV-Vis spectroscopy and magnetic susceptibility measurements. The (pseudo)octahedral geometry has been proposed for all complexes based on electronic spectra and magnetic moments. With exception of the Cu(II) complex, where bridging bidentate mode of COO– groups has been found, FT-IR spectra confirmed chelately coordinated COO– groups in the other complexes. The general formula of the complexes is [M(H2O)2(oxa)2]∙xH2O, with x = 2 for M = Mn, Co and Ni and x = 1.5 for Zn. The binuclear Cu(II) complex, [Cu2(H2O)2(OH)(oxa)3]∙2H2O, has strong Cu–Cu interactions of antiferromagnetic type. The complexes and Hoxa did not exhibit the cytotoxic effect to peritoneal macrophages. For the first time these complexes have been tested for their in vitro antiproliferative activity against human colon, breast, and cancer cell lines, HCT-116, MDA-231, HeLa and Fem-x, respectively. For all investigated compounds significant antiproliferative effects have been observed. Ni(II) complex has been shown to be a promising antiproliferative agent exerting excellent activity even in nanomolar concentrations. In the second series, novel 2-(5-arylidene-2,4-dioxotetrahydrothiazole-3- -yl)propanoic acids and six corresponding methyl esters have been synthesized. All compounds were characterized by melting points, elemental analysis, FT-IR, 1H and 13C NMR spectroscopy. Crystal structure of methyl-2-(5-(4-methoxybenzylidene)-2,4- -dioxotetrahydrothiazole-3-yl)propionate was confirmed by X-ray analysis. The antiproliferative activity of all synthesized compounds against human colon cancer, breast cancer and myelogenous leukemia cell lines, i.e. HCT-116, MDA-231 and K562, respectively, was evaluated. The results indicate that antiproliferative activity of the synthesized esters is better than the activity of the corresponding acids. Moreover, in vitro antimicrobial activity against a wide range of tested microorganisms was examined and not noticed. Further, electrochemical investigation of oxaprozin, using cyclic voltammetry on gold electrode in 0.05 M NaHCO3 was performed. The synthesized drug, its analytical standard and its content in Duraprox® tablets were characterized with one oxidation reaction and the three reduction reactions. All they exhibited the linear concentration dependency of anodic currents at 0.83 V for the analytical standard and 0.85 V for Duraprox® tablets. The strong adsorption of bovine serum albumin (BSA) on gold electrode in 0.1 M phosphate buffer solution (pH = 7.4) is shown and concentration dependency of anodic currents of oxaprozin standard on BSA/Au is studied. Following the Langmuir adsorption thermodynamic equation, the binding constants of oxaprozin on BSA/Au electrode was calculated.

Циљ ове докторске дисертације био је одређивање хемијског састава различитих екстраката маховине Hypnum cupressiforme Hedw. и испивање њиховог имуномодулаторног потенцијала применом (1) in vitro и (2) in silico истраживања. Екстракти маховине H. cupressiforme садрже различите групе фенолних једињења. Најприсутнија фенолна киселина у екстрактима била је p-хидроксибензоева киселина, а кемпферол најприсутнији флавоноид. Екстракти су показали значајан антиоксидативни, антидијабетични и антинеуродегенеративни потенцијал, а поред цитокомпатибилности, показали су и значајан антитуморски, антинеуроинфламаторни и неуропротективни потенцијал. Антитуморска активност је показана према MDA-MB-231 ћелијама хуманог аденокарцинома дојке, где су екстракти смањили метаболичку активност и повећали продукцију реактивних врста кисеоника (РВК) и азот оксида (NO) од стране ових ћелија. Третман екстрактима маховине липополисахаридом (ЛПС) активираних BV2 ћелија довео је до значајног смањења продукције NO, РВК и проинфламаторних цитокина, што указује на њихов антинеуроинфламаторни потенцијал. Екстракти су значајно смањили неуроцитотоксични потенцијал солубилних медијатора ослобађених од стране ЛПС-ом активираних ћелија микроглије према SH-SY5Y неуронима, што је значајно за њихову неуропротективну активност. Молекулским докингом показано је да најјачи афинитет везивања према ацетилхолинестерази показује ериодиктиол, према тирозинази гљиве кверцетин-3-О-рутинозид, а према тирозинази човека кофеинска киселина. Сумирано, испитивани екстракти маховине H. cupressiforme садрже разноврсна биолошки активна једињења која показују значајне активности, те постоји основ за њихову употребу као потенцијалне помоћне терапије у терапији болести повезаних са оксидативним стресом и инфламацијом. The aim of this doctoral dissertation was to determine the chemical composition of different extracts of the moss Hypnum cupressiforme Hedw. and to test their immunomodulatory potential using (1) in vitro and (2) in silico studies. Extracts of moss H. cupressiforme contain different groups of phenolic compounds. The most abundant phenolic acid in the extracts was p-hydroxybenzoic acid, while kaempferol was the most abundant flavonoid. The extracts exhibited significant antioxidant, antidiabetic and antineurodegenerative potential, and together with biocompatibility, they showed significant antitumor, antineuroinflammatory and neuroprotective potential. Antitumor activity was demonstrated against MDA-MB-231 human breast adenocarcinoma cells, where extracts reduced metabolic activity and increased the production of reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO) by these cells. Treatment of lipopolysaccharide (LPS)-activated BV2 mouse microglia cells with moss extracts has led to a decrease in the production of NO, ROS, and pro- inflammatory cytokines, indicating their antineuroinflammatory potential. The extracts reduced the neurocytotoxic potential of soluble mediators released by LPS-activated microglia cells towards SH-SY5Y neurons, thus exhibiting neuroprotective activity. Мolecular docking showed that eriodictyol has the strongest binding affinity to acetylcholinesterase, quercetin-3-O- rutinoside to mushroom tyrosinase, and caffeic acid has the highest affinity to human tyrosinase. In summary, investigated extracts of moss H. cupressiforme contain various biologically active compounds that show significant activities, and there is a basis for their use as a potential adjuvant therapy in the treatment of diseases associated with oxidative stress and inflammation.

Колоректални тумор је један од три најчешћа типа тумора у западној хемисфери и представља водећи узрок смрти изазван тумором у целини. До 20% пацијената има метастатску дисеминацију, најчешће у јетри. Операција би могла бити ефикасан третман само за одабране пацијенте, док су зрачење и помоћна хемотерапија и даље доминантна препоручена терапија за пацијенте са колоректалним тумором који имају метастазе на лимфним чворовима. Тумор дојке је најчешћи тип тумора и други водећи узрок смрти повезаних са тумором код жена широм света, што резултира са више од пола милиона смрти сваке године. Упркос широкој употреби мултимодалних хемотерапија, ниво смртности остаје висок, што наглашава потребу за новим терапијским приступима са већом ефикасношћу против малигних ћелија и напредном селективношћу према здравим ткивима. Хидантоин (имидазолидин-2,4-дион) и његови бројни деривати су једињења која се користе за клиничко лечење напада, епилепсије и срчане аритмије. Различита биолошка и фармаколошка својства, деривата хидантоина омогућила су им додатну примену као антимикробна, фунгицидна и хербицидна средства, такође испољавајући значајна противупална, хиполипидемична, антихипертензивна и антитуморска дејства. Нове физиолошке улоге хидантоина и његових деривата описане су у бројним истраживањима и данас су предмет многих студија. Хидантоин и његови новосинтетисани деривати су у фокусу нових студија због бројних биолошких активности и новонасталих корисних ефеката у различитим патолошким стањима, укључујући тумор. Циљ ове студије био је проценити могуће антитуморске механизме низа синтетисаних деривата 3-(4-супституисаних бензил)-5-изопропил-5-фенилхидантоина на различитим аспектима ћелијске физиологије код ћелијских линија тумора дебелог црева, HCT-116 и тумора дојке, MDA-MB-231. Ћелије су третиране растућим концентрацијама деривата хидантоина (0,01 μМ до 100 μМ) током 24, 48 и 72 сата, након чега је извршена процена степена пролиферације, присуства апоптозе, анализа ћелијског циклуса, активности каспаза, оксидативног/анти-оксидативног статуса, производње нитрита и способности миграције/потенцијал инвазије, утврђен је и профил експресије гена за iNOS, COX-2 и MMP-9. Добијени резултати показују значајан антитуморски потенцијал испитиваних деривата, посебно 3-бензил-5-изопропил-5-фенилхидантоина и 3-(4-хлоробензил)-5-изопропил-5-фенилхидантоина, што указује на могућност њихове потенцијалне употребе за развоју ефикаснијих хемотерапијских агенаса. Апоптоза игра кључну улогу у развоју организма, хомеостази ткива, имунском одговору, као и у етиологији бројних болести, укључујући туморе. Туморске ћелије избегавају апоптозу, прекомерно се размножавају и опстају у хипоксичним условима, стекавши отпорност на терапијска средства. Међу разним механизмима који доприносе избегавању апоптозе у ћелијама тумора појављују се њихове специфичне метаболичке адаптације и сигнализација као пресудни фактори. Ћелијски метаболити и разни сигнални молекули могу да регулишу активацију про- и анти-апоптотских протеина, укључујући каспазе, породицу протеаза специфичних за аспарагинску киселину, које су главни ефектори апоптозе... Colorectal cancer is one of the three most common cancer types in the Western Hemisphere and represents a leading cause of death induced by cancer overall. Up to 20% of patients experience metastatic dissemination, most commonly to the liver. The surgery could be effective treatment only for selected patients, while the radiation and adjuvant chemotherapy remain the dominant recommended therapies for colorectal cancer patients with lymph node metastases. Breast cancer is the most common cancer type and the second leading cause of cancer-related deaths in women across the world resulting in more than half a million deaths each year. Despite the extensive use of multimodal chemotherapies, the level of mortality remains high, emphasizing the need for novel therapeutic approaches with higher efficiency against malignant cells and advanced selectivity towards healthy tissues. Hydantoin (imidazolidine-2,4-dione) and its numerous derivatives are compounds widely used for clinical treatment of seizures, epilepsy, and cardiac arrhythmias. Possessing various biological and pharmacological properties, hydantoin derivatives gained additional applications as anti-microbial, fungicidal, and herbicidal agents, also expressing significant anti-inflammatory, hypolipidemic, antihypertensive, and antitumor activities. Novel physiological roles of hydantoin and its derivatives emerged in numerous studies are yet to be fully understood. Hydantoin and its newly synthesized derivatives have recently become a focus of interest due to their numerous biological activities and newly emerging beneficial effects in different pathological conditions, including cancer. The aim of this study was to evaluate the possible antitumor mechanisms of series of newly synthesized 3-(4-substituted benzyl)-5-isopropyl-5-phenylhydantoin derivatives on different aspects of cell physiology of human colon cancer cell line, HCT-116 and human breast cancer cell line MDA-MB-231. The increasing concentrations of derivatives (0.01 μM up to 100 μM) were applied to cells during 24 h, 48 h, and 72 h after which the evaluation of proliferation, apoptosis, cell cycle oxidative/anti-oxidative status, nitrite production, and migration/invasion potential, iNOS, COX-2 and MMP-9 expression profile of treated cells were performed. The obtained results show significant anti-tumor potential of tested derivatives, especially 3-benzyl-5-isopropyl-5-phenylhydantoin and 3-(4-chlorobenzyl)-5-isopropyl-5-phenylhydantoin, suggesting their potential usage in the development of more effective chemotherapies. Apoptosis plays a crucial role in development of organism, tissue homeostasis, immune response, and in etiology of numerous diseases, including tumors. Tumor cells evade apoptosis, excessively proliferate and survive under hypoxic conditions, acquiring the resistance to therapeutic agents. Among various mechanisms that contribute to the evasion of apoptosis in tumor cells their specific metabolic adaptations and signaling are emerging as the crucial factors. Cellular metabolites and various signal molecules can regulate the activation of pro- and anti-apoptotic proteins including caspases, a family of aspartic acid-specific proteases, which are the major effectors of apoptosis. Caspases are normally synthesized as inactive precursors but become activated at the onset of apoptosis by different activation signals. Apoptosis-inducing agents are expected to be effective antitumor drugs, since apoptosis is a protective mechanism against tumor development that acts to remove genetically damaged cells from the epithelium before they undergo clonal expansion. The production of reactive oxygen species (ROS) is a physiological process inherent to all aerobic organisms due to mitochondrial respiratory chain activity...

Predmet istraživanja ove doktorske disertacije bila je eksperimentalna i teorijska analiza strukture hinolonskih azo boja i njihovih prekursora. U okviru disertacije, izvršena je sinteza azo boja kod kojih je ulogu kuplujuće komponente imao 4-hidroksi- -2-hinolon, dok je diazo komponenta bila odgovarajući p-supstituisan anilin. Najpre je izvršena sinteza serije N,N’-bisarilmalonamida (prekursora hinolona) čija je detaljna analiza (eksperimentalna i teorijska) dala odgovore u vezi sa geometrijom i reaktivnošću ispitivanih prekursora. Proučavan je uticaj supstituenata fenilnog jezgra, na azo-hidrazon tautomeriju u rastvorima (kod azo boja), kao i na geometriju i reaktivnost prekursora (kod N,N’-bisarilmalonamida). Takođe, proučavan je uticaj i rastvarača na formiranje intra- i intermolekulske vodonične veze kod N,N’-bisarilmalonamida. Izvršena je analiza uticaja rastvarača na apsorpcione spektre ispitivanih jedinjenja primenom linearne korelacije energije solvatacije (LSER) uz korišćenje Kamlet-Taftove (Kamlet-Taft) i Katalanove (Catalán) jednačine. Urađena je i optimizacija geometrije ispitivanih jedinjenja i proučeno je prenošenje elektronskih efekata primenom kvantno-hemijskih proračuna (DFT). Sva jedinjenja sintetisana su prema originalnim ili modifikovanim metodama iz literature. Jedinjenja su okarakterisana temperaturama topljenja, UV-Vis, FT-IR, 1H i 13C NMR spektrima i elementarnom analizom. Na osnovu spektralnih podataka utvrđena je struktura tautomernih oblika boja. UV-Vis apsorpcioni maksimumi određeni su u različitim rastvaračima (spektroskopske čistoće). Uticaj supstituenata na prenošenje elektronskih efekata kod N,N’-bisarilmalonamida ispitan je primenom jednoparametarske i dvoparametarske Hametove (Hammett) jednačine, kao i primenom Svain-Luptonove (Swain-Lupton) jednačine. Rezultati dobijeni UV-spektroskopskim merenjima (kod N,N'-bisarilmalonamida) pokazuju, da na položaj UV-apsorpcionih frekvencija mnogo više utiče prisutni supstituent na fenilnom prstenu, nego svojstva rastvarača. Kamlet-Taft analiza je pokazala da solvatohromizam nastaje najvećim delom zbog dipolarnosti/polarizabilnosti rastvarača. Rezultati dobijeni Hametovom jednačinom ukazuju na postojanje proširene delokalizacije. Kvantno mehanički poračuni ukazuju da u zavisnosti od okolnog medijuma molekuli N,N'-bisarilmalonamida mogu imati različitu geometriju. Rezultati dobijeni FT-IR i UV-Vis analizom hinolonskih boja pokazuju postojanje tautomerije kao i dominantnost hidrazo-keto oblika u odnosu na druge. Uticaj supstituenata na fenilnom jezgru na UV-Vis apsorpcione spektre takođe je veći nego uticaj rastvarača. NBO analize daju jasnu sliku o intramolekulskom prenosu naelektrisanja kod ispitivanih jedinjenja u zavisnosti od prisutnih supstituenata... Subject of this doctoral dissertation is the experimental and theoretical analysis of quinolone azo dyes and their precursors structure. Within the theses, the synthesis of azo dyes in which the role of the coupling components had the 4-hydroxy-2-quinolone while the diazo component was the corresponding p-substituted aniline, was carried out. First the synthesis of a series of N,N'-bisarylmalonamides (precursor) was performed. In-depth analysis (experimental and theoretical) of the prepared amides afforded the answers regarding the geometry and the reactivity of the tested precursors. The impact of the nature of the substituents on the phenyl nucleus, on the azo-hydrazone tautomerism in solution (with azo dyes), as well as the geometry and the reactivity of the precursor (N,N'-bisarilmalonamida) was studied. Also, the influence of solvents on the azo-hydrazone tautomerism of azo dyes as well as the solvent effect on the formation of intra- and intermolecular hydrogen bonds in N,N'-bisarylmalonamides was investigated. The analysis was performed using linear correlation free energy of solvation (LSER) using Kamlet-Taft and Catalan equations. Has been done the optimization of the tested compounds and examined the transmission of electronic effects of the application of quantum-chemical calculations (DFT). All compounds were synthesized according to the original or modified methods from the literature. The compounds were characterized by melting point, UV-Vis, FT-IR, 1H and 13C NMR spectra and elemental analysis. Determination of UV-Vis absorption maximum in a variety of solvents (spectroscopic grade) was carried out using a UV-Vis spectrophotometer. The effect of substituents on the transmission of electronic effects in N,N’-bisarylmalonamides was tested using simple and extended Hammett equations, as well as by Swain-Lupton equation. The results obtained by UV spectroscopic measurements (the N,N'-bisarilmalonamida) shows that the position of a UV absorption frequency much more affects the nature of substituents present on the phenyl ring than the properties of the solvent. Kamlet-Taft analysis showed that solvatochromism occurs mainly due dipolarity/polarizability solvent. Results obtained using the Hammett equation, indicate the existence of extended delocalization. The quantum mechanical calculations indicate that depending on the surrounding medium molecule N,N'-bisarilmalonamida can have various geometry. The results obtained by FT-IR and UV-Vis analysis of quinolone azo dyes indicate the existence of tautomerism and dominance of hydrazo-keto form. The influence of nature of the substituents on the phenyl nucleus in UV-Vis absorption spectra is also higher than the effect of the solvent. NBO analysis results give a clear picture of intramolecular charge transfer of the tested compounds according to the substituents present compounds...