REDUÇÃO ELETROQUÍMICA DO FÁRMACO ANTICANCERÍGENO CARMUSTINA (BCNU)

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Físico-Química

Autores

Carvalho, P.A.V. (UFMA) ; Rocha, B.R. (UFMA) ; Lopes, I.C. (QMUL) ; Ribeiro, G.A.C. (UFMA) ; Tanaka, A.A. (UFMA)

Resumo

Este trabalho apresenta o estudo eletroquímico do pró-fármaco anticancerígeno carmustina (BCNU) sobre eletrodo de carbono vítreo (ECV) utilizando as técnicas de voltametria cíclica (VC) e voltametria de pulso diferencial (VPD). O estudo foi realizado em diferentes meios utilizando eletrólitos suporte em diversos valores de pH. Os voltamogramas obtidos por VC, pH’s 7,0 e 6,1, apresentaram apenas um pico catódico, indicando que o BCNU sofre apenas redução em um processo irreversível. Por VPD foi observado que o processo é dependente do pH até valor de pH = 10,0 e ocorre adsorção do BCNU e/ou seus produtos de redução na superfície do eletrodo.

Palavras chaves

Carmustina; ECV; Voltametria

Introdução

A Carmustina (1,3-Bis(2-cloroetil)-1-nitrosureia, BCNU) é um antineoplásico do grupo das nitrosureias utilizado no tratamento de tumores cerebrais. Seu mecanismo de ação é representado pela alquilação da estrutura do DNA, que resulta em danos ao DNA impedindo a sua replicação e, consequentemente, morte celular (BRANDES, BARTOLOTTI, et al., 2016). Na literatura os principais métodos utilizados para detectar, caracterizar, determinar compostos nitrosureias e seus produtos de degradação e/ou investigar a interação desse fármaco com DNA são espectrométricos e cromatográficos. Métodos eletroquímicos para o estudo desses compostos nitrosureias em solução aquosa têm sido menos frequentemente relatados. Até o momento, a literatura pouco relata sobre um processo redox direto para a detecção, determinação de BCNU, caracterização de seus produtos formados, bem como a investigação mecanística desse fármaco com DNA. Os métodos eletroquímicos têm chamado a atenção devido a sensibilidade, seletividade, simplicidade, custo moderado e acessibilidade à miniaturização do método (TEMERK, IBRAHIM, et al., 2016). Estudos de processos de oxidação e redução em vários meios, de adsorção em superfícies e de mecanismo de transferência de elétrons, inclusive com a utilização de eletrodos modificados exemplificam algumas das numerosas aplicações atuais dessas técnicas (SKOOG e HOLLER, 2010). Essas técnicas estão sendo empregadas para investigar os mecanismos e a dinâmica das interações entre o DNA e os fármacos há mais de 10 anos (KIM, JUNG., et al., 2007) (Q. LIU, 2007).

Material e métodos

Soluções etanólicas de BCNU foram preparadas e conservadas a 4 ºC. Soluções tampão em diferentes valores de pH foram preparadas utilizando os reagentes de grau analítico e água deionizada (resistividade ≤ 18 MΩ cm). O pH das soluções foi medido por meio de um pH-metro 827 pH lab, Metrohm Swiss Made e todos os ensaios experimentais foram realizados a 25 ºC. Antes de cada medida, as soluções foram saturadas com gás nitrogênio (N2) (White Martins) durante 10 min. As medidas voltamétricas foram realizadas em um Potenciostato Autolab PGSTAT 302N, Metrohm, acoplado a um computador com o Software GPES (General Purpose Electrochemical System) versão 4.9. As análises voltamétricas foram efetuadas em uma célula eletroquímica com capacidade de 2 mL. Um eletrodo de carbono vítreo (ECV, Ф = 1,0 mm) foi usado como eletrodo de trabalho, um eletrodo de Ag/AgCl (Ф = 2,0 mm) como referência e um de platina (Ф = 0,5 mm) como eletrodo auxiliar, todos da eDAQ, Inc., USA. Antes de cada medida, realizou-se limpezas mecânica e eletroquímica do ECV. Após a limpeza, fez-se o condicionamento eletroquímico da superfície do ECV com varreduras sucessivas no eletrólito suporte em cada técnica a ser usada, a fim de conseguir uma linha de base estável.

Resultado e discussão

Os voltamogramas foram obtidos a partir de varreduras sucessivas iniciadas em Einicial = + 0,00 V e entre Efinal = - 1,20 V e o Efinal = + 1,30 V, pH 7,0, Figura 1. Foi observado que, mesmo mudando a direção da varredura inicial, houve a formação de somente um pico catódico, 1a, em Epc = - 0, 887 V, sem nenhum pico de oxidação, indicando um processo redox irreversível. As varreduras sucessivas não apresentaram picos de redução indicando que não ocorreu formação de produtos eletroativos. Porém, um decaimento da corrente de pico sugere que ocorre adsorção do BCNU e/ou produtos de redução não- eletroativos na superfície do ECV. Os voltamogramas obtidos na primeira varredura, em diferentes valores de pH por VPD, apresentaram um pico catódico 1a referente à redução do BCNU na superfície do ECV e em 3,5 ≤ pH ≤ 7,0 o aparecimento de um novo pico, 2a, Figura 2A. O valor das inclinações das retas de 35 mV e 33 mV por unidade de pH, para os picos 1a e 2a, respectivamente, está próximo do valor teórico de 30 mV/pH, indicando que o número de elétrons é o dobro do número de prótons envolvidos no mecanismo de redução dos dois picos, Figura 2B (SMITH, 2006). A variação da corrente dos picos 1a e 2a com o pH mostrou um máximo de corrente em pH’s 7,0 e 3,5, respectivamente, e com o aumento do mesmo houve um decréscimo contínuo dessa intensidade de corrente, Figura 2B. Para pH ≥ 10,0, o potencial do pico 1a tende a ser independente do pH, indicando um sistema de reação envolvendo a transferência de um único elétron. O valor do pKa ≈ 10,3 para o BCNU foi encontrado e está de acordo com a literatura (INSTITUTE).

Voltamogramas cíclicos do BCNU 1 mmol/L obtidos sobre a superfície do ECV em tampão fosfato pH 7,1: (A) sentido catódico; (B) sentido anódico.


(A)Voltamogramas de VPD obtidos da 1ª varredura na superfície do ECV após adição de BCNU 0,1 mmol/L. (B) Relação dos Ep e Ip com pH dos picos 1a e 2a.

Conclusões

O estudo das propriedades redox do fármaco anticancerígeno BCNU por VC e VPD mostrou que o composto sofre apenas redução sobre o ECV, caracterizado por dois processos irreversíveis, dependentes do pH e envolvendo a transferência de elétrons e prótons. Além disso, foi observado que ocorre adsorção do BCNU e/ou seus produtos de redução não eletroativos na superfície do ECV.

Agradecimentos

CAPES, CNPq, FAPEMA, INCT de Bioanalítica e IFMA.

Referências

BRANDES, A. A. et al. Nitrosoureas in the Management of Malignant Gliomas. Curr Neurol Neurosci Rep, v. 16, n. 13, p. 1-13, 2016.
INSTITUTE, T. E. B. CHEMBL. EMBL- EBI. Disponivel em: <https://www.ebi.ac.uk/chembldb/index.php/compound/inspect/CHEMBL513>. Acesso em: 14 Abril 2018.
KIM, S. Y. et al. Biosens. Bioelectron. Biosens. Bioelectron, v. 11, p. 2525- 2531, Maio 2007.
Q. LIU, J. L. . W. T. . Y. Z. . S. Y. Comparative study on the interaction of DNA with three different kinds of surfactants and the formation of multilayer films. Bioelectrochemistry, v. 70, p. 301- 307, Maio 2007.
SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J. E. N. T. A. Princípios de Análise Instrumental. São Paulo: Artmed® Editora S.A, 2010.
SMITH, E. T. Examination of n = 2 reaction mechanisms that reproduce. Analytica Chimica Acta, Florida, v. 572, p. 259–264, July 2006. ISSN 0003-2670.
TEMERK, Y. et al. Adsorptive stripping voltammetric determination of anticancer drug lomustine inbiological fluids using in situ mercury film coated graphite pencil electrode, 2016.