Ativação in situ de pró-fluoróforos mediada por nanopartículas de paládio suportadas em grafeno sob condições biológicas

Abstract

O paládio é um dos metais de transição mais utilizados em reações bio-ortogonais dissociativas, na ativação de pró-fármacos e pro-fluoróforos, principalmente devido a sua alta atividade catalítica e quimiosseletividade. No entanto, em grandes concentrações pode apresentar citotoxicidade, sendo uma das alternativas para contornar este problema o seu uso na forma de nanopartículas. O Laboratório de Catálise Biomimética (LaCBio) já demonstrou que nanopartículas de Pd(II), estabilizadas com o polímero PVP, geram rendimentos satisfatórios na desproteção in vivo de pró-fármacos propargílicos. No entanto, o tratamento de tumores poderia ser facilitado se as mesmas estivessem suportadas num material sólido, como o grafeno, através da implantação cirúrgica. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do suporte de nanopartículas de paládio (estado de oxidação 0 e +2) em grafeno, na reação de despropargilação de pró-fluoróforos baseados na O-cumarina, em condições biológicas. A utilização do grafeno como um suporte gerou conversões similares para as nanopartículas de Pd(II) estabilizadas com PVP, obtendo-se 25% de conversão de O-cumarina com 1 equiv de catalisador. No entanto, as nanopartículas de Pd(II) estabilizadas com o polímero P-2VP atingiram conversões 1,4 vezes maiores do que as nanopartículas sem suporte, demonstrando um efeito sinérgico do grafeno em conjunto com a desproteção de pró-fluoróforos aromáticos. O catalisador Pd(II)-P2VP@grafeno apresentou um TOF50 1,5 vezes maior do que as nanopartículas não suportadas no grafeno.

Palladium is one of the most used transition metals in dissociative bio-orthogonal reactions, in the activation of pro-drugs and pro-fluorophores, mainly due to its high catalytic activity and chemoselectivity. However, in high concentrations it can present an important cytotoxicity, which can be minimized with the use of nanoparticles. The Laboratory of Biomimetic Catalysis (LaCBio) has already demonstrated that Pd(II) nanoparticles, stabilized with the PVP polymer, generate satisfactory yields in the in vivo deprotection of propargylic prodrugs, with low cytotoxicity. However, the treatment of tumors could be facilitated if the nanoparticles were supported on solid materials, such as graphene, through surgical implantation. This work aimed to evaluate the effect of supporting palladium nanoparticles (oxidation state 0 and +2) on graphene, on the depropargylation reaction of pro-fluorophores based on O-coumarin, under biological conditions. The use of graphene as a support generated similar conversions for Pd(II) nanoparticles stabilized with PVP, obtaining 25% conversion of O-coumarin with 1 equiv of catalyst. However, Pd(II) nanoparticles stabilized with P-2VP polymer achieved conversions 1.4 times higher than unsupported nanoparticles, demonstrating a synergistic effect of graphene in the deprotection reaction of aromatic profluorophores. The Pd(II)-P-2VP@graphene catalyst presented a TOF50 1.5 times higher than the nanoparticles not supported on graphene.