СПРАВКА ЗА ПРИНОСИТЕ на д-р Ивайла Недялкова Панчева-Кадрева За участие в конкурса за доцент (професионално направление 4.2. Химически науки, Аналитична химия) участвам общо с 21 публикации, от които 4 са включени в дисертационния труд за придобиване на образователната и научна степен доктор през 2001 г. и една от публикациите представлява автореферат на посочения дисертационен труд. Научните резултати до момента са представени общо на 57 национални и международни форума, от които 18 доклада и 26 постерни съобщения са включени в настоящия конкурс. Основните научни тематики, с които участвам в конкурса, са в следните направления: Направление 1. Синтез и структурно охарактеризиране на медни(ii) комплекси на лекарствени средства, повлияващи кръвното налягане Направление 2. Синтез, структурно охарактеризиране и изследване биологичните свойства на комплекси на антибиотици Направление 3. Синтез, анализ и реактивоспособност на органометални съединения Направление 1. Медни(II) комплекси на лекарствени средства, повлияващи кръвното налягане. По тази научна тематика (в частност комплекси на бета-блокерите) работя от 1994 г., когато съм зачислена като редовен докторант към катедра Аналитична химия, ХФ на СУ Св. Кл. Охридски, с научен ръководител проф. дхн П. Р. Бончев. Съавтор съм на 8 публикации (Ст-1 Ст-7, Ст-10), 4 от които са включени в дисертационния труд (Ст-1, Ст-3, Ст-4, Ст-6); Ст-5 представлява автореферат на посочения дисертационен труд. По тези публикации са забелязани общо 24 цитата (Ст-1 1 бр., Ст-3 3 бр., Ст-4 9 бр., Ст-6 11 бр.). Научните резултати са представени на 1 национален (секционен доклад) и 2 международни форума (постерни съобщения). Основните научни резултати по направление 1 за участие в конкурса са свързани с изследване на комплексообразувателния процес между бета-блокерите ацебутолол (HAce) (Ст-2) и надолол (HNad) (Ст-10) с йоните на мед(ii) при различни реакционни условия съотношение метал-лиганд, наличие на неорганична база, избор на разтворител. Установено е, че двата лиганда образуват моноядрени комплекси с йоните на мед(ii) с основен хромофор [CuL 2 ] (1) и състави [Cu(Ace) 2 (HAce) 2 ] (1а) / [Cu(Nad) 2 (Solv) 2 ] (1b)) във водни разтвори (ph стр. 1 от 8
= 9) при излишък на лиганда в реакционната система. Комплексите са охарактеризирани в разтвор и/или в твърдо състояние с методите на електронната (UV-Vis), инфрачервената (IR) спектроскопии, метода на електронния парамагнитен резонанс (EPR) и магнитохимични измервания. В неводен разтворител (MeOH) и съизмерими молни съотношения метал-лиганд в реакционната система е установено, че ацебутолол образува разтворим комплекс със състав [Cu 2 (Ace) 2 ] 2+, докато от реакцията на надолол е изолиран диядрен комплекс с йоните на мед(ii) със състав [Cu 2 L 2 Cl 2 ] (2b). Комплексът е успешно прекристализиран и подложен на рентгенова дифракция за еднозначното охарактеризиране на структурата му в твърда фаза. Допълнително са приложени спектроскопски (UV-Vis, IR) и магнитни (EPR, магнитохимия) методи за изследване свойствата на този комплекс в разтвор и в твърдо състояние. Основните приноси в тези изследвания се изразяват както в избора на подходящи реакционни условия за изследване комплексообразувателната способност на бета-блокерите и изолирането на съответните комплексни видове, така и в интерпретацията на физикохимичните експериментални данни, чрез които е получена структурна информация за начина на координиране на лигандите в комплекси 1 и 2. Резултатите са публикувани в Bulg. Chem. Comm. (Ст-2) и Centr. Eur. J. Chem. (Ст-10, IF 2010 = 0.991); публикациите са намерили отражение в научната литература както следва: Ст- 2-1 цитат, Ст-10-3 цитата (за детайли вж. Списък на забелязаните цитати). Публикация Ст-7 представлява обзорна статия върху известните до 2002 г. комплекси на лекарствените препарати, използвани за лечение на артериалната хипертония бетаблокери, диуретици, инхибитори на ангиотензин-конвертиращия ензим. Представените резултати (Trans. Met. Chem., IF 2010 = 1.166) са намерили отражение в научната литература до юни 2011 г. са забелязани 6 цитата. Обобщение: по направление 1 са публикувани 3 статии, едната от които - обзорна, и са забелязани общо 10 цитата в научната литература. Направление 2. Синтез, структурно охарактеризиране и изследване биологичните свойства на комплекси на антибиотици. По тази научна тематика е започната интензивна работа през 2006 г., която продължава и към настоящия момент. Научните постижения по направление 2 се отнасят до провеждането на системни изследвания върху способността на полиетерните йонофорни антибиотици (монензин (т. 2.1.), салиномицин и мадурамицин (т. 2.2.)) да координират йони на био- и токсичните стр. 2 от 8
метали в степен на окисление по-висока от +1. Установено е, че в зависимост от вида на изходния антибиотик и металната сол се образуват три вида комплексни частици с различен състав и различен начин на координиране на полиетерния йонофор. Изследването на биологичните свойства на полиетерните йонофори и новополучените метал-съдържащи съединения се провежда по отношение на тяхната антибактериална, ензимна, антитуморна активност и остра токсичност. 2.1. Комплекси на монензин Натриевият комплекс на монензин (монензин натрий, MonNa) взаимодейства с йоните на Co(II), Mn(II), Cu(II) до образуването на триядрени комплексни съединения със състав [M(MonNa) 2 Cl 2 ] (3) (М = Co (3a), Mn (3b), Cu (3c)), чиято структура в твърдо състояние е доказана с рентгенова дифракция на монокристали и спектроскопски методи. Установено е, че и в трите комплекса монензин натрий координира по аналогичен начин, като две молекули лиганд заемат две места в координационната сфера на металния йон (през монодентатно координиран карбоксилатен анион), други две места се заемат от хлоридни йони, произлизащи от изходната метална сол. Натриевите йони не могат да бъдат изместени от кухината на изходното съединение поради афинитета на монензин да взаимодейства с тях. Геометрията на получените комплекси зависи от използвания метален йон: докато комплекси 3а и 3b са със структура, близка до тази на правилния тетраедър, в комплекс 3с медният(ii) йон се намира в деформирано плоско-квадратно обкръжение. Киселата форма на монензин (монензин киселина, МonH) взаимодейства с йоните на био- и токсични метали до образуването на моноядрени комплекси със състав [M(Mon) 2 (H 2 O) 2 ] (4) (M = Mg(II) (4a), Ca(II) (4b), Mn(II) (4c), Co(II) (4d), Ni(II) (4e), Zn(II) (4f), Cd(II) (4g)), охарактеризирани с методите на рентгеновата дифракция (монокристали) и спектроскопски анализи (UV-Vis, IR, NMR, EPR, магнитохимия). Установено е, че получените комплекси са изоструктурни - два монензинатни аниона координират с металния(ii) център бидентатно (чрез монодентатен карбоксилатен йон и хидроксилна група, разположени в двата края на полиетерната верига) и заемат четири места във вътрешната координационна сфера; две молекули вода са разположени в аксиална позиция; обкръжението на металния(ii) йон е деформирано октаедрично. Рентгеноструктурните данни позволяват да се анализира влиянието на металния йон (йонен радиус) върху структурните параметри на серията комплекси като дължина на връзките метал-лиганд и големина на стр. 3 от 8
основните ъгли в октаедричните структури. Установено е, че монензин киселина координира тетрадентатно с йоните на Hg(II) до получаването на комплекс със състав [M(Mon)(H 2 О)] (5а), чиято структура също еднозначно е охарактеризирана в твърдо състояние чрез рентгенова дифракция на монокристали. Реактивоспособността на монензин киселина е изследвана и спрямо тризарядни метални йони от серията на лантанидите. Изолираните комплексни съединения са охарактеризирани с инфрачервена спектроскопия, флуоресцентни методи, ядрен магнитен резонанс. Предположено е, че в зависимост от съотношението метал-лиганд се образуват повече от един вид комплексни частици. Поради трудности в израстването на подходящи монокристали, все още няма окончателни резултати относно начина на координиране на лиганда в тези съединения. 2.2. Комплекси на салиномицин и мадурамицин Изследвана е способността на салиномицин натрий (SalNa), салиномицин киселина (SalH), мадурамицин амоний (MadNH 4 ) и мадурамицин киселина (MadH) да взаимодействат с двузарядни йони на био- и токсични метали. До момента е доказано, че натриевата форма (SalNa) или амониевата (MadNH 4 ) на тези два антибиотика водят до получаването на комплекси, аналогични на тези, изолирани при взаимодействието на съответните кисели форми на полиетерните йонофори. За разлика от монензин натрий, при комплексообразуването на салиномицин натрий или мадурамицин амоний с двузарядни катиони се наблюдава екстракция на моновалентните катиони, последвана от образуването на комплекси със състав [M(Sal) 2 (H 2 O) 2 ] (6) (M = Co(II) (6a), Cu(II) (6b), Ni(II) (6c), Zn(II) (6d), Cd(II) (6e)), [M(Sal)(NO 3 ) 2 ] (M = Pb(II) (7a)) или [M(Mad)Cl(H 2 O)] (8) (M = Mn(II) (8a), Co(II) (8b)]. За първи път в комплексите на салиномицин с йоните на Pb(II) (7а) и в комплексите на мадурамицин с йоните на Co(II) и Mn(II) (8a-b) се предполага полидентатен начин на координиране на антибиотика (подобно на комплекса на монензин с Hg(II) (5a)), въпреки че еднозначно потвърждение на техните структури в твърдо състояние може да бъде направено само чрез рентгенова дифракция на монокристални образци. До момента не са намерени подходящи условия за кристализация на двата антибиотика и техните метални(ii) комплекси, което е в съответствие и с намерените литературни данни (известни са само две кристални структури на салиномицин натрий и йодофенациловия му естер, за мадурамицин и негови производни не са публикувани досега рентгеноструктурни данни). стр. 4 от 8
2.3. Биологични свойства на полиетерните йонофорни антибиотици и техните метални комплекси 2.3.1. Антибактериалната активност на полиетерните йонофорни антибиотици и техните метални комплекси е изследвана непосредствено след изясняване структурата на новополучените съединения 3а-c, 4a-f, 6a-d, 8a-b, в които се координира катион на биоелемент. Като тестови щамове при всички съединения са използвани Грам-положителните аеробни микроорганизми B. subtilis, B. mycoides, S. lutea. В някои случаи е тествана активността срещу Грам-положителната анаеробна бактерия Cl. perfringens (монензин киселина, монензин натрий, комплекси 3а-с, 4a-f) и срещу Грам-отрицателните микроорганизми E. coli, S. enteritidis (монензин натрий, комплекси 3a-3b). Микробиологичните тестове са проведени по метода дифузия в агар. Активността на антибиотиците и съответните комплекси е оценена като тяхната минимална инхибираща концентрация (MIC, µm) най-ниската концентрация, при която съединенията инхибират видимия растеж на бактериалните щамове. От получените досега резултати следва, че в повечето случаи ефектът на металния йон вследствие комплексообразуването повлиява положително активността на полиетерните йонофори, но е изказана хипотезата, че антибактериалните свойства на новите съединения зависят от вида на антибиотика, на металния йон и на използвания бактериален щам. 2.3.2. Ензимната активност е изследвана в един конкретен случай медния(ii) комплекс на монензин натрий (3с) където чрез два независими метода (NTT и cytochrome c), е установено, че 3с запазва супероксид дисмутазо-подобната активност на свободния метален йон, като свързването на Cu(II) йони в неутрален комплекс би позволило преминаването му през клетъчната мембрана на живата клетка и реализирането на установения ефект. 2.3.3. Антитуморната активност на монензин киселина и изоструктурните метални комплекси 4а-4f е изследвана върху клетъчни линии от различен произход: човешки туморни и нетуморни клетки, както и върху животински вирус-трансформирани туморни линни. Приложени са редица методи за оценка на цитотоксичните и антипролиферативни свойства на изследваните съединения (MTT, NR, CV), на ефекта им върху колонии-образуващата способност на клетъчните линии, и на способността им да предизвикват увреждане на ДНК в туморните клетки. В болшинството от случаите е установено, че комплексните съединения проявяват значително по-висока активност в сравнение с монензин киселина, която в някои случаи е съизмерима с тази на цис-платина и 5-флуороурацил. стр. 5 от 8
2.3.4. Острата токсичност (LD 50 ) на монензин, салиномицин и някои от техните комплекси е определена върху лабораторни животни (бели мъжки мишки порода ICR, достигнали полова зрялост) по метода на Прозоровский. Сред изследваните до момента съединения е установено, че комплексът на салиномицин с Zn(II) е най-ефективен, тъй като съчетава ниска токсичност върху опитните животни с ясно изразени антибактериални и антитуморни свойства. Резултатите, получени по направление 2, са отразени в 11 научни публикации и са намерили отзвук в научната литература: Ст-11 (J. Inorg. Biochem., IF 2010 = 3.317) - 11 цитата, Ст-12 (Curr. Drug Discov. Techn.) 3 цитата, Ст-13 (J. Inorg. Biochem., IF 2010 = 3.317) 2 цитата, Ст-15 (BioMetals, IF 2010 = 2.320) 5 цитата, Ст-16 (Inorg. Chim. Acta, IF 2010 = 1.899) 3 цитата, Ст-17 (Centr. Eur. J. Chem., IF 2010 = 0.991) 1 цитат, Ст-19 (сборник монографии с издател), Ст-20 (Intern. J. Biol. Biomed. Eng.). Данните по структурното охарактеризиране на металните(ii) комплекси на монензин и резултатите върху изследването на биологичните свойства на полиетерните йонофори и техните комплекси с йони на биометалите са обобщени в две кратки обзорни статии, публикувани в монографични сборници с издател (редактор) - Ст-14 (1 цитат) и Ст-21, и в една електронна публикация (SciTopics) - Ст-18. Резултатите са представени на 19 национални и 20 международни форума с 9 доклада на български език, 7 доклада на английски език (от които 1 поканен), и 23 постерни съобщения. Основните научни приноси в изследванията по направление 2 е в получаването за първи път на смесено-метални комплекси на полиетерните йонофори (3) и на хомометални комплекси с разнообразен състав (4-9), както и в интерпретацията на получените данни за структурно охарактеризиране на новите комплексни съединения. До този момент (юли 2011 г.) в научната литература не съществуват други данни за изолирането в твърдо състояние на метални(ii) комплекси с подобни структура и състав. Системно са изследвани антибактериалните свойства на новополучените комплекси и антитуморната активност на монензин и изоструктурните му комплекси, като е определена и тяхната остра токсичност върху лабораторни животни. Обобщение: по направление 2 резултатите са оформени в 11 публикации, от които 7 в реферирани списания с импакт фактор, 3 публикации в монографични сборници с издател, 1 публикация в електронно издание. Забелязани са общо 26 цитата в научната литература. Резултатите са представени на 39 научни форума. стр. 6 от 8
Направление 3. Синтез, анализ и реактивоспособност на органометални съединения. Резултатите са получени през периода 2001-2002 и 2003-2005 по време на специализацията ми в Tokyo Institute of Technology (Япония), където е изследвано трансметалирането като етап от взаимодействието на арилборни киселини с органични халогениди (реакция на Suzuki-Miyaura) в присъствието на Ni/Pd катализатор. Високата скорост на трансметалиране - взаимодействие на арилборни киселини с Ni- или Pdкомплекси - не дава възможност да се изследва детайлно механизма, по който протича този процес. Използването на различни платинови комплекси в реакцията с арилборни киселини намалява нейната скорост, в резултат на което освен охарактеризирането на крайните продукти, бе възможно и изолирането/охарактеризирането на нови междинни (с кратко време на живот) платинови комплекси. Реакцията на ArB(OH) 2 (Ar = C 6 H 4 OMe-4, C 6 H 4 -OMe-2) с trans-[ptph(i)(pme 2 Ph) 2 ] (стайна температура, 24-72 h) в присъствието на Ag 2 O and H 2 O води до получаването на краен продукт - диарилплатинови комплекси trans-[ptph(ar)(pme 2 Ph) 2 ] (10) (Ar = C 6 H 4 OMe-4 (10а), Ar = C 6 H 4 OMe-2 (10b)). В хода на реакцията се осъществява междумолекулен пренос на арилната група от B към Pt. Като междинни съединения (4-6 h) за първи път са изолирани платинови комплекси, съдържащи арилборонатен лиганд - trans-[ptph(ob- (OH)Ar)(PMe 2 Ph) 2 ] (11) (Ar = C 6 H 4 OMe-4 (11а), Ar = C6H4OMe-2 (11b)), чиято структура е доказана с рентгенова дифракция на монокристали. Взаимодействието на ArB(OH) 2 (Ar = C 6 H 4 OMe-4, Ph, C 6 H 4 COMe-4) с [PtI 2 (dppe)] в присъствието на Ag 2 O and H 2 O при стайна температура води до получаването на платинови хелатни комплекси [Pt(OBArOBArO)(dppe)] (12) (Ar = C 6 H 4 OMe-4 (12а), Ar = Ph (12b), Ar = C 6 H 4 COMe-4 (12c)). Комплекси 12 са охарактеризирани с ЯМР спектроскопия и рентгенова дифракция на монокристали. Наблюдава се образуването на хелатна структура, изградена от 1 платинов, 3 кислородни и 2 борни атома. Установено е, че 12а реагира със HCl, CF 3 COOH, и CH 3 COOH до образуването на [PtX 2 (dppe)] (13) (X = Cl (13а), X = OCOCF 3 (13b), X = OCOMe (13c)). Взаимодействието на 12а-с с арилборни киселини, съдържащи аналогичен арилен заместител както платиновите комплекси, води до образуването на диарилплатинови комплекси [PtAr 2 (dppe)] (14) (Ar = C 6 H 4 OMe-4 (14а), Ar = Ph (14b), Ar = C 6 H 4 COMe-4 (14с)). Резултатите са публикувани в Organometallics (IF 2010 = 3.888 (Ст-8, Ст-9)) и са намерили отзвук в научната литература: Ст-8 13 цитата, Ст-9 12 цитата. стр. 7 от 8
Основните приноси в направление 3 са в изследване на взаимодействието на Ptсъдържащи органометални съединения с арилборни киселини, в резултат на което за първи път са изолирани нови органометални комплекси в зависимост от вида на изходното платиново съединение и бе предположени механизъм, по които протича трансферът на арилна група от борния атом към платината. Обобщение: по направление 3 резултатите са оформени в 2 научни публикации в реферирано списание с импакт фактор, забелязани са общо 25 цитата в научната литература. Резултатите са представени на 4 национални и международни форума. Подпис: д-р Ивайла Панчева-Кадрева стр. 8 от 8