Caratterizzazione spettroscopica e valutazione del potenziale microbiologico di 1,3,4

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 22140 (2022) Citare questo articolo

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Nello studio presentato, tecniche sperimentali avanzate, tra cui spettroscopie elettroniche di assorbimento e fluorescenza [con Resonance Light Scattering (RLS)], misurazioni della durata della fluorescenza nel dominio della frequenza, calcoli delle fluttuazioni del momento dipolare, rese quantistiche e trasferimento radiativo e non radiativo costanti, sono state utilizzate per caratterizzare un analogo selezionato dal gruppo dell'1,3,4-tiadiazolo, vale a dire: 4-[5-(naftalen-1-ilmetil)-1,3,4-tiadiazol-2-il]benzene- 1,3-diolo (NTBD), intrinsecamente capace di dimostrare effetti di trasferimento protonico intramolecolare (ESIPT) enolo → cheto stati eccitati. I risultati delle analisi spettroscopiche condotte in mezzi solventi e in miscele selezionate sono stati integrati considerando le proprietà biologiche del derivato in questione, in particolare in termini di potenziale attività microbiologica. Il composto ha dimostrato un doppio effetto di fluorescenza nei solventi non polari, ad esempio cloroformio e miscele DMSO/H2O, mentre nei solventi polari è stato rilevato un solo massimo di emissione. Nei sistemi studiati sono stati infatti osservati effetti ESIPT, così come il fenomeno associato della doppia fluorescenza, e, come dimostrato per le miscele DMSO:H2O, gli stessi potrebbero essere indotti con relativa facilità da effetti di aggregazione legati all'emissione indotta da aggregazione (AIE) . I calcoli quantistici (TD-)DFT condotti successivamente hanno supportato ulteriori possibilità di effetti ESIPT. Il seguente articolo fornisce una descrizione completa delle proprietà spettroscopiche e biologiche dei derivati ​​dell'1,3,4-tiadiazolo analizzati, evidenziandone la potenziale applicabilità come ottime sonde di fluorescenza nonché come composto capace di elevata attività microbiologica.

Uno degli obiettivi principali della medicina contemporanea è rispondere al rapido aumento dell’incidenza del cancro, delle malattie neurodegenerative e di una varietà di malattie causate da batteri e funghi1,2,3. La preoccupazione per gli agenti patogeni fungini, che possono causare gravi infezioni invasive, è una limitazione delle opzioni terapeutiche a sole tre classi principali di farmaci antifungini. Negli ultimi due decenni non si sono rese disponibili nuove classi di farmaci antifungini e nell’ultimo decennio è stato approvato un solo nuovo agente di una classe antifungina nota. Recentemente, la ricerca di nuovi agenti con attività antifungina è diventata più importante a causa dell’aumento della frequenza delle infezioni fungine gravi e dell’espansione della resistenza fungina ai farmaci4. Derivati ​​selezionati del gruppo degli 1,3,4-tiadiazoli dimostrano effetti potenzialmente benefici nel trattamento e nella prevenzione di tali malattie5,6, e alcuni di essi hanno già trovato applicazioni cliniche7,8. Le loro insolite proprietà spettroscopiche e cristallografiche dettano un ampio spettro di applicazioni aggiuntive; possono essere utilizzati come pigmenti laser9, ligandi che complessano ioni di metalli delle terre rare10, sonde molecolari11 e stabilizzatori UV12. Pertanto, l'identificazione dettagliata dei meccanismi responsabili dei fenomeni spettroscopici osservati dovrebbe contribuire in modo significativo a correlare le caratteristiche strutturali con le rispettive proprietà biologiche degli analoghi in questione.

Gli 1,3,4-tiadiazoli analizzati dai nostri e da altri gruppi di ricerca in tutto il mondo sono caratterizzati da una gamma di interessanti proprietà spettroscopiche, cristallografiche e biologiche13 che sono spesso citate anche come ragioni per tratti farmacologici insoliti degli analoghi del gruppo14. Queste caratteristiche, spesso evidenziate nelle misurazioni spettroscopiche, includono la capacità di formare complessi con ioni di metalli delle terre rare14, effetti di aggregazione15, processo di fototautomerizzazione a quattro stadi, ovvero processo di trasferimento intramolecolare di protoni (ESIPT) in stato eccitato16. E fenomeno di doppia fluorescenza prodotta da un'unica eccitazione assegnato solitamente in letteratura al già citato ESIPT, possibilità di stati CT intramolecolari, spesso accompagnati da una parziale torsione della molecola (twisted intramolecular charge transfer (TICT))17, formazione di sistemi ad eccimeri18, emissione indotta da aggregazione (AIE)19,20,21, o emissione correlata all'incoerenza con la regola di Kasha, come descritto da Brancato et. al.22. Tra le proprietà biologiche e farmaceutiche particolarmente interessanti dei derivati ​​1,3,4-tiadiazolici studiati da tempo dal nostro team, va menzionato il potenziamento sinergico delle loro proprietà antimicotiche quando combinati con antibiotici del gruppo antimicotico polienico, ad esempio l'amfotericina B ( AmB)13. Le composizioni che mostrano effetti di attività sinergica sono caratterizzate da un'efficacia antimicotica particolarmente elevata riducendo allo stesso tempo la tossicità dell'AmB13.