Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 54-65.

Traditional cancer treatments haven't evolved much in the last twenty-five years, despite breakthroughs in understanding cancer's molecular properties. The toxicity and adverse side effects of these therapies and the common occurrence of resistance in cancers have resulted in a significant rise in investigating novel medications. Due to their potential application in cancer therapy, Schiff base and its complexes containing metal are considered promised chemotherapeutic agents. The object of the current study was preparing of a novel Schiff base ligand originated from 2-hydroxybenzohydrazide and (E)-1-(2-(p-tolyl)hydrazono)propan-2-one with metal ions which involve Pd(II) and Zn(II), besides preparing ZnO nanoparticles to coat Pd(II) complex to study its applicability in the in vitro delivery and minimize the Pd(II) complex's predicted side effects. Elemental analysis, molar conductivity, mass, 1H-NMR, FT-IR, and UV-Vis spectrometer examined the structure of Schiff base plus its complexes. Also, ZnONPs and Pd(II) complex encapsulated ZnONPs are characterized by TEM and DLS. In vitro, cytotoxicity of Schiff base ligand and its Pd(II) and Zn(II) complexes and Pd(II) complex encapsulated ZnONPs was explored against MCF-7 (breast cancer cell line). The Pd(II) complex exhibited approximately the same IC50 of Cisplatin as a standard anticancer agent, while Zn(II) complex had better activity than Cisplatin with very low IC50 1.40 μg/ml.
On the other hand, the Pd(II) complex encapsulated ZnONPs exposed a high IC50 value as opposed to the Pd(II) complex alone. Moreover, a comet assay was performed to detect the photo-induced DNA damaging ability of the compounds in terms of individual cells. As a result, such compounds can cause DNA fragmentation, leading to apoptosis. In addition, the compounds' effects on antioxidant defense systems of enzymes in cells: superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione peroxidase (GPx) activities and oxidant Malondialdehyde (MDA) were studied in MCF-7 cells. It was found that SOD, CAT, GPx, and MDA alterations produced oxidative stress, enlarged ROS production, and reduced the antioxidant amount. This change was approximately similar in most compounds.
Consequently, it promoted apoptosis, particularly the Zn(II) complex. It demonstrated an improved impact due to its ability to influence the antioxidant defense systems of enzymes, mostly SOD and GPx, and increase oxidant MDA levels. This confirmed that Zn(II) complex is the most effective anticancer drug since it was found that Zn(II) complex induces a very close genotoxic effect to Cisplatin and its very low IC50 value. The Encapsulation Efficiency (E.E.) of the Pd(II) complex is 97.2 %. The Pd(II) complex encapsulated ZnONPs delivery system displayed lower toxicity than the free drug; this may result from the sustained drug release, which provides adequate time for the nanoparticles to accumulate in the target cells by the EPR effect.

في السنوات الخمس والعشرون الماضية لم تتطور علاجات السرطان التقليدية كثيرًا، على الرغم من الطفرات في فهم الخصائص الجزيئية للسرطان. أدت السمية والآثار الجانبية السلبية لهذه العلاجات، بالإضافة الى شيوع المقاومة في السرطانات، إلى زيادة كبيرة في البحث عن أدوية جديدة. تعتبر قاعدة شيف ومتراكبتاها الفلزية عوامل علاج كيميائي واعدة بسبب تطبيقها الممكن في علاج السرطان. الهدف من الدراسة الحالية هو تحضير قاعدة شيف جديدة مشتقة من
(2-hydroxybenzohydrazide and (E)-1-(2-(p-tolyl)hydrazono)propan-2-one) مع أيونات المعادن التي تشمل البالاديوم و الزنك (II). إلى جانب تحضير جسيمات اكسيد الزنك النانوية (ZnONPs) لتغليف متراكب البالاديوم لدراسة قابليتها للتطبيق في توصيل وتقليل الاثار الجانبية المتوقعة لمتراكب البلاديوم مختبريا. تم اجراء التوصيف للمركبات المحضرة باستخدام التحليل العنصري (elemental analysis)، الموصلية المولية (molar conductivity)، التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء FT-IR))، التحليل الطيفي الكتلي ((mass، التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (H-NMR1)، والتحليل الطيفي بالأشعة فوق البنفسجية(UV-Vis) . أيضًا، تم توصيف جسيمات اكسيد الزنك النانوية ومتراكب البالاديوم المغلف بجسيمات اكسيد الزنك النانوية باستخدام المجهر الالكتروني النافذ TEM)) وتشتت الضوء الديناميكي (DLS). تم اختبار السمية الخلوية لقاعدة شيف ومتراكبتها ولمتراكب البالاديوم المغلف بجسيمات اكسيد الزنك النانوية مختبريا ضد خلايا سرطان الثدي (MCF-7). أظهر متراكب البالاديوم تقريبًا نفس نصف تركيز المثبط الأقصى (IC50) للسيسبلاتين كعلاج مضاد للسرطان. بينما كان لمتراكب الزنك نشاطًا أفضل من السيسبلاتين مع نصف تركيز المثبط الأقصى (0 (IC5منخفض جدًا 1.40 ميكروغرام /مل. من ناحية أخرى أظهر لمتراكب البالاديوم المغلف بجسيمات اكسيد الزنك النانوية قيمة عالية لنصف تركيز المثبط الأقصى مقارنة بمتراكب البلاديوم منفردا. علاوة على ذلك، تم فحص سمية المادة الوراثيةComet assay) ) وهو فحص لتقييم تدمير المادة الوراثية (DNA) التي تسببها المركبات على مستوى الخلايا الفردية. نتيجة لذلك، تسبب هذه المركبات في تفتت الحمض النووي، مما أدي إلى موت الخلايا. بالإضافة لدراسة تأثيرات المركبات على أنظمة الدفاع الإنزيمية المضادة للأكسدة داخل الخلايا وهي (SOD) و (CAT) و(GPx) ونظام الأكسدة (MDA) في خلايا .MCF-7 لقد وجد تغييرات في إنتاج SOD و CAT و GPx و MDA التي تسبب الإجهاد التأكسدي ، وزيادة إنتاج أنواع الاكسجين التفاعلية (ROS) وتقليل كمية مضادات الأكسدة. هذا التغيير مشابهًا تقريبًا في معظم المركبات وبالتالي عزز موت الخلايا، وتحديدا متراكب الزنك الذي أظهر تأثيرًا أفضل بسبب قدرته على التأثير على أنظمة الدفاع المضادة للأكسدة الإنزيمية، خاصة SOD وGPx بالإضافة إلى زيادة مستوى MDA. أكد هذا أن متراكب الزنك هو أكثر الأدوية فعالية لعلاج السرطان حيث وجد أن مركب الزنك أدي إلى تأثير جيني سام قريب جدًا للسيسبلاتين. كما تم دراسة كفاءة التغليف لمتراكب البالاديوم المغلف بجسيمات اكسيد الزنك النانوية وكانت 97.2٪. أظهر نظام توصيل متراكب البالاديوم المغلف بجسيمات اكسيد الزنك النانوية سمية أقل من متراكب البالاديوم منفردا؛ قد يكون هذا نتيجة لإطلاق الدواء المستمر، والذي يعطي وقتًا كافيًا للجسيمات النانوية للتراكم في الخلايا المستهدفة بواسطة تعزيز النفاذية وتأثير الاحتفاظ EPR)).

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.