Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 16-18.

This comprehensive study explores the synthesis, characterization, and multifaceted applications
of two novel Schiff base ligands and their copper(II) complexes. It primarily focuses on their potential as
nanosensors for environmental monitoring. The first ligand, (1E,2E)-N-(4-methoxyphenyl)-1-(2-(p-
tolyl)hydrazono)propan-2-imine, was synthesized along with its binary complexes with cobalt(II) and
copper(II) ions. The second ligand, (1E,2E)-N-(4-chlorophenyl)-1-(2-(p-tolyl)hydrazineylidene)propan-2-
imine, was prepared via condensation of 4-chloroaniline and (E)-1-(2-(p-tolyl)hydrazineylidene)propan-2-
one, with its copper(II) complex also synthesized. Both sets of compounds were extensively characterized
using various spectroscopic and analytical techniques, including elemental analysis, FTIR, UV-Vis, mass
spectrometry, and thermal analysis. Both Schiff base ligands' copper(II) complexes were converted into
nanostructured forms through ultrasonic probe treatment. These nanostructured complexes were subjected
to advanced characterization techniques, including X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron
Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Dynamic Light Scattering (DLS), Zeta Potential
Analysis, and BET Surface Area and Pore Size Determination. The analyses revealed crucial information
about the complexes' nanoscale dimensions, surface morphology, particle size distribution, and surface
charge. The study extended beyond structural characterization to explore these complexes' biological and
environmental applications. Antimicrobial evaluations against various bacterial and fungal strains revealed
that the copper(II) complexes generally exhibited superior efficacy to their corresponding free ligands and
cobalt(II) complexes. The antitumor potential was assessed against MCF-7 breast carcinoma cells, with the
copper(II) complex of the first Schiff base showing an IC50 value of 322.80 μg/ml, indicating promising
anticancer activity. Molecular docking simulations provided insights into the binding interactions with
protein receptors (PDB ID: 7DAF), informing future inhibition studies and drug development strategies.
A key focus of this research was the development of nanotechnology-based approaches for detecting
cadmium pollution in environmental samples. Quartz Crystal Microbalance (QCM) sensors incorporating
the nanostructured copper(II) complexes were developed and tested for their ability to detect Cd(II) ions in
water samples. These sensors demonstrated remarkable sensitivity and were impressed with their rapid
response times, with results obtained in under 5 minutes. The performance of the QCM-based sensors was
investigated under various environmental conditions, including different pH levels (3.5, 7, and 11) and
temperatures (25°C, 35°C, and 45°C), showcasing their versatility and potential for real-world applications.
Additionally, the cytotoxic effects of nanoparticles derived from the copper(II) Schiff base complexes were
studied to assess their biocompatibility. Additionally, the cytotoxic effects of the copper(II)nanoparticles
derived from the first and second Schiff base complexes were studied to assess their biocompatibility. The
nanostructured complex of the first and second ligands exhibited an IC50 value of 501.70 and 648.41 μg/ml,
respectively, indicating low toxicity and supporting its potential use in environmental applications. Contact
angle measurements revealed the hydrophobic nature of the nanoparticles, enhancing their suitability for
sensing applications in aqueous environments. This comprehensive research underscores the potential of
integrating nanotechnology with traditional chemical approaches to address pressing environmental and
health challenges. By developing highly sensitive and rapid nanosensors for cadmium detection and
exploring these novel compounds' antimicrobial and anticancer properties, the study opens new avenues
for multifunctional materials in environmental monitoring and biomedical applications. The findings
contribute significantly to the growing field of nanomaterial-based sensors and highlight the intriguing
versatility of Schiff base metal complexes in addressing complex global challenges.

هذه الدراسة الشاملة تستكشف تحضير وتوصيف والتطبيقات المتعددة لاثنين من قواعد شيف الجديدة ومتراكباتها مع النحاس الثنائي Cu(II) وتركز بشكل أساسي على إمكانياتها كمستشعرات نانوية للرصد البيئي. تم تحضير الليجاند الأول ( (1E,2E)-N-(4-methoxyphenyl)-1-(2-(p-tolyl)hydrazono)propan-2-imine) مع متراكباته الثنائية مع أيونات الكوبالت الثنائي Co(II) والنحاس الثنائي Cu(II) . الليجاند الثانى ( (1E,2E)-N-(4-chlorophenyl)-1-(2-(p-tolyl)hydrazineylidene)propan-2-imine) فقد تم تحضيره عن طريق تكثيف (4-chloroaniline) مع ((E)-1-(2-(p-tolyl)hydrazineylidene)propan-2-one) مع تحضير متراكبه مع النحاس الثنائي Cu(II) أيضاً. تم توصيف كلا المجموعتين من المركبات بشكل مكثف باستخدام تقنيات طيفية وتحليلية متنوعة تشمل كلا من التحليل العنصري، FT-IR، UV-Vis ، طيف الكتلة (mass spectrometry) ،.TGAتم تحويل متراكبات النحاس الثنائي لكلا الليجاندين إلى بنى نانوية عن طريق المعالجة بالموجات فوق الصوتية (ultrasonic). تم إخضاع هذه المتراكبات النانوية لتقنيات توصيف متقدمة في التحليل، بما في ذلك حيود الأشعة السينية (XRD)، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، مجهر القوة الذرية (AFM)، تشتت الضوء الديناميكي (DLS)، تحليل زِيتا (Zeta)، وتحديد مساحة السطح وحجم المسام بطريقة .BET كشفت التحليلات عن معلومات حاسمه حول أبعادها النانوية، وخصائص السطح، وتوزيع حجم الجسيمات، والشحنة السطحية. امتدت الدراسة إلى استكشاف التطبيقات البيولوجية والبيئية لهذه المتراكبات. أظهرت التقييمات المضادة للميكروبات ضد سلالات بكتيرية وفطرية مختلفة أن متراكبات النحاس (II) أظهرت فعالية أعلى بشكل عام مقارنةً بالليجندات الحرة المقابلة لها ومتراكبات الكوبالت .(II) تم تقييم القدرة المضادة للأورام ضد خلايا سرطان الثدي MCF-7، حيث أظهر متراكب النحاس لليجاند قاعدة شيف الاولى قيمة IC50 بلغت 322.80 ميكروغرام/مل، مما يشير إلى نشاط واعد كمضاد للسرطان. وفرت محاكاة الربط الجزيئي رؤى حول التفاعلات مع مستقبلات البروتين (PDB ID: 7DAF)، مما قد يساهم في توجيه دراسات تثبيط المستقبلات واستراتيجيات تطوير الأدوية المستقبلية. كان التركيز الرئيسي لهذا البحث هو تطوير تقنيات تعتمد على تكنولوجيا النانو للكشف عن تلوث الكادميوم في العينات البيئية. تم تطوير مجسات استشعار تعتمد على الميزان البلوري الكوارتزي (QCM) التي تدمج متراكبات النحاس الثنائي النانوية، و اختبارقدرتها للكشف عن أيونات الكادميوم Cd (II) في عينات المياه. أظهرت هذه المجسات حساسية ملحوظة وأوقات استجابة سريعة، مع الحصول على نتائج في أقل من 5 دقائق. تمت دراسة أداء تلك المجسات المعتمدة على الميزان البلوري الكوارتزي (QCM) تحت ظروف بيئية مختلفة، بما في ذلك مستويات pH مختلفة (3.5، 7، و11) ودرجات حرارة مختلفة(25°C, 35°C, 45°C) ، مما أظهر مرونتها وإمكانيه تطبيقها في العالم الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك، تم دراسة التأثيرات السامة للخلايا للجسيمات النانوية المستمدة من مركبات النحاس (II) لقاعدة شيف لتقييم توافقها الحيوي. بالإضافة إلى ذلك، تم دراسة التأثيرات السامة للخلايا لمتراكبات النحاس الثنائى Cu(II) النانوية للنحاس المشتقة من قواعد شيف الأولى والثانية لتقييم توافقها الحيوي. أظهر المتراكب النانوي لكل من الليجند الأولى والثانيه قيمة IC50 بلغت 501.70 و 648.41 ميكروغرام/مل على التوالي، مما يشير إلى سمية منخفضة ويدعم إمكانية استخدامهم في التطبيقات البيئية. كشفت قياسات زاوية التلامس عن الطبيعة الكارهة للماء للمتراكبات النانوية، مما يعزز ملاءمتها لتطبيقات الاستشعار في البيئات المائية. تؤكد هذه الدراسة الشاملة على إمكانية دمج تكنولوجيا النانو مع الأساليب الكيميائية التقليدية لمعالجة التحديات البيئية والصحية الملحة. من خلال تطوير مجسات نانوية عالية الحساسية وسريعة للكشف عن الكادميوم واستكشاف الخصائص المضادة للميكروبات والمضادة للسرطان لهذه المتراكبات الجديدة، تفتح الدراسة آفاقاً جديدة للمواد متعددة الوظائف في الرصد البيئي والتطبيقات الطبية الحيوية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.