Coordination compounds for the treatment of bone tissue disorders

Abstract

Bones are dynamic tissues that undergo a constant and complex remodeling process. In a healthy bone, the remodeling process involves the coupled action of bone formation, by osteoblasts and bone resorption, by osteoclasts. In some cases, however, there is an imbalance between these two actions, resulting in bone tissue disorders that are an important public health problem. Nowadays, there are already several treatments to help manage bone tissue disorders. Within those, bisphosphonates (BPs) are one of the most used class of drugs due to their remarkable high affinity to hydroxyapatite in bone. Along with BPs it has been common for physicians to prescribe mineral supplements, such as calcium. Nonetheless, such combined therapy is sometimes overlooked by the patients, compromising thus the efficacy of the treatment. In response to this problem, this work aimed at designing multi-component coordination compounds composed of bisphosphonates, as organic linkers (BP alendronate, the active ingredient of the commercial drug Fosamax®), in coordination with mineral supplements, as metal centers (calcium, magnesium and/or strontium). Different combinations of these building blocks allowed the preparation of several coordination compounds, with distinct structural, physico-chemical and biological properties. Altogether, the results from this work are a step further to bring this type of compounds closer to a future therapeutic application in the management of bone tissue disorders.

Os ossos são tecidos dinâmicos em constante processo de remodelação. Num osso saudável este processo de remodelação envolve a ação equilibrada entre os osteoblastos e os osteoclastos, as células responsáveis pela formação e reabsorção do tecido ósseo, respetivamente. No entanto, em alguns casos, existe um desequilíbrio na atividade destas células, levando ao aparecimento de alterações no tecido ósseo. Hoje em dia, existem já vários tratamentos para patologias do osso. Entre eles, é possível destacar o uso de bisfosfonatos (BPs), uma classe de fármacos bastante utilizada devido à sua elevada afinidade para a hidroxiapatite que constitui o osso. Juntamente com os BPs, é comum os médicos prescreverem suplementos minerais, como por exemplo cálcio. No entanto, a eficácia desta terapia de combinação é muitas vezes limitada pelo descuido dos pacientes aquando da toma dos vários componentes terapêuticos. Visando responder a este problema, este trabalho focou-se na preparação de compostos de coordenação multi-componente, constituídos por ligandos orgânicos, os bisfosfonatos (BP alendronato, o princípio ativo do fármaco Fosamax®) em coordenação com centros metálicos, os suplementos minerais (cálcio, magnésio e/ou estrôncio). Diferentes combinações destes componentes resultaram na preparação de diversos compostos de coordenação, cada um com as suas propriedades estruturais, físico-químicas e biológicas. No final, os resultados deste trabalho são mais um passo no caminho deste tipo de compostos até uma futura aplicação terapêutica no tratamento de doenças do tecido ósseo.