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Artículo recibido 15 de febrero de 2024.
Artículo aceptado 15 de junio de 2024.
Artículo publicado 31 de octubre de 2024.
Propiedades antimicrobianas de compuestos de coordinación
Martínez Medina, Juan J.1; López Tévez, Libertad L.2; Okulik, Nora B.1; Ferrer, Evelina
G.3; Williams Patricia A.M.3
1INIPTA (CONICET-UNCAUS), Universidad Nacional del Chaco Austral, Presidencia Roque
Sáenz Peña, Chaco, Argentina.
juanjoc_mm09@uncaus.edu.ar nora@uncaus.edu.ar
2Universidad Nacional del Chaco Austral, Presidencia Roque Sáenz Peña, Chaco, Argentina.
leolopez@uncaus.edu.ar
3CEQUINOR (CONICET-UNLP asociado a CIC), Facultad de Ciencias Exactas, Universidad
Nacional de La Plata, La Plata, Argentina.
evelina@quimica.unlp.edu.ar williams@quimica.unlp.edu.ar
ORCID Juan J. Martínez Medina 0000-00025592-1048
ORCID Libertad L. López Tévez 0000-00030334-0310
ORCID Nora B. Okulik 0000-0001-7568-3393
ORCID Evelina G. Ferrer 0000-0002-63435170
ORCID Patricia A. M. Williams 0000-00021549-5873
Resumen
En nuestro grupo de investigación hemos sintetizado y caracterizado varios complejos
de cobre, cinc y cadmio con diversos ligandos orgánicos, tanto naturales (5-
hidroxitriptófano) como sintéticos (fenantrolina), e incluso fármacos empleados en
medicina humana (sertralina, telmisartán, entre otros), pero que no se usan como
antimicrobianos. En este trabajo nos enfocamos en las determinaciones de la actividad
antimicrobiana a distintos niveles de complejidad, desde un cribado general con
detección de halos de inhibición, continuando con la medición de concentración
inhibitoria mínima, para finalmente evaluar el efecto post-agente y la actividad
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antibiofílmica. En general, los complejos binarios mantienen el perfil antimicrobiano
del ligando, mientras que los ternarios (con fenantrolina) exhiben perfiles mejorados.
Palabras clave: complejos de coordinación, resistencia antimicrobiana, concentración
inhibitoria mínima, efecto post-antibiótico, actividad antibiofílmica.
Abstract
Antimicrobial properties of coordination compounds
In our research group, we have synthesized and characterized various copper, zinc, and
cadmium complexes with different organic ligands, including both natural ones (such as
5-hydroxytryptophan) and synthetic ones (like phenanthroline), as well as
pharmaceuticals used in human medicine (such as sertraline, telmisartan, among others),
although they are not typically employed as antimicrobials. In this study, our focus has
been on determining the antimicrobial activity at different levels of complexity. This
includes a general screening with the detection of inhibition halos, followed by the
measurement of minimum inhibitory concentration, and ultimately assessing post-agent
effects and antibiofilm activity. In general, binary complexes maintain the antimicrobial
profile of the ligand, while ternary complexes (with phenanthroline) exhibit enhanced
profiles.
Keywords: coordination complexes, antimicrobial resistance, minimum inhibitory
concentration, post-antibiotic effect, antibiofilm activity.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, las infecciones causadas por cepas resistentes a los
antimicrobianos se han convertido en un desafío para la salud a nivel mundial (Regiel-
Futyra et al., 2017). La Organización Mundial de la Salud ha publicado un informe en el
que se enumeran doce patógenos multirresistentes que requieren atención urgente,
destacando la necesidad de desarrollar nuevos agentes antibacterianos efectivos (Singh
et al., 2017). Los principales patógenos que generan resistencia fueron agrupados bajo
la sigla ESKAPE, debido a su capacidad de “escapar” de los tratamientos
antibacterianos comunes. Estas cepas incluyen a los patógenos Enterococcus faecium,
Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanii, Pseudomonas
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aeruginosa y Enterobacter spp. Son particularmente preocupantes las cepas de S.
aureus resistente a meticilina, las cepas de Enterococcus resistente a vancomicina, y las
cepas de P. aeruginosa, Escherichia coli y K. pneumoniae con producción de β-
lactamasas y carbapenemasas de espectro extendido (Mulani et al., 2019; Viganor et al.,
2017). La aparición de resistencia a la vancomicina entre las cepas de S. aureus
resistentes a la meticilina es preocupante y pone de manifiesto la necesidad urgente de
nuevas clases de antibióticos (Cushnie et al., 2003). Al problema de la multirresistencia
se le suman los factores de virulencia como la formación de biopelículas (biofilms) las
cuales permiten una mejor adherencia de los microorganismos a las superficies
inanimadas (como dispositivos biomédicos) o a las de origen biológico (como piel o
mucosa), dificultando el acceso de los antibióticos y causando complicaciones
(Radulović et al., 2018).
El aumento en la frecuencia de las infecciones debido a diferentes causas ha
llevado a un mayor consumo de agentes antimicrobianos y ha favorecido la aparición de
cepas multirresistentes (Berahou et al., 2007; Recio Despaigne et al., 2012), lo que
limitó las opciones terapéuticas disponibles y obligó a incursionar en nuevas estrategias
antimicrobianas. La terapia farmacológica clásica combinada con un diagnóstico rápido
y detallado (sobre los perfiles de resistencia) sigue siendo la principal herramienta
disponible en la práctica clínica, pero el arsenal terapéutico es cada vez menos eficiente.
Como alternativas para la búsqueda de nuevos antimicrobianos pueden mencionarse: la
utilización de bacteriófagos (Kakasis y Panitsa, 2019), péptidos antimicrobianos
(Mahlapuu et al., 2016) y aislamiento de compuestos de origen vegetal (Gyawali e
Ibrahim, 2014), estrategias que poseen limitaciones de diversa naturaleza, o bien la
obtención de nanopartículas (Sportelli et al., 2016) o formación de co-cristales (El
Hamdani et al., 2018) que permiten mejorar la biodisponibilidad de ciertas drogas, pero
no solucionan la problemática de la multirresistencia. Además, la síntesis química de
moléculas orgánicas nuevas (Man et al., 2018) o modificadas a partir de fármacos ya
conocidos suele dar lugar a compuestos que sólo presentan un único mecanismo de
acción. Esto facilita la aparición de resistencia ya que debido a los procesos evolutivos
de los procariotas sólo es cuestión de tiempo encontrar una ruta de escape. Por el
contrario, la síntesis de compuestos de coordinación implica la obtención de una entidad
química nueva (el complejo) que combina varios mecanismos de acción (del metal o del
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ligando) lo cual ralentiza o extiende los tiempos de aparición de resistencia (Regiel-
Futyra et al., 2017). Esto los convierte en una estrategia prometedora para el diseño de
antimicrobianos en la era de la multirresistencia. De forma adicional, algunos complejos
metálicos mostraron una marcada actividad disruptiva de la biopelícula generada por
cepas con alta resistencia a los antibióticos (Cushnie et al., 2003), lo que representa una
importante ventaja terapéutica.
Los complejos metálicos pueden diseñarse empleando diferentes metales y
diversos ligandos, desde moléculas de síntesis química como las sulfonamidas hasta
moléculas de origen natural como los flavonoides. La diversidad de ligandos incluye
tanto moléculas de uso en medicina humana como moléculas que no tienen aplicaciones
clínicas, y dentro del primer grupo es destacable el descubrimiento de moléculas que no
se emplean como antimicrobianos pero que poseen dicha propiedad biológica.
Boughougal et al. (2018) sintetizaron un complejo ternario de Zn(II) con sulfadiazina y
enrofloxacina, dos antibióticos diferentes pero complementarios, resultando más activo
que los complejos binarios (efecto potenciador) frente a E. coli, S. aureus y E. faecalis.
Los ligandos auxiliares, como la 1,10-fenantrolina (fen), resultan interesantes en la
síntesis de compuestos ternarios ya que pueden potenciar o diversificar las propiedades
biológicas del sistema binario. Se ha reportado que la fen tiene propiedades
antibacterianas, antifúngicas y antivirales (Zoroddu et al., 1996). Cabe destacar que los
complejos de coordinación basados en fen se han postulado como una alternativa
terapéutica en la era de la resistencia antibiótica (Viganor et al., 2017). Chandraleka et
al. (2014) demostraron que el mecanismo de acción de los complejos metálicos que
contienen fen está relacionado con la actividad de clivaje del ADN. Para sistemas
ternarios que combinan ligandos de diferente origen como el complejo de Cd(II) con
quercetina y fen (Srivastava et al., 2020), la actividad de escisión del ADN por parte del
ligando fen, combinada con el efecto prooxidante del ligando flavonoide, podría ser
responsable de la acción antibacteriana mejorada.
La ciudad de Presidencia Roque Sáenz Peña tiene un hospital de nivel de
complejidad 6 (Hospital 4 de Junio) que es un centro de referencia zonal y provincial.
Además, nuestra universidad cuenta con una Unidad Médica Educativa (UME) que
brinda servicios de distinta complejidad tanto en pacientes ambulatorios como de
internación. Esta ciudad se encuentra ubicada en el centro de la provincia del Chaco, lo
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que propicia la asistencia de pacientes de localidades cercanas (de nuestra provincia y
de provincias vecinas como Santiago del Estero) a los diferentes centros de salud, por lo
que los perfiles de resistencia microbiana son particularmente heterogéneos. Según
datos provistos por el laboratorio de análisis clínicos de la UME, las principales
especies aisladas en pacientes ambulatorios con infecciones urinarias son E. coli y K.
pneumoniae con un notorio incremento de cepas con genes productores de resistencia,
principalmente betalactamasas de espectro extendido.
DESARROLLO
El Grupo de Investigación en Química Bioinorgánica (GINQUIBIO) viene
desarrollando proyectos desde el año 2010 financiados por la Secretaría de
Investigación, Ciencia y Técnica de la Universidad Nacional del Chaco Austral
(UNCAUS) en colaboración con investigadores del Centro de Química Inorgánica
(CEQUINOR, CONICET-UNLP), centro donde fueron diseñados y sintetizados los
complejos metálicos de coordinación. Este grupo lleva a cabo sus actividades en los
laboratorios del Instituto de Procesos Tecnológicos Avanzados (INIPTA, CONICET-
UNCAUS). En este artículo resumimos los principales hallazgos vinculados al estudio
de agentes antimicrobianos.
Preparación de los complejos
La síntesis de los complejos se realiza por diferentes técnicas, y en su gran
mayoría la coordinación entre el metal y los ligandos se produce en el seno de una
solución. Cada complejo posee requerimientos específicos para ser obtenido, como ser:
el tipo de solvente, valor de pH, condiciones de agitación y temperatura, entre otras. La
preparación de los complejos [Cu(propiltiouracilo)2]2 (Cu-PTU) (Urquiza et al., 2016),
Cu(5-hidroxitriptófano)2 (Cu-5HTP) (Martínez Medina et al., 2019),
[Zn(cumaríncarboxilato)21,10-fenantrolina]·4H2O (Zn-CCA-fen) (Islas et al., 2018) y
[Cu(metimazol)2(1,10-fenantrolina)(H2O)2]Cl2 (Cu-Met-fen) (Urquiza et al., 2013)
consiste en agregar una solución del metal sobre los ligandos disueltos bajo agitación
continua para obtener un precipitado (sin lograr la formación de monocristales). Sin
embargo, cuando la mezcla de reacción se deja evaporando lentamente, como en los
complejos (sertralina)2[CuCl4] (Cu-Ser) (Martini et al., 2017), [Cd(1,10-
6
fenantrolina)2(SO4)(H2O)](cianoguanidina)·5H2O (Cd-cnge-fen) (López Tévez et al.,
2011), [Cu(1,10-fenantrolina)(cianoguanidina)(H2O)(NO3)2] (Cu-cnge-fen) (Ferrer et
al., 2007), [Zn(1,10-fenantrolina)2(cianoguanidina)(H2O)](NO3)2·H2O (Zn-cnge-fen)
(López Tévez et al., 2012) y [Cu(5-hidroxitriptófano)(1,10-
fenantrolina)(H2O)](NO3).2H2O (Cu-5HTP-fen) (Naso et al., 2020), pueden obtenerse
monocristales. Otras alternativas para la obtención de monocristales son: la disolución
del sólido amorfo en un solvente adecuado seguido de la recristalización por
evaporación como en el complejo [Cu8temisartan16]·24H2O (Cu-Tel) (Islas et al., 2014),
o la difusión en geles contenidos en tubos de vidrio con forma de U como el complejo
[Zn(cumaríncarboxilato)2(H2O)2] (Islas et al., 2018).
Para caracterizar el sólido obtenido se recurre a diversas técnicas, como ser: el
análisis elemental para confirmar la estequiometría del complejo, la espectroscopía
vibracional de infrarrojo, reflectancia difusa, y UV-visible para estudiar los procesos de
desprotonación de los ligandos y su coordinación, la difracción de rayos X de
monocristal para elucidar la estructura del complejo, y los métodos de análisis térmico
para demostrar la presencia de moléculas de solvente dentro o fuera de la esfera de
coordinación. Para conocer el entorno de coordinación se emplea la resonancia
paramagnética electrónica para complejos paramagnéticos como los de cobre y la
resonancia magnética nuclear para complejos diamagnéticos como los de cinc. Para los
sistemas basados en cianoguanidina (Ferrer et al., 2007; López Tévez et al., 2011;
López Tévez et al., 2012), se realizaron estudios computacionales empleando métodos
basados en la teoría del funcional de la densidad (Figura 1) para realizar comparaciones
teórico-experimentales.
Figura 1. Estructuras de los complejos Cu-cnge-fen (A), Zn-cnge-fen (B) y Cd-cnge-fen (C).
AB C
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Determinaciones de actividad antimicrobiana
GINQUIBIO ha evolucionado y profundizado en el estudio de la actividad
antimicrobiana de los complejos de coordinación. En los estadios iniciales se empleó la
técnica de difusión en agar midiendo halos de inhibición (método cualitativo) (López
Tévez et al., 2011; Martínez Medina et al., 2014; Martínez Medina et al., 2015), para
luego avanzar hacia el método de macrodilución en agar (método cuantitativo)
(Falkievich et al., 2022; Islas et al., 2014; Islas et al., 2018; López Tévez et al., 2012;
Martínez Medina et al., 2014; Martini et al., 2017; Naso et al., 2020; Urquiza et al.,
2013; Urquiza et al., 2015; Urquiza et al., 2016), y posteriormente incluir estudios de
efecto post-agente (Martínez Medina et al., 2014; Martínez Medina et al., 2015; Naso et
al., 2020) y estudios de inhibición de la formación de biofilms (Falkievich et al., 2022).
Se emplearon las cepas de referencia derivadas de la American Type Culture
Collections (ATCC) Escherichia coli ATCC 35218, Pseudomonas aeruginosa ATCC
27853, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus epidermidis ATCC
12228, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Candida albicans ATCC 10231, Candida
parapsilosis ATCC 22019, y aislamientos de Candida albicans, Candida parapsilosis,
Candida glabrata, Candida tropicalis y Candida krusei.
El método de difusión en agar basado en la técnica de Kirby-Bauer (Berahou et
al., 2007) consiste en sembrar uniformemente la superficie de una placa con Mueller
Hinton agar con un inóculo calibrado del microorganismo y seguidamente colocar
discos embebidos en el complejo de coordinación permitiendo que este difunda desde el
disco hacia el agar. Si el microorganismo es susceptible al agente podrían observarse
halos de inhibición (Figura 2A). Esta técnica cualitativa es útil para el cribado de un
gran número de compuestos sobre un determinado microorganismo. Sin embargo, la
presencia de halos de inhibición y su tamaño están relacionados con la capacidad de
difusión del complejo y no necesariamente con su potencia. Es decir que un compuesto
que genere halos grandes podría no ser un antimicrobiano potente, como sucede con el
CuCl2 frente a las cepas de Candida (Martínez Medina et al., 2014).
El método de macrodilución en agar (Berahou et al., 2007) consiste en preparar
una serie de placas con concentraciones crecientes del complejo y sembrar una alícuota
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de cada inóculo calibrado sobre la superficie del agar. Esta técnica cuantitativa permite
determinar la concentración inhibitoria mínima (CIM) que se define como la menor
concentración (expresada en μg/mL) que inhibe el crecimiento visible del
microorganismo tras el período de incubación (Figura 2B). La CIM representa un
parámetro de interés clínico que indica que la actividad antimicrobiana es buena
(CIM<100) moderada (100>CIM<500), débil (500>CIM<1000) o irrelevante
(CIM>1000) (Tanaka et al., 2006). La ventaja de esta técnica es que permite ensayar un
gran número de microorganismos de forma simultánea en un mismo set de placas y la
limitación es que no permite establecer la concentración mínima a la que el
microorganismo es inactivado irreversiblemente.
Figura 2. Método de difusión en agar (A) y método de macrodilución en agar (B).
Luego de determinar la CIM de un complejo sobre una especie bacteriana o
fúngica, puede estudiarse el efecto post-agente del mismo que se denomina efecto post-
antibiótico (PAE) o post-antifúngico (PAFE). La técnica consiste en monitorear
espectrofotométricamente el crecimiento del microorganismo luego de una breve
exposición al complejo a valores de hasta 2 veces la CIM (Ellepola, 2012). Si el
complejo posee PAE/PAFE, hay un retardo en el inicio del crecimiento luego de la
remoción del complejo. Valores menores a 20 minutos resultan insignificantes dada las
limitaciones de la técnica (Rescott et al., 1988). El efecto post-agente resulta relevante
en términos farmacocinéticos, ya que podría condicionar los intervalos de dosificación
del agente antimicrobiano.
Por otra parte, algunos complejos tienen la capacidad de inhibir la formación
de biofilms microbiano. El método del cristal violeta (Radulović et al., 2018) consiste en
teñir el biofilm formado por el microorganismo, extraer el color con un solvente
adecuado y cuantificarlo por espectrofotometría. Los complejos que tienen actividad
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antibiofílmica ya sea por inhibición de la etapa de adhesión (ensayo preadhesión) o
porque actúan sobre el biofilm ya formado (ensayo post-adhesión) generan una
disminución de la cantidad de color. Una variante de esta técnica consiste en la tinción
del biofilm formado sobre un cubreobjetos en presencia de diferentes dosis del agente
en estudio y a diferentes tiempos para luego visualizarlos por microscopía óptica
(Figura 3).
Figura 3. Tinción con cristal violeta del biofilm formado por P. aeruginosa en ausencia
(control, A) y en presencia del ligando fenantrolina a 0,5 CIM (B) y 1 CIM (C). Aumento 400X.
Evaluación de la seguridad
En el diseño de fármacos resulta necesario complementar los estudios de
propiedades biológicas (como la actividad antimicrobiana) con estudios de toxicidad. La
seguridad de los complejos fue evaluada en dos niveles de experimentación (Falkievich
et al., 2022; Martínez Medina et al., 2014; Martínez Medina et al., 2015; Naso et al.,
2020): Nivel I (ensayos a nivel bacteriano in vitro) mediante el test de Ames y Nivel III
(ensayos con organismos enteros in vivo) empleando el modelo de Artemia salina.
El test de Ames (Maron y Ames, 1983) permite detectar el potencial
mutagénico de los complejos mediante el empleo de cepas bacterianas diseñadas por
ingeniería genética que son incapaces de crecer en ausencia de histidina (a menos que
sufran mutaciones específicas). Por ejemplo, las cepas de Salmonella typhimurium
TA98 y TA100 permiten detectar mutaciones del tipo corrimiento de marco de lectura o
sustitución de pares de bases, respectivamente. El método de incorporación directa en
placa consiste en poner en contacto el complejo con la cepa bacteriana en un medio
semisólido que posteriormente se vierte sobre placas conteniendo agar mínimo. Luego
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de la incubación se realiza el recuento del número de colonias revertantes (Figura 4A) y
se calcula el índice mutagénico (IM) para determinar si el complejo es no mutagénico
(IM< 1,5), ligeramente mutagénico (1,5<IM<2) o mutagénico (IM>2).
El ensayo de Artemia salina permite determinar la toxicidad aguda de
moléculas nuevas de forma rápida y económica (Meyer et al., 1982). Los nauplios del
crustáceo de mar se incuban en policubetas de 96 wells en presencia del complejo
durante 24 horas, se realiza el conteo de larvas vivas en cada pocillo (Figura 4B) y se
calcula la concentración letal media (CL50). Este modelo ha mostrado una buena
correlación con los ensayos en ratones, lo que lo hace útil como alternativa al uso de
animales vertebrados (Logarto Parra et al., 2001). Sin embargo, una limitante de la
técnica es la baja solubilidad de algunos complejos en el agua de mar.
Figura 4. Placas del Test de Ames (A). Nauplios de Artemia salina (B). Aumento 30X.
Resultados de actividad antimicrobiana de los distintos complejos sintetizados
La búsqueda de nuevos fármacos basados en complejos de coordinación se
sustenta en la Teoría de la Quelación. Esta propone que la quelación reduce la polaridad
del ion metálico mediante la distribución parcial de su carga positiva a los ligandos, lo
cual incrementa la liposolubilidad del complejo, permitiéndole pasar más fácilmente a
través de la capa lipídica de la membrana bacteriana para interferir con su crecimiento
(Qasem et al., 2024). En este contexto, evaluamos las propiedades antimicrobianas de
diversos complejos (de cobre, cinc y/o cadmio) tanto binarios de telmisartán (Islas et al.,
2014), sertralina (Martini et al., 2017) y propiltiouracilo (Urquiza et al., 2016), como
ternarios que incluyen fen como segundo ligando de los sistemas basados en
cianoguanidina (Falkievich et al., 2022; Martínez Medina et al., 2014; Martínez Medina
et al., 2015), cumarín-3-carboxilato (Islas et al., 2018), 5-hidroxitriptofano (Naso et al.,
2020) y metimazol (Urquiza et al., 2013; Urquiza et al., 2015).
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Complejo de cobre con telmisartán
Telmisartán es un fármaco empleado como antihipertensivo y en el tratamiento
de la insuficiencia cardíaca. Esta molécula presenta buena actividad antibacteriana
frente a S. aureus y moderada frente a E. faecalis y S. epidermidis, pero no inhibe el
crecimiento de las gramnegativas E. coli y P. aeruginosa. El complejo Cu-Tel muestra
una actividad antimicrobiana semejante a la del ligando libre frente a las bacterias S.
aureus, S. epidermidis, E. coli y P. aeruginosa, pero no es efectivo sobre E. faecalis.
Cuando estudiamos el efecto de estas moléculas sobre levaduras del género Candida,
pudimos ver que dos de ellas, Candida albicans y C. parapsilosis son sensibles a
telmisartán y al complejo binario Cu-Tel (Islas et al., 2014).
Complejo de cobre con sertralina
La sertralina es un fármaco incorporado en el mercado en la década de 1990
como inhibidor selectivo de la recaptación de serotonina para tratar la depresión. Esta
molécula muestra muy buena actividad antifúngica (CIM< 12) y antibacteriana (CIM=
24), excepto para P. aeruginosa que es muy débil (CIM= 750). El complejo Cu-Ser
muestra buena actividad para todas las cepas, excepto para P. aeruginosa (CIM> 1500).
Es decir que la complejación no afecta la actividad antimicrobiana del fármaco
antidepresivo frente a las levaduras. Por lo tanto, aunque la complejación no supone un
mejoramiento del perfil antimicrobiano de la droga antidepresiva, tampoco afecta
negativamente su potencial inhibitorio en la mayoría de los casos (Martini et al., 2017).
Complejo de cobre con propiltiouracilo
El propiltiouracilo es un compuesto químico empleado como agente
antitiroideo de reconocida actividad farmacológica. Esta molécula orgánica no presenta
actividad antimicrobiana sobre ninguno de los indicadores biológicos. El complejo
binario Cu-PTU es más activo frente a bacterias grampositivas (actividad buena) que
frente a gramnegativas (actividad moderadas). Es interesante observar que aunque las
cepas fúngicas del género Candida no son inhibidas ni por el metal ni por ligando libre,
son fuertemente afectadas por el complejo (CIM= 12), incluso la inhibición es mayor
que con el fármaco control fluconazol (CIM> 375) (Urquiza et al., 2016).
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Complejos de cobre, cinc y cadmio con cianoguanidina
La cianoguanidina ha sido reconocida como sustrato de la enzima nitrogenasa
y no posee actividad antimicrobiana. El complejo Cu-cnge-fen (Figura 1A) provoca
inhibición del crecimiento de cepas bacterianas y fúngicas mostrando halos con
diámetros medibles que muestran un orden decreciente de C. albicans > C. tropicalis >
E. faecalis > E. coli, S. aureus > C. parapsilosis, sin halo para P. aeruginosa. Respecto
de la CIM, el complejo muestra buena actividad antimicrobiana frente a las bacterias E.
coli, S. aureus y E. faecalis (Tabla 1) pero no es relevante contra P. aeruginosa, lo cual
se correlaciona con las medidas de los halos. El complejo Cu-cnge-fen inhibe el
desarrollo de levaduras, siendo particularmente activo frente a C. albicans con mejor
actividad (CIM= 12) que el fármaco fluconazol (CIM> 375). Respecto de los efectos
post-agente, los PAEs más largos se observaron para E. coli y S. aureus, mientras que el
PAFE más marcado fue el de C. parapsilosis (Martínez Medina et al., 2014).
Tabla 1. Valores de concentración inhibitoria mínima (CIM en μg/mL) del ligando 1,10-
fenantrolina (fen) y de los tres complejos de M(II)-cnge-fen (M= Cu, Zn o Cd).
Cepas microbianas
fen
Cu-cnge-fen
Zn-cnge-fen
Cd-cnge-fen
E. coli ATCC 35218
12
96
48
48
S. aureus ATCC 25923
24
24
96
96
E. faecalis ATCC 29212
94
24
>1000
96
C. albicans ATCC 10231
3
12
6
3
C. parapsilosis ATCC 22019
12
48
12
24
C. tropicalis
12
48
12
12
El complejo Zn-cnge-fen (Figura 1B) presenta buena actividad antimicrobiana
sobre E. coli, S. aureus y S. epidermidis, pero es irrelevante frente a E. faecalis y P.
aeruginosa. Frente a las cepas de Candida, tanto el complejo como el ligando fen,
mostraron en algunos casos mayor actividad antifúngica que el fármaco fluconazol. El
efecto PAFE más largo se observa en las cepas de C. glabrata y C. krusei y en C.
albicans donde es incluso mayor que anfotericina B. Cabe mencionar que este complejo
ha demostrado ser seguro en los modelos de Artemia salina y test de Ames (Martínez
Medina et al., 2015).
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El cadmio fue designado carcinógeno humano por la Agencia Internacional
para la Investigación del Cáncer debido a su toxicidad, sin embargo este puede
modularse mediante la formación de complejos. En este sentido, no hemos detectado
toxicidad aguda del complejo Cd-cnge-fen (Figura 1C) en A. salina ni mutagenicidad en
el test de Ames debido a que el complejo presenta mejor perfil antimicrobiano que el
metal libre sobre las cepas bacterianas, siendo el único activo frente a P. aeruginosa
(CIM= 187), que es una bacteria formadora de biopelículas. Se evaluó su actividad
antibiofílmica sobre este patógeno. El complejo de cadmio, a la concentración de 0,5
CIM, inhibió por encima del 40% la formación de biofilms con respecto al control en
ambos ensayos (pre y post-adhesión). Además, a la concentración de 1 CIM ejerció un
72 % de inhibición en el ensayo de preadhesión, y un 42 % de inhibición en el ensayo
de post-adhesión (Falkievich et al., 2022).
En el análisis global de los tres sistemas de M(II)-cnge-fen (M= Cu, Zn o Cd),
se pudo ver que tienen buena actividad frente a las cepas bacterianas y fúngicas (Tabla
1). El complejo de cadmio es el único activo frente a P. aeruginosa. Por su parte, el
complejo de cobre, exhibe los valores más bajos de CIM para S. aureus y E. faecalis y
la actividad del complejo de cinc frente a C. parapsilosis es mejor que la de los otros
dos complejos. Estos resultados sugieren que, ni el centro metálico ni el número de
unidades del ligando fen condicionan la potencia antimicrobiana de los complejos
(Figura 1). El ligando auxiliar fen posee buen perfil antimicrobiano frente a los
indicadores biológicos elegidos (Tabla 1), incluso con mejor actividad que los
complejos en algunos casos. Sin embargo, esta molécula no tiene aplicaciones clínicas
debido a su toxicidad (CL50= 93,70 μg/mL) (Martínez Medina et al., 2015), la cual
puede ser suprimida mediante la complejación, haciendo a los complejos más seguros
(Falkievich et al., 2022; Martínez Medina et al., 2015; Naso et al., 2020).
Complejos de cinc con cumaríncarboxilato
Las cumarinas son metabolitos secundarios, distribuidos principalmente en el
reino vegetal, con actividades farmacológicas que dependen de sus patrones de
sustitución. Cuando la posición 3 es sustituida por un grupo carboxílico se genera el
cumarín 3 carboxilato. El complejo binario Zn-CCA no ha mostrado actividad
antibacteriana ni tampoco antifúngica, mientras que el complejo ternario Zn-CCA-fen
14
exhibe una actividad débil frente a las bacterias grampositivas del género
Staphylococcus (CIM= 750), moderada frente a C. tropicalis y C. parapsilosis (CIM=
188) y buena frente a C. albicans, C. glabrata y C. Krusei (CIM= 12-24). Una situación
disruptiva se vio sobre la cepa de E. coli donde tanto el cinc como la fen mostraron
actividad inhibitoria, pero este comportamiento no se trasladó a los complejos (Islas et
al., 2018).
Complejos de cobre con 5-hidroxitriptófano
El 5-hidroxitriptófano es un precursor de la serotonina natural que se emplea en
bajas dosis por vía oral como suplemento dietario. Esta molécula no mostró actividad
antimicrobiana a las concentraciones ensayadas. El complejo binario Cu-5HTP mostró
una débil actividad antimicrobiana únicamente frente a S. aureus (CIM= 750). El
complejo ternario de 5-hidroxitriptófano fue diseñado mediante la sustitución de una
unidad de 5-hidroxitriptófano del sistema binario por una unidad de fen, dando lugar a
un compuesto con actividad antimicrobiana relevante contra todas las cepas bacterianas
analizadas, excepto contra P. aeruginosa, y presenta buena actividad antifúngica frente
a todas las cepas. En este contexto, se puede considerar que la inclusión de la fen
mejoró el perfil antimicrobiano del complejo. El sistema ternario Cu-5HTP-fen mostró
PAE frente a concentraciones de 2 CIM. En líneas generales el PAFE disminuye y el
PAE aumenta en el complejo respecto de la fen, excepto para E. faecalis. Además,
ambos complejos resultaron seguros en términos de toxicidad aguda y genotoxicidad
(Martínez Medina et al., 2019; Naso et al., 2020).
Complejos de cobre con metimazol
El metimazol es un fármaco antitiroideo que actúa como inhibidor de la enzima
peroxidasa tiroidea. Esta molécula no presenta actividad antibacteriana. El complejo
Cu-Met presenta una actividad antibacteriana débil pero mejorada (CIM= 750) respecto
al ligando libre y con un valor de dilución por encima de la CIM del metal. Por otro
lado, el complejo ternario Cu-Met-fen mostró una actividad antibacteriana mejorada,
respecto del binario Cu-Met, con un muy buen efecto antibacteriano, especialmente
contra E. faecalis (CIM= 47), S. aureus y S. epidermidis (CIM= 94), mientras que frente
a E. coli y P. aeruginosa tuvo un efecto inhibidor moderado (CIM= 375) (Urquiza et al.,
15
2013). Por otro lado, la actividad antifúngica del cobre, metimazol, Cu–Met y Cu–Met–
fen contra todas las cepas analizadas no se consideran relevantes (Urquiza et al., 2015).
CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS
En general los complejos binarios mantienen el patrón antimicrobiano del
ligando, mejorando incluso para algunos sistemas frente a determinadas cepas. Los
complejos ternarios, que incorporan el ligando auxiliar fen, presentan mayor actividad
con valores de CIM incluso menores que algunos antimicrobianos comerciales. El
coligando fen posee una CIM baja (muy buen antimicrobiano) pero elevada toxicidad,
lo que impide su uso como agente farmacoterapéutico. Sin embargo, coordinado con
cationes metálicos en los complejos ternarios, la toxicidad desaparece y se mantiene su
actividad antimicrobiana. Además, los resultados del complejo Cd-cnge-fen, en
concordancia con la literatura, sugieren que los demás complejos ternarios que incluyen
el ligando fen también podrían inhibir la formación de biofilms microbianos.
Teniendo en cuenta que la mayoría de los complejos han demostrado actividad
antimicrobiana frente a bacterias ATCC, consideramos necesario extender nuestra
investigación incluyendo bacterias multirresistentes aisladas en los principales centros
de salud de la ciudad de Presidencia Roque Sáenz Peña. Además, comenzamos a
incursionar en ensayos de sinergismo de los complejos con antimicrobianos
comerciales, mecanismos de acción, inhibición de factores de virulencia, generación de
resistencia y estudios de toxicidad.
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