DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-44842-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42049795
تاريخ النشر: 2026-04-28
المؤلف: Eman G. Mahmoud وآخرون
الموضوع الرئيسي: تركيب وخصائص المعقدات المعدنية
نظرة عامة
في هذه الدراسة، تم تخليق ligand جديد من نوع Schiff (L) من خلال تكثيف حمض الفوليك و ساليسيلدهيد، تلاه تحضير معقد النحاس(II) الخاص به (Cu-L). تم توصيف كل من ligand ومعقد Cu-L بدقة باستخدام تقنيات متنوعة، بما في ذلك التحليل العنصري، FT-IR، طيف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، وNMR، من بين أمور أخرى. تم تقييم تفاعلات ربط الحمض النووي، مما كشف عن ميل ربط كبير مع ثابت تفكك ($K_b = 3.08 \times 10^5 \, \text{M}^{-1}$). ومن الجدير بالذكر أن معقد Cu-L بحجم النانو أظهر نشاطًا مضادًا للميكروبات معززًا ضد مسببات الأمراض مثل *Escherichia coli*، *Staphylococcus aureus*، و *Candida albicans*، بالإضافة إلى تأثيرات سامة للخلايا قوية ضد خلايا سرطان الثدي MCF-7، مع IC₅₀ قدره 30.30 ميكروغرام/مل، مقارنةً بالعامل الكيميائي العلاجي سيسبلاتين.
كما استخدمت الدراسة حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) لدعم النتائج التجريبية، مؤكدة استقرار وتكوين المركبات. أشارت الخصائص البصرية غير الخطية إلى استجابات محسنة في المواد المُصنعة. اقترحت دراسات الربط الجزيئي تفاعلات مواتية لـ ligand من نوع Schiff ومعقد Cu-L الخاص به مع أهداف بروتينية بكتيرية رئيسية، مما يبرز إمكاناتها كعوامل علاجية. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على الدور الكبير لتنسيق Cu(II) في تعزيز الفعالية البيولوجية لـ ligand من نوع Schiff، مما يضع Cu-L كمرشح واعد للتطبيقات المضادة للميكروبات ومكافحة السرطان.
الطرق
في قسم الطرق، يوضح المؤلفون المواد والمواد الكيميائية المستخدمة في تجاربهم، مع التأكيد على استخدام المواد الكيميائية من الدرجة التحليلية دون مزيد من التنقية. شملت المواد الكيميائية الرئيسية حمض الفوليك، ساليسيلدهيد، كربونات النحاس، بروميد سيتيل تريميثيل الأمونيوم (CTAB)، DNA من غدة الثدي العجل (CT-DNA)، ثلاثي (هيدروكسيميثيل) أمين الميثان (Tris)، وبروميد الإيثيديوم (EB)، جميعها مستمدة من شركة Sigma Chemical. تم تحضير محاليل مخزون CT-DNA عن طريق إذابة الحمض النووي في محلول Tris، مع تخزين المحاليل عند 5 °م واستخدامها خلال فترة أربعة أيام.
بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام مذيبات متنوعة مثل ثنائي ميثيل الفورماميد (DMF)، ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)، ثلاثي إيثيل أمين، وإيثر البترول كما تم استلامها من شركة Alfa Aesar Chemical. إن هذا الاختيار الدقيق وتحضير المواد أمر حاسم لضمان موثوقية وكررة النتائج التجريبية.
النتائج
تفصل نتائج هذه الدراسة تخليق وتوصيف معقد خلات النحاس(II) جديد مشتق من ligand من نوع Schiff (L)، تم تشكيله من خلال تكثيف حمض الفوليك وساليسيلدهيد. تم تحقيق التأكيد الهيكلي لكل من ligand ومعقد النحاس باستخدام تقنيات تحليلية متنوعة، بما في ذلك FT-IR، ^1H NMR، ^13C NMR، ESI-MS، والميكروتحليل. أشار التحليل العنصري إلى أن النسب التجريبية للكربون (C)، والهيدروجين (H)، والنيتروجين (N)، والنحاس (Cu) تتطابق بشكل وثيق مع القيم النظرية، مما يثبت النسبة المقترحة للمركبات.
بالإضافة إلى ذلك، كشفت ملف الذوبان أن ligand من نوع Schiff (L) قابل للذوبان في الماء، بينما أظهر معقد النحاس(II) عدم الذوبان في المذيبات العضوية الشائعة ولكنه كان قابلًا للذوبان بحرية في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO). تشير هذه النتائج إلى تطبيقات محتملة لمركب خلات النحاس(II) في الأنظمة البيولوجية، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في فعاليته البيولوجية وخصائصه الحاسوبية.
المناقشة
في هذا القسم، يوضح المؤلفون تخليق وتوصيف ligand من نوع Schiff المشتق من حمض الفوليك وساليسيلدهيد، بالإضافة إلى معقده النحاسي (Cu-L). تم استخدام تقنيات تحليلية متنوعة، بما في ذلك FT-IR، NMR، UV-Vis، وقياس الطيف الكتلي، لتأكيد التكوين الناجح للـ ligand ومعقده. شمل التخليق إعادة تدفق حمض الفوليك وساليسيلدهيد في DMF، تلاه تعقيد مع CuCO₃•Cu(OH)₂•H₂O تحت ظروف تحكم في الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة. أظهر معقد Cu-L الناتج هندسة رباعية السطوح، كما تدعمه الدراسات الطيفية والمغناطيسية، بما في ذلك رنين الإلكترون المغزلي (ESR) والتحليل الحراري الوزني (TGA).
تم تقييم الفعالية البيولوجية لـ ligand من نوع Schiff ومعقد Cu-L من خلال نشاط مضاد للميكروبات، ودراسات ربط الحمض النووي، واختبارات السمية للخلايا ضد خلايا سرطان الثدي. أظهر معقد Cu-L نشاطًا مضادًا للميكروبات معززًا مقارنةً بالـ ligand الحر، مما يُعزى إلى تحسين المحبة للدهون ونفاذية الغشاء بسبب تنسيق النحاس. بالإضافة إلى ذلك، أظهر المعقد ميل ربط أعلى لـ DNA من غدة الثدي العجل، مما يشير إلى نمط ربط تداخلي محتمل، والذي يتوافق مع نشاطه البيولوجي المتزايد. تشير النتائج إلى أن الخصائص الهيكلية لمركب Cu-L، بما في ذلك بيئة التنسيق والنووية، تؤثر بشكل كبير على خصائصه البيولوجية، مما يجعله مرشحًا واعدًا لمزيد من التحقيق في التطبيقات المضادة للميكروبات ومكافحة السرطان.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-44842-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42049795
Publication Date: 2026-04-28
Author(s): Eman G. Mahmoud et al.
Primary Topic: Metal complexes synthesis and properties
Overview
In this study, a novel Schiff base ligand (L) was synthesized through the condensation of folic acid and salicylaldehyde, followed by the preparation of its copper(II) complex (Cu-L). Both the ligand and the Cu-L complex were thoroughly characterized using various techniques, including elemental analysis, FT-IR, UV-Vis spectroscopy, and NMR, among others. The DNA binding interactions were evaluated, revealing a significant binding affinity with a dissociation constant ($K_b = 3.08 \times 10^5 \, \text{M}^{-1}$). Notably, the nano-sized Cu-L complex exhibited enhanced antimicrobial activity against pathogens such as *Escherichia coli*, *Staphylococcus aureus*, and *Candida albicans*, as well as potent cytotoxic effects against MCF-7 breast cancer cells, with an IC₅₀ of 30.30 µg/mL, comparable to the chemotherapeutic agent cisplatin.
The study further employed density functional theory (DFT) calculations to support the experimental findings, confirming the stability and formation of the compounds. Nonlinear optical properties indicated improved responses in the synthesized materials. Molecular docking studies suggested favorable interactions of the Schiff base ligand and its Cu-L complex with key bacterial protein targets, highlighting their potential as therapeutic agents. Overall, the research emphasizes the significant role of Cu(II) coordination in enhancing the biological efficacy of the Schiff base ligand, positioning Cu-L as a promising candidate for antimicrobial and anticancer applications.
Methods
In the methods section, the authors detail the materials and reagents utilized in their experiments, emphasizing the use of analytical reagent grade chemicals without further purification. Key reagents included folic acid, salicylaldehyde, copper carbonate, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), Calf Thymus DNA (CT-DNA), tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris), and ethidium bromide (EB), all sourced from Sigma Chemical Co. The preparation of CT-DNA stock solutions involved dissolving the DNA in Tris buffer, with the solutions stored at 5 °C and used within a four-day period.
Additionally, various solvents such as dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), triethylamine, and petroleum ether were employed as received from Alfa Aesar Chemical Co. This careful selection and preparation of materials are crucial for ensuring the reliability and reproducibility of the experimental results.
Results
The results of this study detail the synthesis and characterization of a novel copper(II) chelate complex derived from a Schiff base ligand (L), formed through the condensation of folic acid and salicylaldehyde. Structural confirmation of both the ligand and its copper complex was achieved using various analytical techniques, including FT-IR, ^1H NMR, ^13C NMR, ESI-MS, and microanalysis. The elemental analysis indicated that the experimental percentages of carbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N), and copper (Cu) closely matched the theoretical values, thereby validating the proposed stoichiometry of the compounds.
Additionally, the solubility profile revealed that the Schiff base ligand (L) is soluble in water, while the copper(II) complex exhibited insolubility in common organic solvents but was freely soluble in dimethyl sulfoxide (DMSO). These findings suggest potential applications for the copper(II) chelate in biological systems, warranting further investigation into its biological effectiveness and computational properties.
Discussion
In this section, the authors detail the synthesis and characterization of a Schiff base ligand derived from folic acid and salicylaldehyde, along with its copper complex (Cu-L). Various analytical techniques, including FT-IR, NMR, UV-Vis, and mass spectrometry, were employed to confirm the successful formation of the ligand and its complex. The synthesis involved refluxing folic acid and salicylaldehyde in DMF, followed by complexation with CuCO₃•Cu(OH)₂•H₂O under controlled pH and temperature conditions. The resulting Cu-L complex exhibited a tetrahedral geometry, as supported by spectroscopic and magnetic studies, including electron spin resonance (ESR) and thermogravimetric analysis (TGA).
The biological efficacy of the Schiff base ligand and its Cu-L complex was evaluated through antimicrobial activity, DNA binding studies, and cytotoxicity assays against breast cancer cells. The Cu-L complex demonstrated enhanced antimicrobial activity compared to the free ligand, attributed to improved lipophilicity and membrane permeability due to copper coordination. Additionally, the complex showed a higher binding affinity to calf thymus DNA, indicating a potential intercalative mode of binding, which correlates with its increased biological activity. The findings suggest that the structural characteristics of the Cu-L complex, including its coordination environment and nuclearity, significantly influence its biological properties, making it a promising candidate for further investigation in antimicrobial and anticancer applications.