Loading...
Publication
Chemical analysis and in vitro cytotoxicity assessment of synthetic cathinones found in seized products
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 9.37 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
The abuse of synthetic cathinones (SCat) represents a serious public health problem,
and despite the legislative efforts to control the availability and use of these substances, new
derivatives continue to appear in the market. Monitoring these substances is a challenging task
faced by forensic and toxicological laboratories, due to the closely related molecular structures
that lead to similar analytical characteristics. Moreover, with the emergence of new substances,
information about their potential toxicity is unknown and the effects can be dangerous and
unpredictable.
The first purpose of this work was to chemically characterize fourteen seized products
suspected to contained SCat, using several complementary analytical techniques, namely
infrared spectroscopy (IR), gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS),
ultrahigh performance liquid chromatography with photodiode array detector (UHPLC-PDA) and
nuclear magnetic resonance (NMR). It was possible to identify nine SCat, namely methylone,
methedrone, N-ethylcathinone, buphedrone, pentedrone, 3-fluoromethcathinone (3-FMC), 4-
fluoromethcatinone (4-FMC), α-pyrrolidinohexanophenone (α-PHP) and 4-methyl-α pyrrolidinohexanophenone (MPHP).
Subsequently, a new analytical methodology, based on the microextraction technique
μSPEed® followed by UHPLC-PDA analysis, was developed for the determination of SCat in urine
samples. Under the optimized conditions, the method showed satisfactory results in terms of
linearity, with determination coefficients (R2
) > 0.998, within the studied concentration ranges,
and low detection limits (LOD) ranging from 36.8 to 95.3 ng mL−1. Once validated, the method
was applied to real samples and α-PHP was detected in several samples.
The cytotoxic potential of SCat, individually and in the samples, was evaluated in HepG2
cells. The elucidation of the cellular mechanisms underlying the observed hepatotoxicity,
particularly those involved in oxidative stress was also evaluated. MPHP and α-PHP were the
most cytotoxic compounds, and all SCat were able to disrupt the balance between reactive
oxygen and nitrogen species (ROS and RNS) generation and the scavenging capacity of the
antioxidant system.
O abuso de catinonas sintéticas (SCat) representa um grave problema de saúde pública e apesar dos esforços legislativos para controlar a disponibilidade e utilização destas substâncias, novos derivados continuam a surgir no mercado. A monitorização destas substâncias é uma tarefa desafiadora enfrentada pelos laboratórios forenses e toxicológicos, devido às estruturas moleculares estreitamente relacionadas que conduzem a características analíticas muito semelhantes. Além disso, com o aparecimento de novas substâncias, a informação sobre a potencial toxicidade é desconhecida e os efeitos podem ser perigosos e imprevisíveis. O primeiro objetivo deste trabalho foi caracterizar quimicamente catorze produtos apreendidos suspeitos de conterem SCat, utilizando várias técnicas analíticas, nomeadamente a espetroscopia de infravermelho (IR), a cromatografia gasosa acoplada à espetrometria de massa (GC-MS), a cromatografia líquida de ultra eficiência com detetor de fotodíodos (UHPLC-PDA) e a ressonância magnética nuclear (RMN). Neste estudo foi possível identificar nove SCat, nomeadamente a metilona, metedrona, N-etilcatinona, bufedrona, pentedrona, 3- fluorometcatinona (3-FMC), 4-fluorometcatinona (4-FMC), α-pirrolidinohexanofenona (α-PHP) e 4-metil-α-pirrolidinohexanofenona (MPHP). Posteriormente desenvolveu-se uma nova metodologia analítica, baseada na técnica de microextração μSPEed® seguida de análise por UHPLC-PDA, para a determinação de SCat em amostras de urina. Nas condições otimizadas o método apresentou resultados satisfatórios em termos de linearidade com coeficientes de determinação (R2 ) > 0,998, dentro das gamas de concentração estudadas, e baixos limites de deteção (LOD), variando de 36,8 a 95,3 ng mL-1 . Após validação, o método foi aplicado a amostras reais tendo sido detetada a α-PHP em várias amostras. O potencial citotóxico das SCat, individualmente e nas amostras, foi avaliado em células HepG2. A elucidação dos mecanismos celulares subjacentes à hepatotoxicidade observada, particularmente os envolvidos no stress oxidativo também foram avaliados. A MPHP e a α-PHP foram os compostos mais citotóxicos, e todas as SCat foram capazes de perturbar o equilíbrio entre a produção de espécies reativas de oxigénio e azoto (ROS e RNS) e a defesa antioxidante.
O abuso de catinonas sintéticas (SCat) representa um grave problema de saúde pública e apesar dos esforços legislativos para controlar a disponibilidade e utilização destas substâncias, novos derivados continuam a surgir no mercado. A monitorização destas substâncias é uma tarefa desafiadora enfrentada pelos laboratórios forenses e toxicológicos, devido às estruturas moleculares estreitamente relacionadas que conduzem a características analíticas muito semelhantes. Além disso, com o aparecimento de novas substâncias, a informação sobre a potencial toxicidade é desconhecida e os efeitos podem ser perigosos e imprevisíveis. O primeiro objetivo deste trabalho foi caracterizar quimicamente catorze produtos apreendidos suspeitos de conterem SCat, utilizando várias técnicas analíticas, nomeadamente a espetroscopia de infravermelho (IR), a cromatografia gasosa acoplada à espetrometria de massa (GC-MS), a cromatografia líquida de ultra eficiência com detetor de fotodíodos (UHPLC-PDA) e a ressonância magnética nuclear (RMN). Neste estudo foi possível identificar nove SCat, nomeadamente a metilona, metedrona, N-etilcatinona, bufedrona, pentedrona, 3- fluorometcatinona (3-FMC), 4-fluorometcatinona (4-FMC), α-pirrolidinohexanofenona (α-PHP) e 4-metil-α-pirrolidinohexanofenona (MPHP). Posteriormente desenvolveu-se uma nova metodologia analítica, baseada na técnica de microextração μSPEed® seguida de análise por UHPLC-PDA, para a determinação de SCat em amostras de urina. Nas condições otimizadas o método apresentou resultados satisfatórios em termos de linearidade com coeficientes de determinação (R2 ) > 0,998, dentro das gamas de concentração estudadas, e baixos limites de deteção (LOD), variando de 36,8 a 95,3 ng mL-1 . Após validação, o método foi aplicado a amostras reais tendo sido detetada a α-PHP em várias amostras. O potencial citotóxico das SCat, individualmente e nas amostras, foi avaliado em células HepG2. A elucidação dos mecanismos celulares subjacentes à hepatotoxicidade observada, particularmente os envolvidos no stress oxidativo também foram avaliados. A MPHP e a α-PHP foram os compostos mais citotóxicos, e todas as SCat foram capazes de perturbar o equilíbrio entre a produção de espécies reativas de oxigénio e azoto (ROS e RNS) e a defesa antioxidante.
Description
Keywords
Synthetic cathinones Chemical characterization μSPEed® UHPLC-PDA Hepatotoxicity HepG2 cells Catinonas sintéticas Caracterização química Hepatotoxicidade Células HepG2 Chemistry . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia