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Analytical approaches for the separation of deferiprone from its iron (III) complex and the investigation fo its interactions with different essential metal ions and targeted proteins

Asmari, Mufarreh Mohammed Mufarreh

Deferiprone still remains an interesting drug even after the passing of three decades from its first approval date. Recently, much attention has been on the potential benefits in the treatment of infectious diseases, neurodegenerative diseases, and cancers. This thesis details the binding affinities of deferiprone toward the essential metal ions and targeted proteins as an attempt to understand the drug behavior inside the body. The starting point was developing new chromatographic and electrophoretic methods to determine and separate deferiprone's free form from its iron (III) complex form in one single run. Thereafter, the studying of binding stability under each system has been attempted. The LC/MS method was developed to achieve a good separation through nonlinear gradient elution order, and the complex dissociation had been minimized using a high concentration of reactant partners. The CE/FA method was more robust to form a stable drug peak plateau, which separated well from the complex peak plateau. Comparing between the binding events of data that was obtained, the CE/FA method was more stable and in agreement with the literature values while LC/MS exhibited slightly weaker binding and might be attributed to chromatographic system stability, which was observed and detected in the MS system. On the other hand, MST and ESI-MS techniques have been used to characterize the binding of deferiprone toward essential metal ions. A novel MST method has been developed successfully to estimate the binding for deferiprone with five essential metal ions, including Fe3+, Cu2+, Zn2+, Co2+, and Ni2+. Fe3+ seems to bind stronger with deferiprone, followed by Cu2+ and Zn2+ and, to a lesser extent, with Co2+ and Ni2+. That being said, no binding events were estimated between deferiprone with Mn2+, Mg2+, and Ca2+. MST results were confirmed by ESI-MS and agreed with previous studies. Thereafter, MST, besides the ACE-based method, has been selected to study the binding affinities between deferiprone with targeted proteins. In this approach, MST was superior to use for characterizing deferiprone binding with proteins, whereas MST was capable of estimating the binding events for deferiprone with human serum albumin and human lactoferrin successfully. On the contrary, CE-based methods failed to estimate the binding between deferiprone with human lactoferrin. Meanwhile, both of the developed MST and CE methods estimated the binding events successfully for deferiprone with human serum albumin and are in agreement with reported values published in the literature. On the other hand, the interaction between deferiprone and human lactoferrin was reported for the first time, and the MST results indicated strong binding. Furthermore, the drug might be secreted in breast milk as a protein-bound fraction. Therefore, the later finding needs further clinical investigations to confirm the drug secretion in the absence of similar studies.

Deferipron ist trotz der drei Jahrzehnte seit seiner erstmaligen Zulassung ein interessantes Medikament. Vor kurzem lag viele Aufmerksamkeit auf den potenziellen Vorteilen beider Behandlung von Infektionskrankheiten, neurodegenerativen Erkrankungen und Krebs. Diese Arbeit beschreibt die Bindungsaffinitäten von Deferipron zu essentiellen Metallionen und zielgerichteten Proteinen, um das Arzneimittelverhalten im Körper zu verstehen. Der Ausgangspunkt war die Entwicklung neuer chromatographischer und elektrophoretischer Verfahrungen zur Bestimmung und Trennung des Deferiprons in freier Form aus seiner Eisen (III) -Komplex Form in einem einzelnen Verfahren. Danach wurde versucht, die Bindungsstabilität Für jedes System zu untersuchen. Die LC/MS-Methode wurde entwickelt, um eine gute Trennung durch nicht lineare Gradientenelutionsreihenfolge zu erreichen. Die Komplexdissoziation wurde unter Verwendung einer hohen Konzentration von Reaktantenpartnern minimiert. Die CE/FA-Methode war robuster, um ein stabiles Arzneimittelpeakplateau zu bilden, welches sich gut vom komplexen Peakplateau abtrennte. Im Vergleich zwischen den Bindungsereignissen der erhaltenen Daten war die CE/FA-Methode stabiler und stimmte mit den Literaturwerten überein. Im Gegenteil hat LC/MS eine geringfügig schwächere Bindung. Diese könnte auf die Stabilität des chromatographischen Systems zurückführen, welche in dem MS-System beobachtet und nachgewiesen wurde. Andererseits wurden MST und ESI-MS Techniken verwendet, um die Bindung von Deferipron an essentielle Metallionen zu charakterisieren. Die Entwicklung einer neuen MST Verfahren erfolgt, um die Bindung von Deferipron mit fünf essentiellen Metallionen, einschließlich Fe3+, Cu2+, Zn2+, Co2+ und Ni2+, bewerten. Fe3+ bindet am stärksten mit Deferipron, gefolgt von Cu2+, Zn2+ und, in einem geringerem Maße, mit Co2+ und Ni2+. Allerdings wurden keine Bindungsereignisse zwischen Deferipron mit Mn2+, Mg2+ und Ca2+ erwartet. Die Bestätigung der MST-Ergebnisse erfolgte durch ESI-MS. Diese Ergebnisse stimmten mit früheren Studien überein. Danach werwendete MST als Wahl neben der ACE-basierten Methode, ausgewählt, um die Bindungsaffinitäten zwischen Deferipron und Zielproteinen zu Charakterisieren. In diesem Ansatz war MST für die Charakterisierung der Deferipronbindung mit Proteinen bevorzugt, da die Bestimmung der Bindungsereignisse für Deferipron mit Humanserumalbumin und humanem Lactoferrin mit MST erfolgte. Im Gegenteil, CE-basierte Methoden konnten die Bindung zwischen Deferipron und menschlichem Lactoferrin nicht erfüllen. Inzwischen erfüllen beide entwickelten MST- und CE-Methoden die Bindungsereignisse für Deferipron mit Humanserumalbumin erfolgreich und stimmen mit den in der Literatur veröffentlichten Werten überein. Andererseits wurde zum ersten Mal über die Wechselwirkung zwischen Deferipron und menschlichem Lactoferrin berichtet. Die MST-Ergebnisse zeigten eine starke Bindung an. Darüber hinaus könnte das Medikament als proteingebundener Anteil in die Muttermilch abgegeben werden.

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