La deferoxamina (DFO)

I siderofori (dal greco “trasportatori di ferro”) sono molecole di peso relativamente basso, complessanti selettivi dello ione Fe(III), che vengono prodotti da alcuni batteri e funghi per raccogliere il ferro dall’ambente in cui vivono ed assimilarlo. Il ferro è infatti un elemento essenziale per la maggior parte dei microorganismi aerobi che lo usano come intermedio redox nella catena respiratoria, per la formazione dei gruppi eme e per altre importanti funzioni. Il ferro è un elemento ubiquitario ma, nella maggior parte dei casi, si trova in forme non assimilabili, quali complessi o idrossidi insolubili. A pH fisiologico la concentrazione di ione ferrico biodisponibile è inferiore a 10-18 M, mentre la maggior parte degli organismi necessitano per la sopravvivenza di concentrazioni almeno micromolari. Il processo evolutivo ha quindi portato allo sviluppo di diverse soluzioni per assimilare ferro dall’ambiente: in alcuni casi il Fe(III) viene ridotto al più solubile Fe(II), in altri, come negli organismi superiori, il Fe(III) viene assunto con la dieta e quindi solubilizzato a pH acidi; molti microbi hanno sviluppato, invece, i siderofori.
Per la loro capacità di legare efficacemente e selettivamente il ferro, i siderofori hanno avuto un ampio utilizzo nella terapia chelante; in particolare la deferoxamina, molecola prodotta dal batterio streptomyces pilosus, sotto il nome commerciale di desferal® è stato il primo farmaco usato nella terapia per l’accumulo cronico di ferro ed è tuttora usata.

Fig.1 – struttura della deferoxamina (DFO)

Fig.1 – struttura della deferoxamina (DFO)

 

 

Dal punto di vista chimico la deferoxamina è un acido triidrossammico, composto da tre molecole di 1,5-diammino pentano unite da residui di acido succinico; ha quattro protoni acidi (i tre protoni idrossammici e quello dell’ammina terminale), è carica positivamente ed è solubile in acqua.
Tra i suoi pregi si sottolineano una notevole selettività per il Fe(III), rispetto ad altri cationi metallici presenti nel sangue (ad esempio Ca2+), la capacità di rimuovere il ferro dalle proteine emosiderina, ferritina e transferrina, non andando però a strappare quello contenuto nell’emoglobina e nei citocromi. Tra i suoi difetti, i costi elevati (tra i 30000 e i 35000 dollari l’anno per paziente), seri effetti collaterali (danni reversibili alla vista e all’udito, insufficienza renale) e scarsa compliance, dal momento che il DFO non è attivo oralmente e deve essere somministrato con perfusione sottocutanea, 5-7 giorni alla settimana per 8-12 ore al giorno.
Ai fini dell’analisi chimica, invece, la deferoxamina si è rivelata un interessante recettore per la realizzazione di sensori per lo ione ferrico: non solo è un complessante efficace e selettivo, ma si presta facilmente ad essere immobilizzato su una fase solida grazie alla sua ammina terminale; in letteratura si trovano infatti numerosi esempi di DFO immobilizzata su diversi materiali (nylon, membrane chelanti, resine carbossiliche, cellulosa). Nella maggior parte di questi casi, l’immobilizzazione serve per realizzare non sensori, ma materiali in grado di adsorbire il ferro come ad esempio garze o medicamenti che, sottraendo il metallo libero, limitino la proliferazione dei batteri e la formazione dei radicali liberi, scongiurando infezioni e favorendo la guarigione.

 

Giancarla Alberti, Federico Quattrini – Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di Pavia
Nunzio Cennamo- Dipartimento di ingegneria industriale e dell’informazione, Seconda Università degli Studi di Napoli

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