A leishmaniose é considerada uma doença tropical extremamente negligenciada, que afeta regiões de extrema pobreza. Trata-se de doença emergente com alta morbidade e mortalidade. Aproximadamente 20 diferentes espécies de parasitas intracelulares obrigatórios do gênero Leishmania têm sido identificadas como patogênicas. Estes protozoários são transmitidos ao hospedeiro humano por meio da picada de insetos hematófagos, conhecidos como flebotomíneos. A quimioterapia é escassa, limitada e muito cara. Os fármacos disponíveis apresentam elevada toxicidade, bem como suscitam número elevado de casos de resistência. Considerando-se que a descoberta e o desenvolvimento de novos agentes leishmanicidas são extremamente necessários o objetivo deste trabalho foi contribuir com essa busca utilizando-se o método de modificação molecular, a latenciação. Tendo em vista que os dendrímeros têm sido muito utilizados como transportadores de fármacos, propôs-se a síntese de fármacos dirigidos dendriméricos de primeira geração de hidroximetilnitrofural (NFOH), composto que apresenta potencial atividade leishmanicida. Assim, pretendeu-se desenvolver fármacos dirigidos de NFOH, que apresentem ação seletiva nos macrófagos, devido à presença de manose na estrutura, além de fármacos dirigidos, que apresentem ação seletiva no parasita, devido à presença de inositol em sua estrutura. Variedade de métodos sintéticos foi utilizada com o intuito de obter os dendrímeros dirigidos propostos. Os estudos sintéticos desenvolvidos indicam a provável obtenção dos dendrímeros dirigidos de manose e de inositol, embora os produtos estejam impuros e sem o agente bioativo incorporado. A maior dificuldade encontrada foi a purificação dos compostos obtidos. Em adição, métodos de modelagem molecular foram empregados para compreender os mecanismos de liberação dos fármacos dendriméricos dirigidos de primeira geração. Características moleculares, tais como disponibilidade espacial e potencial eletrostático, foram avaliadas para predizer a região mais suscetível à ação enzimática com vistas à liberação do composto ativo. / Leishmaniasis is considered a superneglected tropical disease and affects primarily areas of extreme poverty. It represents an emergent illness with high morbidity and mortality. About 20 different species of intracellular parasites of Leishmania spp. have been identified as pathogenic. Those protozoans are transmitted to human hosts by means of the female phlebotomine sandflies bite. The chemotherapy is scarce, limited, and expensive. The drugs available can cause undesirable side effects and there are already reports of the increased number of drug resistance. Considering that, the discovery and the development of new leishmanicide agents are urgently needed, the objective of this work as to contribute to this search using the method of molecular modification, prodrug design. Taken into account that dendrimers can be used as drug carriers, the purpose of this work was the synthesis of first generation dendrimer targeted drugs of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), that shows potential leishmanicide activity. Thus, we designed NFOH targeted drugs with selective action in macrophages, due to the presence of mannose in the structure, and also NFOH targeted drugs that present selectivity for the parasite, due to the presence of inositol in the structure. Several synthetic methods have been used with the aim of synthesizing the targeted dendrimers with NFOH. Synthetic studies suggested the targeted dendrimers of D-mannose and of myo-inositol have been obtained, although impure and without the bioactive agent. The major difficulty was the purification of the compounds. In addition, molecular modeling methods were applied to understand the bioactive compound releasing from the first generation leishmanicide targeted dendrimers. Molecular features as spatial hindrance and electrostatic potential were evaluated to predict which region would be the most available to an enzymatic action regarding the bioactive compound release.

A leishmaniose é considerada uma doença tropical extremamente negligenciada, que afeta regiões de extrema pobreza. Trata-se de doença emergente com alta morbidade e mortalidade. Aproximadamente 20 diferentes espécies de parasitas intracelulares obrigatórios do gênero Leishmania têm sido identificadas como patogênicas. Estes protozoários são transmitidos ao hospedeiro humano por meio da picada de insetos hematófagos, conhecidos como flebotomíneos. A quimioterapia é escassa, limitada e muito cara. Os fármacos disponíveis apresentam elevada toxicidade, bem como suscitam número elevado de casos de resistência. Considerando-se que a descoberta e o desenvolvimento de novos agentes leishmanicidas são extremamente necessários o objetivo deste trabalho foi contribuir com essa busca utilizando-se o método de modificação molecular, a latenciação. Tendo em vista que os dendrímeros têm sido muito utilizados como transportadores de fármacos, propôs-se a síntese de fármacos dirigidos dendriméricos de primeira geração de hidroximetilnitrofural (NFOH), composto que apresenta potencial atividade leishmanicida. Assim, pretendeu-se desenvolver fármacos dirigidos de NFOH, que apresentem ação seletiva nos macrófagos, devido à presença de manose na estrutura, além de fármacos dirigidos, que apresentem ação seletiva no parasita, devido à presença de inositol em sua estrutura. Variedade de métodos sintéticos foi utilizada com o intuito de obter os dendrímeros dirigidos propostos. Os estudos sintéticos desenvolvidos indicam a provável obtenção dos dendrímeros dirigidos de manose e de inositol, embora os produtos estejam impuros e sem o agente bioativo incorporado. A maior dificuldade encontrada foi a purificação dos compostos obtidos. Em adição, métodos de modelagem molecular foram empregados para compreender os mecanismos de liberação dos fármacos dendriméricos dirigidos de primeira geração. Características moleculares, tais como disponibilidade espacial e potencial eletrostático, foram avaliadas para predizer a região mais suscetível à ação enzimática com vistas à liberação do composto ativo. / Leishmaniasis is considered a superneglected tropical disease and affects primarily areas of extreme poverty. It represents an emergent illness with high morbidity and mortality. About 20 different species of intracellular parasites of Leishmania spp. have been identified as pathogenic. Those protozoans are transmitted to human hosts by means of the female phlebotomine sandflies bite. The chemotherapy is scarce, limited, and expensive. The drugs available can cause undesirable side effects and there are already reports of the increased number of drug resistance. Considering that, the discovery and the development of new leishmanicide agents are urgently needed, the objective of this work as to contribute to this search using the method of molecular modification, prodrug design. Taken into account that dendrimers can be used as drug carriers, the purpose of this work was the synthesis of first generation dendrimer targeted drugs of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), that shows potential leishmanicide activity. Thus, we designed NFOH targeted drugs with selective action in macrophages, due to the presence of mannose in the structure, and also NFOH targeted drugs that present selectivity for the parasite, due to the presence of inositol in the structure. Several synthetic methods have been used with the aim of synthesizing the targeted dendrimers with NFOH. Synthetic studies suggested the targeted dendrimers of D-mannose and of myo-inositol have been obtained, although impure and without the bioactive agent. The major difficulty was the purification of the compounds. In addition, molecular modeling methods were applied to understand the bioactive compound releasing from the first generation leishmanicide targeted dendrimers. Molecular features as spatial hindrance and electrostatic potential were evaluated to predict which region would be the most available to an enzymatic action regarding the bioactive compound release.

Asymmetric synthesis with biocatalyst has become an increasingly interesting and cost effective manufacturing process in fine chemicals, pharmaceuticals, and agrochemical intermediates. Enoate reductases from the Old Yellow Enzyme family offer high substrate efficiency, region, stereo-, and enantioselectivity in the catalyzed biotransformations. Asymmetric reduction of activated C=C bond is one of the most widely applied synthetic tools for the potential to generate up to two stereogenic centers in one step reaction. The thesis contributed to the development and characterization of the Old Yellow Enzyme family members including NRSal from Salmonella typhimurium, YersER from Yersinia bercoviei, KYE1 from Kluyveromyces lactis, and XenA from Pseudomonas putida. We explored the possible new chemistry, gathered further understanding of enzymes functionality and biochemistry, evaluated parameters such as enzyme stability, productivity, and selectivity, and improved enzyme specificity through computational guided protein engineering method. In overall, the increasing knowledge about this Old Yellow Enzyme family together with recent advances in biotechnology renders the enoate reductases a tool of choice for industrial applications.

O Trypanosoma cruzi é o agente etiológico da tripanossomíase americana ou doença de Chagas. A infecção ocorre desde o sul dos EUA até o sul da Argentina e cerca de 20 milhões de pessoas da América Latina correm o risco de adquirir a doença. Já a leishmaniose é causada por aproximadamente 17 diferentes espécies de protozoários unicelulares pertencentes à família Trypanosomatidae. Aproximadamente 350 milhões de pessoas correm o risco de contrair a infecção e estimam-se que existam 12 milhões de pessoas infectadas. A quimioterapia para estas duas doenças negligenciadas é limitada e os fármacos disponíveis na terapêutica são tóxicos, com eficácia discutível, podem causar resitência e, ocasionalmente, a administração parenteral é necessária. Frente ao exposto, a pesquisa e desenvolvimento de novos fármacos é necessária. À vista de tais fatos e utilizando-se o método de modificação molecular latenciação, o objetivo deste trabalho é a síntese e caracterização de pró-fármacos dendriméricos de primeira geração de hidroximetilnitrofural, 3-hidroxiflavona e quercetina. O hidroximetilnitrofural tem mostrado atividade contra as formas amastigotas e tripomastigotas do T. cruzi in vitro e in vivo. Os flavonóides 3-hidroxiflavona e quercetina mostraram-se mais ativos que o padrão miltefosina em ensaios in vitro para leishmaniose. Já os dendrímeros são novas arquiteturas moleculares com estruturas nanoscópicas, extremamente organizadas e apresentam massa molecular definida. As aplicações incluem, por exemplo, a atuação como agentes transportadores de fármacos. Diversas metodologias sintéticas foram desenvolvidas na tentativa de se obter os pró-fármacos dendriméricos. Um das maiores dificuldades encontradas foi a purificação dos compostos sintetizados. Adicionalmente, foram realizados estudos de modelagem molecular para auxiliar a compreensão sobre a liberação das substâncias ativas da malha dendrimérica. Experimentos sobre hidrólise enzimática do pró-fármaco composto por PAMAM (geração 1) e 3-hidroxiflavona também foram desenvolvidos. / Trypanosoma cruzi is the etiological agent of American trypanosomiasis or Chagas\' disease. The infection occurs from the southern USA to southern Argentina and about 20 million people in Latin America are at risk of acquiring the disease. Leishmaniasis is caused by approximately 17 different species of unicellular protozoa belonging to the family Trypanosomatidae. Approximately 350 million people are at risk of acquiring the infection and it is estimated that there are 12 million people infected. Chemotherapy for these two neglected diseases is limited and the drugs available on therapy are toxic, with uncertain efficacy, may cause resistance and, occasionally, intravenous administration is required. Based on these facts, research and development for new drugs is needed. Considering that and using the method of molecular modification prodrug design, the purpose of this work is the synthesis and characterization of first generation dendrimer prodrug of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), quercetin and 3-hydroxyflavone. The NFOH has shown activity against amastigotes and trypomastigotes of T. cruzi, in vitro and in vivo. The flavonoids quercetin and 3-hydroxyflavone were more active than miltefosine in in vitro assays for leishmaniasis. Dendrimers are new molecular architectures with nanoscopic structures, extremely organized and it has defined molecular weight. The applications include, for instance, working as drugs carriers. A range of synthetic methodologies have been developed in an attempt to synthesize the dendrimers prodrugs. A major difficulty was the purification of the compounds. Additionally, molecular modeling studies were performed to assist understanding the release of active agents from dendrimers. Experiments concerning the enzymatic hydrolysis of the dendrimer prodrug composed by PAMAM (generation 1) and 3-hydroxyflavone were also made.

O Trypanosoma cruzi é o agente etiológico da tripanossomíase americana ou doença de Chagas. A infecção ocorre desde o sul dos EUA até o sul da Argentina e cerca de 20 milhões de pessoas da América Latina correm o risco de adquirir a doença. Já a leishmaniose é causada por aproximadamente 17 diferentes espécies de protozoários unicelulares pertencentes à família Trypanosomatidae. Aproximadamente 350 milhões de pessoas correm o risco de contrair a infecção e estimam-se que existam 12 milhões de pessoas infectadas. A quimioterapia para estas duas doenças negligenciadas é limitada e os fármacos disponíveis na terapêutica são tóxicos, com eficácia discutível, podem causar resitência e, ocasionalmente, a administração parenteral é necessária. Frente ao exposto, a pesquisa e desenvolvimento de novos fármacos é necessária. À vista de tais fatos e utilizando-se o método de modificação molecular latenciação, o objetivo deste trabalho é a síntese e caracterização de pró-fármacos dendriméricos de primeira geração de hidroximetilnitrofural, 3-hidroxiflavona e quercetina. O hidroximetilnitrofural tem mostrado atividade contra as formas amastigotas e tripomastigotas do T. cruzi in vitro e in vivo. Os flavonóides 3-hidroxiflavona e quercetina mostraram-se mais ativos que o padrão miltefosina em ensaios in vitro para leishmaniose. Já os dendrímeros são novas arquiteturas moleculares com estruturas nanoscópicas, extremamente organizadas e apresentam massa molecular definida. As aplicações incluem, por exemplo, a atuação como agentes transportadores de fármacos. Diversas metodologias sintéticas foram desenvolvidas na tentativa de se obter os pró-fármacos dendriméricos. Um das maiores dificuldades encontradas foi a purificação dos compostos sintetizados. Adicionalmente, foram realizados estudos de modelagem molecular para auxiliar a compreensão sobre a liberação das substâncias ativas da malha dendrimérica. Experimentos sobre hidrólise enzimática do pró-fármaco composto por PAMAM (geração 1) e 3-hidroxiflavona também foram desenvolvidos. / Trypanosoma cruzi is the etiological agent of American trypanosomiasis or Chagas\' disease. The infection occurs from the southern USA to southern Argentina and about 20 million people in Latin America are at risk of acquiring the disease. Leishmaniasis is caused by approximately 17 different species of unicellular protozoa belonging to the family Trypanosomatidae. Approximately 350 million people are at risk of acquiring the infection and it is estimated that there are 12 million people infected. Chemotherapy for these two neglected diseases is limited and the drugs available on therapy are toxic, with uncertain efficacy, may cause resistance and, occasionally, intravenous administration is required. Based on these facts, research and development for new drugs is needed. Considering that and using the method of molecular modification prodrug design, the purpose of this work is the synthesis and characterization of first generation dendrimer prodrug of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), quercetin and 3-hydroxyflavone. The NFOH has shown activity against amastigotes and trypomastigotes of T. cruzi, in vitro and in vivo. The flavonoids quercetin and 3-hydroxyflavone were more active than miltefosine in in vitro assays for leishmaniasis. Dendrimers are new molecular architectures with nanoscopic structures, extremely organized and it has defined molecular weight. The applications include, for instance, working as drugs carriers. A range of synthetic methodologies have been developed in an attempt to synthesize the dendrimers prodrugs. A major difficulty was the purification of the compounds. Additionally, molecular modeling studies were performed to assist understanding the release of active agents from dendrimers. Experiments concerning the enzymatic hydrolysis of the dendrimer prodrug composed by PAMAM (generation 1) and 3-hydroxyflavone were also made.