Chloroperoxidase (CPO), secreted by marine fungus Caldariomyces fumago, is the most versatile catalyst among known heme enzymes. Chloroperoxidase can catalyze epoxidation reactions with high enantioselectivity and high yield, which makes CPO an attractive candidate for both industrial and medicinal chiral synthesis. Toward this end, we have constructed two CPO mutants, F103A and N74V. Chiral HPLC was used to evaluate the enantioselectivity and yield of CPO and the mutants toward the epoxidation of styrene and its derivatives. Both of the mutants show dramatically changed epoxidation profiles compared to the parent protein. This information provided fresh insight into the mechanism through which CPO achieves its enantioselectivity. Furthermore, effort was made to understand the biological function of CPO through characterization of CPO catalyzed oxidation of dimethylsulfoniopropionate (DMSP), a secondary metabolite of many marine algal species that plays a pivotal role in marine ecology and global climate.

Enantiômeros podem interagir de maneira diferenciada no organismo, ocasionando efeitos farmacológicos variados. Dessa forma, metodologias para a obtenção de fármacos enantiomericamente puros são importantes para a indústria farmacêutica. Modelos sintéticos empregando reagentes quirais, como complexos de salen e modelos biológicos utilizando fungos estão sendo muito estudados neste contexto. O uso de fungos apresenta como principais vantagens o crescimento rápido, baixo custo e fácil operação, além da produção de metabólitos em grande quantidade. Complexos de salen são eficientes e estáveis, possuindo ampla aplicabilidade e possibilidade de produzir reações enantiosseletivas. O objetivo deste trabalho foi avaliar fungos e complexo de salen como alternativas na produção enantiosseletiva de terbutalina, o metabólito quiral e ativo de seu pró-fármaco, o bmbuterol. A separação enantiosseletiva dos analitos foi realizada empregando a cromatografia líquida de alta eficiência com detector UV-Vis (LC/UV). A validação da metodologia analítica e os estudos de biotransformação foram executados por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (LC-MS). A resolução do bambuterol e da terbutalina por LC/UV foi realizada utilizando como fase estacionária a coluna Chirobiotic T e como fase móvel acetonitrila:metanol (80:20, v/v) + 0,3% de ácido fórmico e 0,1% de trietilamina, numa vazão de 1,5 mL min-1 e por LC-MS utilizando a mesma fase estacionária e a fase móvel composta por 96% de metanol em água + 0,2% de ácido acético e 0,1% de acetato de amônio na vazão de 1 mL min-1. A extração dos analitos em meio de cultura líquido (Czapek, 2 mL) foi feita empregando a microextração liquido-liquido dispersiva (DLLME), nas condições: solvente dispersor,isopropanol (600 µL); solvente extrator, diclorometano (50 µL); reagente par iônico, di(2-etil-hexil)fosfato (100µL); e solução tampão fosfato de sódio (2 mL, pH 7,6). A recuperação do bambuterol foi de 92% e a da terbutalina foi estimada em 55%. O método foi validado para a análise do bambuterol no meio de cultura e se mostrou linear na faixa de concentração 500 17500 ng mL-1 para cada enantiômero (r > 0.998).O limite de quantificação foi igual a 500 ng mL-1. Dentre os fungos avaliados neste trabalho, nenhum foi capaz de realizar a biotransformação do bambuterol em terbutalina nas condições empregadas. Nos estudos feitos utilizando catálise assimétrica também não foi possível observar esse metabólito. Dada a complexidade do metabolismo do bambuterol (reações de hidrólise e/ou oxidação) e da formação de vários intermediários anterior a etapa de formação da terbutalina, as condições avaliadas nesse estudo não foi capaz de produzir o metabólito ativo do bambuterol, terbutalina. / Enantiomers may interact differently in the organism causing pharmacological sundry effects. For these reason, enantiomeric pure drugs are very important for the pharmaceutical industries. Synthetic models employing chiral reagents, like salen complexes, and biological models using fungi are been very studied in this context. Fungi present as main advantage the fast growing up, low costs and easily application, moreover, their metabolites are produced in huge quantities. Salen complexes are efficient and stable. They have a wide application and the possibility of production of high enantiomeric excess. The aim of this work was to evaluate fungi and salen complex as alternatives to the enantioselective production of terbutaline, the chiral and active metabolite of your prodrug, bambuterol. The analytes enantioselective separation was done employing high performance liquid chromatography with UV-Vis detector (LC/UV). The method validation and the studies of biotransformation were done using high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS). The resolution of bambuterol and terbutaline by LC/UV was accomplished using the Chirobiotic T column and acetonitrile: methanol (80:20, v/v) + 0.3% formic acid and 0.1% triethylamine as mobile phase at a flow rate of 1.5 mL min-1 and by LC-MS employing the same column and the mobile phase was composed by 96% of methanol in water + 0,2% acetic acid and 0,1% ammonium acetate at a flow rate of 0.1 mL min-1. The analytes extraction of the culture medium (Czapek, 2 mL) was done using the dispersive liquid liquid microextraction (DLLME), in the following conditions: dispersive solvent, isopropanol (600 µL); extractor solvent, dichloromethane (50 µL); ionic-pair reagent; di(2-ethylhexyl)phosphate (100 µL); and sodium phosphate buffer (2 mL, pH 7.6). The recoveries were 92% for the bambuterol and estimated in 55% for terbutaline. The method was validated for the analysis of bambuterol in the culture medium and was linear over the concentration range of 500 17500 ng mL-1 for each enantiomer (r > 0.998). The quantification limit was 500 ng mL-1. Among the evaluated fungi, none was able to do the biotransformation process of bambuterol at terbutaline in the employed conditions and so do the studies employing asymmetric catalyses. Because the complexity of bambuterols metabolism for producing terbutaline (hydrolysis and/or oxidation reactions) and the formation of several intermediates before the terbulalines formation step, the evaluated conditions in this study were not able to produce the chiral active metabolite, terbutaline.

A venlafaxina é um fármaco quiral utilizado no tratamento da depressão e da ansiedade associada à depressão. A ação farmacológica desse fármaco está associada principalmente ao enantiômero (+)-(S)-venlafaxina, que inibe a recaptação da serotonina enantiosseletivamente. Quando metabolizada pelas enzimas da citocromo P450 dois metabólitos são produzidos, também quirais, a O-desmetilvenlafaxina (ODV) e a N-desmetilvenlafaxina (NDV). O estudos mostram que o metabólito ODV é farmacologicamente ativo, apresentando ação farmacológica semelhante a venlafaxina. Fungos são micro-organismos capazes de mimetizar o metabolismo de mamíferos, produzindo, muitas vezes, os mesmos metabólitos. Além disso, esse processo pode ser enantiosseletivo. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar a capacidade de fungos em biotransformar a venlafaxina em seus metabólitos ODV e NDV de uma maneira enantiosseletiva. A separação quiral dos analitos foi realizada por cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE) e eletroforese capilar (CE). Como técnica de preparação de amostra foi empregada a microextração liquido-liquido dispersiva (DLLME). Essa técnica recente de preparação de amostra possui alta eficiência na extração, permitindo a obtenção de altos valores de recuperação e um consumo mínimo de solvente orgânico. Anterior aos estudos de biotransformação, o método foi validado para análise por CLAE e CE, empregando, em ambos os casos, a DLLME como técnica de preparação de amostras. A validação foi realizada de acordo com as recomendações da ANVISA para análise de fármacos em material biológico. Todos os parâmetros avaliados (linearidade, precisão, exatidão, estabilidade, seletividade e limite de quantificação) apresentaram valores dentro das exigências da ANVISA. Os estudos de biotransformação foram realizados empregando os seguintes fungos: Mucor rouxii, Cunninghamella echinulata ATCC 8688A, Cunninghamella elegans 10028B, Beuveria bassiana ATCC 7159, Phomopsis sp (TD2), Chaetomiun globosun (VR10) e Glomerela cingulata (VA1). Entre esses, o fungo Cunninghamella elegans mostrou-se promissor na biotransformação da venlafaxina. Dessa forma, diversos fatores foram avaliados na tentativa de melhorar a biotransformação, sendo esses: troca de fonte de carbono do meio de cultura, alteração de meios de biotransformação e adição de cofatores ao meio de cultura. Os resultados mostraram fortes indícios de biotransformação enantiosseletiva da venlafaxina em seu metabólito (+)-(S)-N-desmetilvenlafaxina. / Venlafaxine is a chiral drug used in the treatment of depression and anxiety associated with depression. The pharmacological activity of this drug is mainly associated to the enantiomer (+)-(S)-venlafaxine, which inhibits the reuptake of serotonin with enantioselectivity. When metabolized by the cytochrome P450 enzymes, two metabolites, also chiral, are produced, O-desmethylvenlafaxine (ODV) and N-desmethylvenlafaxine (NDV). The studies have demonstrated that the ODV metabolite is pharmacologically active, with similar pharmacological activity of venlafaxine. Fungal are microorganisms capable of mimicking the mammalian metabolism, often producing the same metabolites. Moreover, this process can be enantioselective. Thus, the aim of this study was to evaluate the ability of fungi to biotransform, with enantioselectivity, the venlafaxine in its metabolites ODV and NDV. The chiral separation of the analytes was performed by high performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis (CE). As sample preparation was employed the dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME). This recent technique of sample preparation has high extraction efficiency, allowing obtaining high values of recovery and minimal consumption of organic solvent. Before the biotransformation studies, the method was validated employing CE and HPLC with the DLLME technique as sample preparation. The validation was performed according to ANVISA recommendations. All parameters (linearity, precision, accuracy, stability, selectivity and limit of quantification) were acceptable as required by ANVISA. The biotransformation studies were conducted using the following fungal: Mucor rouxii, Cunninghamella echinulata ATCC 8688A, Cunninghamella elegans 10028B, Beuveria bassiana ATCC 7159, Phomopsis sp (TD2), Chaetomiun globosun (VR10) and Glomerela cingulata (VA1). Among these, the fungus Cunninghamella elegans was promising in the biotransformation of venlafaxine. Thus, several factors were evaluated in an attempt to improve the biotransformation: carbon source exchange in the liquid culture medium, changes of the biotransformation medium and addition of cofators in the culture medium. The results provides strong evidences of enantioselective biotransformation of venlafaxine in its metabolite (+)-(S)-N-desmethylvenlafaxine.

Modelos microbiológicos tem sido usado na biotransformação de fármacos para a obtenção de metabólitos. Fungos de diversos gêneros têm sido amplamente utilizados para mimetizar o metabolismo hepático de mamíferos. O uso de fungos é vantajoso uma vez que apresentam um crescimento rápido e de fácil formação do sistema multienzimático. Além disso, hoje, a biotransformação é considerada como uma tecnologia econômica e competitiva, na busca de novas rotas de produção farmacêutica e de compostos agrotóxicos. Em muitos casos a transformação biológica é enantiosseletiva, permitindo a produção de enantiômeros puros a partir de misturas racêmicas. Devido à ausência de um método de extração com baixo consumo de solventes orgânicos para a determinação enantiosseletiva da hidroxizina (HZ) e cetirizina (CTZ), foi desenvolvido um método que combina a microextração liquido-liquido dispersiva (DLLME) e eletroforese capilar (CE) para estudar a biotransformação enantiosseletiva da HZ pelos fungos Penicillium crustosum, Mucor rouxii, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 8688, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 10028, Nigrospora sphaerica e Fusarium oxysporum. Um método por CE foi desenvolvido para a análise enanatiosseletiva da hidroxizina e cetirizina em meio de cultura Czapek. As análises por CE foram realizadas utilizando um capilar de sílica fundida não revestida, 50 mmol L-1 de borato de sódio como solução tampão de análise (pH 9,0) contendo 0,8% p/v de ciclodextrina--sulfatada como seletor quiral. A tensão aplicada e temperatura foram de +6 kV e 15 ºC, respectivamente. O detector UV foi ajustado no comprimento de onda 214 nm. As condições da DLLME envolvidas foram: clorofórmio (300 µL) como solvente extrator, etanol (400 µL) como solvente dispersante. Após a formação da solução turva, as amostras foram submetidas a agitação por vórtex durante 30 segundos a 2000 rpm e centrifugação durante 5 minutos a 3000 rpm. As recuperações foram na faixa de 87,4 91,7%. O método se mostrou linear na faixa de concentração 250 12500 ng mL-1 para cada enantiômero da HZ (r > 0.998) e de 125 6250 ng mL-1 para cada enantiômero da CTZ (r > 0.998). Os limites de quantificação foram 125 e 250 ng mL-1 para CTZ e HZ, respectivamente. Dentre os seis fungos estudados, três foram capazes de converter a HZ em CTZ enantiosseletivamente, especialmente o fungo Cunninghamella elegans ATCC 10028 que converteu 19% de (E1)-HZ em (S)-CTZ com excesso enantiomérico de 65%. / Microbial models have been used in biotransformation studies of many drugs aiming their metabolite production. Fungi of various genera have been extensively used to mimic the mammals hepatic metabolism. The use of fungi is advantageous because they present fast growth and easy formation of the multienzymatic system. Moreover, the biotransformation is, nowadays, considered an economically and competitive technology, in the search of new production routes for fine chemical, pharmaceutical and agrochemical compounds. In many cases, the biological transformation is enantioselective, allowing the production of pure enantiomers from racemic mixtures. In light of the above considerations and due to the absence of a low consuming organic solvent extraction method for the enantioselective determination of hydroxyzine (HZ) and cetirizine (CTZ), it was developed a method combining dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) and capillary electrophoresis (CE) to study the enantioselective biotransformation of HZ through the fungi Penicillium crustosum, Mucor rouxii, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 8688, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 10028, Nigrospora sphaerica e Fusarium oxysporum. A CE method was developed for the enantioselective analysis of hydroxyzine (HZ) and cetirizine (CTZ) in Czapek liquid culture medium. The CE analyses were performed using an uncoated fused-silica capillary and 50 mmol/L sodium borate buffer (pH 9.0) containing 0.8% (w/v) sulfated--cyclodextrin. The applied voltage and temperature used were +6 kV and 15 °C, respectively. The UV detector was set at 214 nm. The DLLME conditions involved: chloroform (300 µL) as extraction solvent and ethanol (400 µL) as dispersive solvent. After the formation of the cloudy solution, the samples were subjected to vortex agitation during 30 s at 2000 rpm and centrifugation for 5 min at 3000 rpm. The recoveries were in the range of 87.4 91.7%. The method was linear over the concentration range of 250 12500 ng/mL for each enantiomer of HZ (r > 0.998) and of 125 6250 ng/mL for each enantiomer of CTZ (r > 0.998). The quantification limits were 125 and 250 ng/mL for CTZ and HZ, respectively. Among the six studied fungi three were able to convert HZ to CTZ enantioselectively, especially the fungus Cunninghamella elegans ATCC 10028B that converted 19% of (E1)-HZ to (S)-CTZ with an enantiomeric excess of 65%.

The research presented in this thesis involves the application of chiral cationic and anionic surfactants for simultaneous enantioseparation of structurally similar compounds in capillary electrophoresis (CE) and CE coupled to mass spectrometry (CE-MS). The first chapter briefly introduces the fundamentals of CE and CE-MS, emphasizing the micellar electrokinetic chromatography (MEKC) and MEKC-MS techniques, as well as ionic liquids (ILs) and affinity CE (ACE). In chapter 2, a mixture of five racemic profen (PROF) drugs are simultaneously separated with the combined use of 2,3,6-tri-O-methyl-β-cyclodextrin (TM-β-CD) and IL-type surfactant, N-undecenoxycarbonyl-L-leucinol bromide (L-UCLB). Enantioseparations of these PROFs are optimized using a standard recipe containing 35.00 mM TM-β-CD, 5.00 mM sodium acetate at pH 5.0, and varying the concentration as well as chain length of the IL surfactants. The batch-to-batch reproducibility of L-UCLB is found to be acceptable in terms of enantiomeric resolution, and migration time. A competitive inhibition mechanism is proposed to investigate the ternary interactions among TM-β-CD, ILs, and PROFs. The apparent binding constant of TM-β-CD to L-UCLB is estimated by nonlinear and linear plotting methods. The binding constants of one representative PROF (e.g., fenoprofen) to TM-β-CD and to L-UCLB are estimated by a secondary plotting approach. The R- and S-fenoprofen having different binding constant values, resulting in the enantioseparation due to the synergistic effect of TM-β-CD and L-UCLB. The R- and S-configurations of barbiturates display differences in potency and biological activity. In Chapter 3, a multivariate MEKC-ESI-MS approach for the simultaneous analysis of the racemic mixture of three barbiturates is presented. The chiral selector employed is the polymeric surfactant polysodium N-undecenoxycarbonyl-L-isoleucinate. The central composite design is used to optimize the chiral resolution, decrease the total analysis time, and improve the ESI-MS signal-to-noise ratio for these barbiturates. In preliminary experiments, the ranges of the factors investigated in the multivariate approaches are determined. Then the multivariate optimizations are conducted to determine the best overall chiral resolution with shortest possible run times for barbiturates. The limit of detection of ESI-MS is several folds higher compared to the UV detection. The predicted optimum results are in good agreement with the experimental data.

Polyelectrolyte complexation is a rapidly growing field with applications in functional multilayer (PEM) and nanoparticle (PEC) generation, where PEM films are deposited using Layer-by-Layer technique initiated by Decher and PECs are prepared using mixing-centrifugation technique initiated by our group. Its advantages (e.g. easy preparation) result in various applications in aqueous solution, especially in pharmaceutical and biomedical fields. Therefore, the objectives in this study are to explore interesting applications of polyelectrolyte complexation in the field of low molecular chiral compound and high molecular protein binding. Due to the rapidly growing demands for preparing optically pure compounds in the pharmaceutical field, herein, enantiospecific PEM and PEC were prepared using chiral polyelectrolytes (e.g. homo-polypeptide) and their ability of chiral recognition was investigated by ATR-FTIR, UV/Vis etc.. Chiral PEM and PEC showed pronounced enantiospecificity for both small (amino acids, vitamin) and large (protein) chiral compounds. This chiral recognition is performed by a diffusion process of chiral compounds into PEM based on the structures of chiral selector (PEM, PEC) and chiral probes (chiral compounds). However, the influences, e.g. pH value, ionic strength, surface orientation etc., were found to affect significantly the enantiospecificity. Beside planar substrates, porous membranes (e.g. PTFE) were modified using chiral PEM and successfully applied in enantiospecific permeation. Additionally, protein binding properties of PEC particle dispersions or PEC particle films were also studied. Due to the properties of polyelectrolytes used for PEC (e.g. molecular weight, charge density) and proteins (e.g. isoelectric point, size, hydrophobicity), PEC showed different uptake characteristics towards different proteins. Electrostatic and hydrophobic interaction as well as counterion release force were considered as possible driving forces for protein binding.

A venlafaxina é um fármaco quiral utilizado no tratamento da depressão e da ansiedade associada à depressão. A ação farmacológica desse fármaco está associada principalmente ao enantiômero (+)-(S)-venlafaxina, que inibe a recaptação da serotonina enantiosseletivamente. Quando metabolizada pelas enzimas da citocromo P450 dois metabólitos são produzidos, também quirais, a O-desmetilvenlafaxina (ODV) e a N-desmetilvenlafaxina (NDV). O estudos mostram que o metabólito ODV é farmacologicamente ativo, apresentando ação farmacológica semelhante a venlafaxina. Fungos são micro-organismos capazes de mimetizar o metabolismo de mamíferos, produzindo, muitas vezes, os mesmos metabólitos. Além disso, esse processo pode ser enantiosseletivo. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar a capacidade de fungos em biotransformar a venlafaxina em seus metabólitos ODV e NDV de uma maneira enantiosseletiva. A separação quiral dos analitos foi realizada por cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE) e eletroforese capilar (CE). Como técnica de preparação de amostra foi empregada a microextração liquido-liquido dispersiva (DLLME). Essa técnica recente de preparação de amostra possui alta eficiência na extração, permitindo a obtenção de altos valores de recuperação e um consumo mínimo de solvente orgânico. Anterior aos estudos de biotransformação, o método foi validado para análise por CLAE e CE, empregando, em ambos os casos, a DLLME como técnica de preparação de amostras. A validação foi realizada de acordo com as recomendações da ANVISA para análise de fármacos em material biológico. Todos os parâmetros avaliados (linearidade, precisão, exatidão, estabilidade, seletividade e limite de quantificação) apresentaram valores dentro das exigências da ANVISA. Os estudos de biotransformação foram realizados empregando os seguintes fungos: Mucor rouxii, Cunninghamella echinulata ATCC 8688A, Cunninghamella elegans 10028B, Beuveria bassiana ATCC 7159, Phomopsis sp (TD2), Chaetomiun globosun (VR10) e Glomerela cingulata (VA1). Entre esses, o fungo Cunninghamella elegans mostrou-se promissor na biotransformação da venlafaxina. Dessa forma, diversos fatores foram avaliados na tentativa de melhorar a biotransformação, sendo esses: troca de fonte de carbono do meio de cultura, alteração de meios de biotransformação e adição de cofatores ao meio de cultura. Os resultados mostraram fortes indícios de biotransformação enantiosseletiva da venlafaxina em seu metabólito (+)-(S)-N-desmetilvenlafaxina. / Venlafaxine is a chiral drug used in the treatment of depression and anxiety associated with depression. The pharmacological activity of this drug is mainly associated to the enantiomer (+)-(S)-venlafaxine, which inhibits the reuptake of serotonin with enantioselectivity. When metabolized by the cytochrome P450 enzymes, two metabolites, also chiral, are produced, O-desmethylvenlafaxine (ODV) and N-desmethylvenlafaxine (NDV). The studies have demonstrated that the ODV metabolite is pharmacologically active, with similar pharmacological activity of venlafaxine. Fungal are microorganisms capable of mimicking the mammalian metabolism, often producing the same metabolites. Moreover, this process can be enantioselective. Thus, the aim of this study was to evaluate the ability of fungi to biotransform, with enantioselectivity, the venlafaxine in its metabolites ODV and NDV. The chiral separation of the analytes was performed by high performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis (CE). As sample preparation was employed the dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME). This recent technique of sample preparation has high extraction efficiency, allowing obtaining high values of recovery and minimal consumption of organic solvent. Before the biotransformation studies, the method was validated employing CE and HPLC with the DLLME technique as sample preparation. The validation was performed according to ANVISA recommendations. All parameters (linearity, precision, accuracy, stability, selectivity and limit of quantification) were acceptable as required by ANVISA. The biotransformation studies were conducted using the following fungal: Mucor rouxii, Cunninghamella echinulata ATCC 8688A, Cunninghamella elegans 10028B, Beuveria bassiana ATCC 7159, Phomopsis sp (TD2), Chaetomiun globosun (VR10) and Glomerela cingulata (VA1). Among these, the fungus Cunninghamella elegans was promising in the biotransformation of venlafaxine. Thus, several factors were evaluated in an attempt to improve the biotransformation: carbon source exchange in the liquid culture medium, changes of the biotransformation medium and addition of cofators in the culture medium. The results provides strong evidences of enantioselective biotransformation of venlafaxine in its metabolite (+)-(S)-N-desmethylvenlafaxine.

Modelos microbiológicos tem sido usado na biotransformação de fármacos para a obtenção de metabólitos. Fungos de diversos gêneros têm sido amplamente utilizados para mimetizar o metabolismo hepático de mamíferos. O uso de fungos é vantajoso uma vez que apresentam um crescimento rápido e de fácil formação do sistema multienzimático. Além disso, hoje, a biotransformação é considerada como uma tecnologia econômica e competitiva, na busca de novas rotas de produção farmacêutica e de compostos agrotóxicos. Em muitos casos a transformação biológica é enantiosseletiva, permitindo a produção de enantiômeros puros a partir de misturas racêmicas. Devido à ausência de um método de extração com baixo consumo de solventes orgânicos para a determinação enantiosseletiva da hidroxizina (HZ) e cetirizina (CTZ), foi desenvolvido um método que combina a microextração liquido-liquido dispersiva (DLLME) e eletroforese capilar (CE) para estudar a biotransformação enantiosseletiva da HZ pelos fungos Penicillium crustosum, Mucor rouxii, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 8688, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 10028, Nigrospora sphaerica e Fusarium oxysporum. Um método por CE foi desenvolvido para a análise enanatiosseletiva da hidroxizina e cetirizina em meio de cultura Czapek. As análises por CE foram realizadas utilizando um capilar de sílica fundida não revestida, 50 mmol L-1 de borato de sódio como solução tampão de análise (pH 9,0) contendo 0,8% p/v de ciclodextrina--sulfatada como seletor quiral. A tensão aplicada e temperatura foram de +6 kV e 15 ºC, respectivamente. O detector UV foi ajustado no comprimento de onda 214 nm. As condições da DLLME envolvidas foram: clorofórmio (300 µL) como solvente extrator, etanol (400 µL) como solvente dispersante. Após a formação da solução turva, as amostras foram submetidas a agitação por vórtex durante 30 segundos a 2000 rpm e centrifugação durante 5 minutos a 3000 rpm. As recuperações foram na faixa de 87,4 91,7%. O método se mostrou linear na faixa de concentração 250 12500 ng mL-1 para cada enantiômero da HZ (r > 0.998) e de 125 6250 ng mL-1 para cada enantiômero da CTZ (r > 0.998). Os limites de quantificação foram 125 e 250 ng mL-1 para CTZ e HZ, respectivamente. Dentre os seis fungos estudados, três foram capazes de converter a HZ em CTZ enantiosseletivamente, especialmente o fungo Cunninghamella elegans ATCC 10028 que converteu 19% de (E1)-HZ em (S)-CTZ com excesso enantiomérico de 65%. / Microbial models have been used in biotransformation studies of many drugs aiming their metabolite production. Fungi of various genera have been extensively used to mimic the mammals hepatic metabolism. The use of fungi is advantageous because they present fast growth and easy formation of the multienzymatic system. Moreover, the biotransformation is, nowadays, considered an economically and competitive technology, in the search of new production routes for fine chemical, pharmaceutical and agrochemical compounds. In many cases, the biological transformation is enantioselective, allowing the production of pure enantiomers from racemic mixtures. In light of the above considerations and due to the absence of a low consuming organic solvent extraction method for the enantioselective determination of hydroxyzine (HZ) and cetirizine (CTZ), it was developed a method combining dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) and capillary electrophoresis (CE) to study the enantioselective biotransformation of HZ through the fungi Penicillium crustosum, Mucor rouxii, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 8688, Cunnonghamella echinulata var. elegans ATCC 10028, Nigrospora sphaerica e Fusarium oxysporum. A CE method was developed for the enantioselective analysis of hydroxyzine (HZ) and cetirizine (CTZ) in Czapek liquid culture medium. The CE analyses were performed using an uncoated fused-silica capillary and 50 mmol/L sodium borate buffer (pH 9.0) containing 0.8% (w/v) sulfated--cyclodextrin. The applied voltage and temperature used were +6 kV and 15 °C, respectively. The UV detector was set at 214 nm. The DLLME conditions involved: chloroform (300 µL) as extraction solvent and ethanol (400 µL) as dispersive solvent. After the formation of the cloudy solution, the samples were subjected to vortex agitation during 30 s at 2000 rpm and centrifugation for 5 min at 3000 rpm. The recoveries were in the range of 87.4 91.7%. The method was linear over the concentration range of 250 12500 ng/mL for each enantiomer of HZ (r > 0.998) and of 125 6250 ng/mL for each enantiomer of CTZ (r > 0.998). The quantification limits were 125 and 250 ng/mL for CTZ and HZ, respectively. Among the six studied fungi three were able to convert HZ to CTZ enantioselectively, especially the fungus Cunninghamella elegans ATCC 10028B that converted 19% of (E1)-HZ to (S)-CTZ with an enantiomeric excess of 65%.

Enantiômeros podem interagir de maneira diferenciada no organismo, ocasionando efeitos farmacológicos variados. Dessa forma, metodologias para a obtenção de fármacos enantiomericamente puros são importantes para a indústria farmacêutica. Modelos sintéticos empregando reagentes quirais, como complexos de salen e modelos biológicos utilizando fungos estão sendo muito estudados neste contexto. O uso de fungos apresenta como principais vantagens o crescimento rápido, baixo custo e fácil operação, além da produção de metabólitos em grande quantidade. Complexos de salen são eficientes e estáveis, possuindo ampla aplicabilidade e possibilidade de produzir reações enantiosseletivas. O objetivo deste trabalho foi avaliar fungos e complexo de salen como alternativas na produção enantiosseletiva de terbutalina, o metabólito quiral e ativo de seu pró-fármaco, o bmbuterol. A separação enantiosseletiva dos analitos foi realizada empregando a cromatografia líquida de alta eficiência com detector UV-Vis (LC/UV). A validação da metodologia analítica e os estudos de biotransformação foram executados por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (LC-MS). A resolução do bambuterol e da terbutalina por LC/UV foi realizada utilizando como fase estacionária a coluna Chirobiotic T e como fase móvel acetonitrila:metanol (80:20, v/v) + 0,3% de ácido fórmico e 0,1% de trietilamina, numa vazão de 1,5 mL min-1 e por LC-MS utilizando a mesma fase estacionária e a fase móvel composta por 96% de metanol em água + 0,2% de ácido acético e 0,1% de acetato de amônio na vazão de 1 mL min-1. A extração dos analitos em meio de cultura líquido (Czapek, 2 mL) foi feita empregando a microextração liquido-liquido dispersiva (DLLME), nas condições: solvente dispersor,isopropanol (600 µL); solvente extrator, diclorometano (50 µL); reagente par iônico, di(2-etil-hexil)fosfato (100µL); e solução tampão fosfato de sódio (2 mL, pH 7,6). A recuperação do bambuterol foi de 92% e a da terbutalina foi estimada em 55%. O método foi validado para a análise do bambuterol no meio de cultura e se mostrou linear na faixa de concentração 500 17500 ng mL-1 para cada enantiômero (r > 0.998).O limite de quantificação foi igual a 500 ng mL-1. Dentre os fungos avaliados neste trabalho, nenhum foi capaz de realizar a biotransformação do bambuterol em terbutalina nas condições empregadas. Nos estudos feitos utilizando catálise assimétrica também não foi possível observar esse metabólito. Dada a complexidade do metabolismo do bambuterol (reações de hidrólise e/ou oxidação) e da formação de vários intermediários anterior a etapa de formação da terbutalina, as condições avaliadas nesse estudo não foi capaz de produzir o metabólito ativo do bambuterol, terbutalina. / Enantiomers may interact differently in the organism causing pharmacological sundry effects. For these reason, enantiomeric pure drugs are very important for the pharmaceutical industries. Synthetic models employing chiral reagents, like salen complexes, and biological models using fungi are been very studied in this context. Fungi present as main advantage the fast growing up, low costs and easily application, moreover, their metabolites are produced in huge quantities. Salen complexes are efficient and stable. They have a wide application and the possibility of production of high enantiomeric excess. The aim of this work was to evaluate fungi and salen complex as alternatives to the enantioselective production of terbutaline, the chiral and active metabolite of your prodrug, bambuterol. The analytes enantioselective separation was done employing high performance liquid chromatography with UV-Vis detector (LC/UV). The method validation and the studies of biotransformation were done using high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS). The resolution of bambuterol and terbutaline by LC/UV was accomplished using the Chirobiotic T column and acetonitrile: methanol (80:20, v/v) + 0.3% formic acid and 0.1% triethylamine as mobile phase at a flow rate of 1.5 mL min-1 and by LC-MS employing the same column and the mobile phase was composed by 96% of methanol in water + 0,2% acetic acid and 0,1% ammonium acetate at a flow rate of 0.1 mL min-1. The analytes extraction of the culture medium (Czapek, 2 mL) was done using the dispersive liquid liquid microextraction (DLLME), in the following conditions: dispersive solvent, isopropanol (600 µL); extractor solvent, dichloromethane (50 µL); ionic-pair reagent; di(2-ethylhexyl)phosphate (100 µL); and sodium phosphate buffer (2 mL, pH 7.6). The recoveries were 92% for the bambuterol and estimated in 55% for terbutaline. The method was validated for the analysis of bambuterol in the culture medium and was linear over the concentration range of 500 17500 ng mL-1 for each enantiomer (r > 0.998). The quantification limit was 500 ng mL-1. Among the evaluated fungi, none was able to do the biotransformation process of bambuterol at terbutaline in the employed conditions and so do the studies employing asymmetric catalyses. Because the complexity of bambuterols metabolism for producing terbutaline (hydrolysis and/or oxidation reactions) and the formation of several intermediates before the terbulalines formation step, the evaluated conditions in this study were not able to produce the chiral active metabolite, terbutaline.

Drugs used in the pharmaceutical industry often occur as a mixture of several isomers with a different biological activity. In a case that some isomer provides an undesirable side effect, it is important to separate it from the mixture and check the chiral purity of a drug. Capillary zone electrophoresis plays a significant role in chiral separations. A different affinity of isomers to complexation reagent is used for their separation from each other. The extent of their interaction is characterized by the complexation constant. Most commonly the cyclodextrins are used for the chiral separations of β-blockers and they could be in neutral or charged form. They probably interact with them through the creation of inclusion complexes. A successful baseline enantioseparation of all the β-blockers that have been studied, labetalol, pindolol, alprenolol and atenolol, was provided by using the background electrolyte containing charged cyclodextrins. The highest resolution of peaks was observed using sulfated cyclodextrins.