Os quimioterápicos antimicrobianos são considerados contaminantes emergentes, com a capacidade de criar resistência em bactérias. Têm sido o foco de inúmeras pesquisas relacionadas a impactos ambientais, mas no Brasil, as pesquisas sobre a sua ocorrência em ambientes aquáticos continentais e costeiros são escassas. A cidade de Ubatuba tem uma densidade demográfica cinco vezes maior que a média nacional, aumentada em até doze vezes no verão, pressionando ainda mais os ecossistemas da região. Os rios Acaraú, Lagoa-Tavares, Grande e Indaiá deságuam na baía de Ubatuba, comprometendo a qualidade das suas águas. Este trabalho investigou a contribuição da descarga desses rios para a ocorrência e distribuição de quimioterápicos antimicrobianos (fluoroquinolonas e sulfonamidas) na baía de Ubatuba. Foi analisado um total de 36 amostras de água superficial. As coletas foram realizadas no período seco/chuvoso de 2014/2015. Para a determinação e quantificação dos fármacos foi utilizada SPE como método de preparo de amostra e CLAE-MS/MS para a detecção e quantificação dos antimicrobianos estudados. As características físico-químicas pH, temperatura, salinidade, oxigênio dissolvido, potencial redox (ORP), além do Carbono Orgânico Dissolvido (COD) também foram determinados para caracterização das águas da região. A distribuição espaço-temporal dos fármacos e a possível associação com os demais dados investigados foi avaliada pela ferramenta quimiométrica CA, visando à extração da maior quantidade possível de informações. Os rios e, consequentemente a baía estavam impactados pelo despejo de esgoto doméstico e os seguintes quimioterápicos antimicrobianos foram encontrados: sulfametoxazol (SMX), sulfatiazol (STZ), sulfacloropiridiazina (SCP), sulfaquinoxalina (SQX) e norfloxacina (NOR). Observou-se uma variação espacial e temporal, nos perfis de contaminação revelados pela CA. / Antimicrobial chemotherapeutical agents are considered emerging contaminants capable of creating bacterial resistance. They have been the focus of numerous studies related to environmental impacts, but in Brazil, there is little research on their occurrence in continental and coastal aquatic environments. The city of Ubatuba has a population density five times higher than the national average, which may be increased up to twelve times during the summer, pushing further the region\'s ecosystems. The rivers Acaraú, Lagoa-Tavares, Grande and Indaiá flow into Ubatuba Bay, compromising the quality of its waters. This work investigated those rivers\' discharge contribution on the occurrence and distribution of antimicrobial chemotherapeutical agents (fluoroquinolones and sulfonamides) in Ubatuba Bay. Thirty-six samples of surface water were analyzed. The samples were withdrawn during the dry and rainy seasons of 2014 and 2015, respectively. For the determining and quantifying the antimicrobial chemotherapeutical agents, it was used SPE as a sample preparation method and HPLC?MS/MS for their detection and quantification. Physicochemical characteristics like pH, temperature, salinity, dissolved oxygen, and redox potential (ORP), as well as dissolved organic carbon (DOC) were also determined to characterize the waters of the region. The spatial-temporal distribution of the agents and their possible association with other investigated data was assessed by the chemometric tool CA, aiming at extracting the greatest possible amount of information. The rivers and, consequently, the bay were contaminated by domestic sewage discharges and the following antimicrobial chemotherapeutical agents were detected: sulfamethoxazole (SMX), sulfathiazole (STZ), sulfachloropyridiazine (SCP), sulfaquinoxaline (SQX), and norfloxacin (NOR). The contamination profiles revealed by the CA showed a spatial variation and a temporal one.

Os quimioterápicos antimicrobianos são considerados contaminantes emergentes, com a capacidade de criar resistência em bactérias. Têm sido o foco de inúmeras pesquisas relacionadas a impactos ambientais, mas no Brasil, as pesquisas sobre a sua ocorrência em ambientes aquáticos continentais e costeiros são escassas. A cidade de Ubatuba tem uma densidade demográfica cinco vezes maior que a média nacional, aumentada em até doze vezes no verão, pressionando ainda mais os ecossistemas da região. Os rios Acaraú, Lagoa-Tavares, Grande e Indaiá deságuam na baía de Ubatuba, comprometendo a qualidade das suas águas. Este trabalho investigou a contribuição da descarga desses rios para a ocorrência e distribuição de quimioterápicos antimicrobianos (fluoroquinolonas e sulfonamidas) na baía de Ubatuba. Foi analisado um total de 36 amostras de água superficial. As coletas foram realizadas no período seco/chuvoso de 2014/2015. Para a determinação e quantificação dos fármacos foi utilizada SPE como método de preparo de amostra e CLAE-MS/MS para a detecção e quantificação dos antimicrobianos estudados. As características físico-químicas pH, temperatura, salinidade, oxigênio dissolvido, potencial redox (ORP), além do Carbono Orgânico Dissolvido (COD) também foram determinados para caracterização das águas da região. A distribuição espaço-temporal dos fármacos e a possível associação com os demais dados investigados foi avaliada pela ferramenta quimiométrica CA, visando à extração da maior quantidade possível de informações. Os rios e, consequentemente a baía estavam impactados pelo despejo de esgoto doméstico e os seguintes quimioterápicos antimicrobianos foram encontrados: sulfametoxazol (SMX), sulfatiazol (STZ), sulfacloropiridiazina (SCP), sulfaquinoxalina (SQX) e norfloxacina (NOR). Observou-se uma variação espacial e temporal, nos perfis de contaminação revelados pela CA. / Antimicrobial chemotherapeutical agents are considered emerging contaminants capable of creating bacterial resistance. They have been the focus of numerous studies related to environmental impacts, but in Brazil, there is little research on their occurrence in continental and coastal aquatic environments. The city of Ubatuba has a population density five times higher than the national average, which may be increased up to twelve times during the summer, pushing further the region\'s ecosystems. The rivers Acaraú, Lagoa-Tavares, Grande and Indaiá flow into Ubatuba Bay, compromising the quality of its waters. This work investigated those rivers\' discharge contribution on the occurrence and distribution of antimicrobial chemotherapeutical agents (fluoroquinolones and sulfonamides) in Ubatuba Bay. Thirty-six samples of surface water were analyzed. The samples were withdrawn during the dry and rainy seasons of 2014 and 2015, respectively. For the determining and quantifying the antimicrobial chemotherapeutical agents, it was used SPE as a sample preparation method and HPLC?MS/MS for their detection and quantification. Physicochemical characteristics like pH, temperature, salinity, dissolved oxygen, and redox potential (ORP), as well as dissolved organic carbon (DOC) were also determined to characterize the waters of the region. The spatial-temporal distribution of the agents and their possible association with other investigated data was assessed by the chemometric tool CA, aiming at extracting the greatest possible amount of information. The rivers and, consequently, the bay were contaminated by domestic sewage discharges and the following antimicrobial chemotherapeutical agents were detected: sulfamethoxazole (SMX), sulfathiazole (STZ), sulfachloropyridiazine (SCP), sulfaquinoxaline (SQX), and norfloxacin (NOR). The contamination profiles revealed by the CA showed a spatial variation and a temporal one.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A coccidioidomicose e a histoplasmose sÃo micoses sistÃmicas que acometem o homem e animais, causadas por espÃcies de fungos dimÃrficos, com Ãnfase para Coccidioides posadasii e Histoplasma capsulatum var. capsulatum, respectivamente. SÃo consideradas doenÃas profundas importantes, podendo culminar em diversas complicaÃÃes secundÃrias. Nos Ãltimos anos, a melhoria dos mÃtodos de diagnÃstico micolÃgico e o aumento da ocorrÃncia de doenÃas imunossupressoras causaram grande impacto na incidÃncia das micoses profundas e oportunistas no mundo. Apesar da existÃncia de terapias eficazes com antifÃngicos contra a coccidioidomicose e a histoplasmose, a busca por novas drogas para o tratamento destas doenÃas se faz necessÃria. Ciprofloxacina à uma droga antibacteriana clÃssica do grupo das fluoroquinolonas, que inibe a atividade catalÃtica da DNA girase e topoisomerase IV, essenciais na replicaÃÃo e transcriÃÃo do DNA bacteriano. Estudos verificaram que ciprofloxacina pode atuar na DNA girase dos fungos. Assim, o presente estudo visou avaliar o efeito inibitÃrio in vitro de ciprofloxacina (CIP) isolada e em combinaÃÃo com os antifÃngicos anfotericina B (AMB), itraconazol (ITC), voriconazol (VRC) e caspofungina (CAS) frente à C. posadasii e Histoplasma capsulatum var. capsulatum. Foram utilizados 16 cepas de C. posadasii na fase filamentosa, 16 cepas de H. capsulatum var. capsulatum na fase filamentosa e 9 cepas de H. capsulatum var. capsulatum na fase leveduriforme. O estudo foi conduzido em ensaio de macrodiluiÃÃo e microdiluiÃÃo em caldo, descritos nos documentos M-38A e M-27A2, padronizados pelo Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI), sendo utilizados para C. posadasii e Histoplasma capsulatum var. capsulatum, respectivamente. A interaÃÃo das drogas foi analisada atravÃs do cÃlculo do Ãndice da ConcentraÃÃo InibitÃria FracionÃria (FICI), definido como a soma das relaÃÃes entre a concentraÃÃo inibitÃria mÃnima (CIM) de cada droga em combinaÃÃo e a CIM da mesma droga isolada, considerando os valores menores ou iguais a 0,5 indicativos de sinergismo. Com relaÃÃo Ãs cepas de C. posadasii, foram observadas interaÃÃes sinÃrgicas em todas as combinaÃÃes, com destaque para as associaÃÃes de CIP (3,125≤CIM≤12,5 ug mL-1) com ITC (0,0078≤CIM≤0,125 ug mL-1) (n=13/16), CIP (3,125≤CIM≤12,5 ug mL-1) com VRC (0,0078≤CIM≤0,0312 ug mL-1) (n=13/16) e CIP (3,125≤CIM≤12,5 ug mL-1) com CAS (2≤CIM≤8 ug mL-1) (n=14/16). Para as cepas de H. capsulatum na fase filamentosa, tambÃm foram observadas interaÃÃes sinÃrgicas em todas as combinaÃÃes, com destaque para as associaÃÃes de CIP (3,906≤CIM≤62,5 ug mL-1) com ITC (0,00006≤CIM≤0,0078 ug mL-1) (n=14/16) e CIP (31,25≤CIM≤125 ug mL-1) com VRC (0,0156≤CIM≤0,125 ug mL-1) (n=16/16). No tocante Ãs cepas de H. capsulatum na fase leveduriforme, foram observadas poucas interaÃÃes sinÃrgicas nas combinaÃÃes de drogas testadas. Nenhuma das associaÃÃes de drogas testadas apresentou antagonismo. Os dados obtidos apontam uma nova alternativa para o tratamento da coccidioidomicose e da histoplasmose, sendo necessÃrios novos estudos que visem investigar os mecanismos de aÃÃo dessas combinaÃÃes de drogas no metabolismo celular fÃngico, bem como o delineamento de experimentos in vivo para confirmar a significÃncia desses achados. / Coccidioidomycosis and histoplasmosis are systemic mycoses that occur in humans and other animals and are caused by the dimorphic fungi Coccidioides posadasii and Histoplasma capsulatum var. capsulatum, respectively. They are considered important deep mycoses that can lead to several secondary complications. In the past years, the improvement of the techniques applied in mycological diagnosis and the increase in the occurrence of immunocompromising diseases have caused a great impact in the incidence of deep and opportunistic mycoses in the world. In spite of the existence of effective antifungal therapy against coccidioidomycosis and histoplasmosis, the pursue of new drugs to treat theses diseases is necessary. Ciprofloxacin is a classic antibacterial drug that belongs to the group of fluoroquinolones, which inhibit the catalytic activity of DNA gyrase and topoisomerase IV, which are essential in bacterial DNA replication and transcription. Some studies have shown that ciprofloxacin can act on fungal DNA gyrase. Thus, the present study aimed at evaluating the in vitro inhibitory effect of ciprofloxacin (CIP), when associated with amphotericin B (AMB), itraconazole (ITC), voriconazole (VRC) or caspofungina (CAS), on C. posadasii and H. capsulatum var. capsulatum. Sixteen strains of C. posadasii in the filamentous phase and 16 and 9 strains of H. capsulatum in the filamentous and yeast-like phase, respectively, were used. Broth macrodilution and microdilution assays were performed, as described in the documents M38-A and M27-A2, respectively, of the Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI). Drug interaction was analyzed by calculating the fractional inhibitory concentration index (FICI), which is defined as the sum of the ratios between the minimal inhibitory concentration (MIC) of each combined drug and the MIC of the same drug isolatedly. Values of FICI smaller or equal to 0.5 indicate the occurrence of synergy. Concerning the isolates of C. posadasii, synergistic interactions were observed for all combinations, especially for the associations of CIP (3.125≤CIM≤12.5 ug mL-1) with ITC (0.0078≤CIM≤0.125 ug mL-1) (n=13/16), CIP (3.125≤CIM≤12.5 ug mL-1) with VRC (0.0078≤CIM≤0.0312 ug mL-1) (n=13/16) and CIP (3.125≤CIM≤12.5 ug mL-1) with CAS (2≤CIM≤8 ug mL-1) (n=14/16). For the isolates of H. capsulatum in the filamentous phase synergistic interactions were also observed for all combinations, with emphasis to the associations of CIP (3.906≤CIM≤62.5 ug mL-1) with ITC (0.00006≤CIM≤0.0078 ug mL-1) (n=14/16) and CIP (31.25≤CIM≤125 ug mL-1) with VRC (0.0156≤CIM≤0.125 ug mL-1) (n=16/16). For H. capsulatum in yeast-like phase, few synergistic interactions were observed for the tested drug combinations. None of the tested combinations presented antagonism. The obtained data may point at a new alternative for the treatment of coccidioidomycosis and histoplasmosis. Thus, it is necessary to investigate the mechanisms of action of these drug combinations on the fungal cellular metabolism and to perform in vivo experiments to confirm the relevance of these findings.

[ES] El cáncer es una de las principales causas de muerte a nivel mundial. Los tratamientos anticancerígenos generalmente usados tienen diversos efectos secundarios producidos por su baja especificidad. Esta es una de las razones por las que se sigue en continua búsqueda de nuevos tratamientos. Dentro de estas nuevas investigaciones se encuentra el extenso campo de la nanomedicina, es decir, el estudio de nuevos materiales a escala nanométrica. Esta permite reducir dichos efectos secundarios aumentando la selectividad y especificidad de los tratamientos. Dentro de los nanomateriales se encuentran las nanopartículas de upconversion que son capaces de absorber luz en el infrarrojo cercano y emitirla en la región ultravioleta-visible. Por otro lado, desde el principio de la historia de la medicina la luz se ha empleado como forma de tratamiento teniendo un rol muy importante. Un inconveniente para dichos tratamientos suele ser la necesidad de emplear luz de la región ultravioleta-visible, pues las biomoléculas son capaces de absorber y produce daño celular. En este contexto, la presente Tesis Doctoral se centra en el estudio de nuevas formas de tratamiento anticancerígeno combinando nanomedicina y luz. Para ello se han desarrollado nuevos fármacos fototóxicos y nuevos materiales capaces de ser activados mediante luz infrarroja cercana. En primer lugar, se sintetizaron nuevas fluoroquinolonas para explorar sus propiedades fototóxicas para su uso en fotoquimioterapia (Capítulo 3 de la Tesis). Se estudiaron las características fotofísicas y fotoquímicas de los nuevos compuestos, además de su capacidad para producir mayor fototoxicidad en las células en comparación con las fluoroquinolonas como la lomefloxacina mediante la aplicación de luz ultravioleta. En base a los resultados obtenidos se realizó un estudio para determinar las diferencias entre las interacciones de algunas fluoroquinolonas dihalogenadas, incluidas las comentadas anteriormente, y biomoléculas como ADN y proteínas. La reactividad de sus intermedios fotogenerados también se estudió en el Capítulo 4. Tras conocer en profundidad la capacidad fototóxica de los nuevos fármacos, en el Capítulo 5 se llevó a cabo el diseño de un nanosistema compuesto por fluoroquinolonas y nanopartículas de conversión ascendente. Se demostró la alta capacidad fototóxica de este nuevo nanosistema. De esta manera, se generó actividad fototóxica a partir de una fluoroquinolona sin el uso de luz ultravioleta Por otro lado, la formación de profármacos abre la puerta a la administración selectiva de fármacos contra el cáncer. Los profármacos consisten en la unión fotolábil de una molécula capaz de ser activada por la luz y el fármaco de interés. Sin embargo, un conocimiento profundo de las propiedades fotofísicas y fotoquímicas del fotodisparador y de los potenciales redox de ambos miembros de la diada puede ser crucial para obtener la fotoliberación deseada. Así, en el Capítulo 6, se destacó la relevancia de estos datos utilizando un profármaco formado por un derivado de cumarina como molécula fotoactivable y colchicina como fármaco. Finalmente, en el Capítulo 7 se exploró la síntesis de un nuevo nanosistema que contiene un profármaco formado por un derivado de cumarina unido al fármaco contra el cáncer clorambucilo y nanopartículas biocomatibles de conversión ascendente. La adición de albúmina de suero humano como recubrimiento de las nanopartículas cumple la doble función de obtener nanopartículas biocompatibles y ser el lugar de carga del profármaco. / [CA] El càncer és una de les principals causes de mort a nivell mundial. Els tractaments anticancerígens generalment usats tenen diversos efectes secundaris produïts per la seva baixa especificitat. Aquesta és una de les raons per les que se segueix en contínua recerca de nous tractaments. Dins d'aquestes noves investigacions es troba l'extens camp de la nanomedicina, és a dir, l'estudi de nous materials a escala nanomètrica. Aquesta permet reduir aquests efectes secundaris augmentant la selectivitat i especificitat dels tractaments. Dins dels nanomaterials es troben les nanopartícules de upconversion que són capaços d'absorbir llum en l'infraroig proper i emetre-la en la regió ultraviolada-visible. D'altra banda, des del principi de la història de la medicina la llum s'ha emprat com a forma de tractament tenint un paper molt important. Un inconvenient per aquests tractaments sol ser la necessitat d'emprar llum de la regió ultraviolada-visible, ja que les biomolècules són capaços d'absorbir-la i produïr dany cel·lular. En aquest context, la present Tesi Doctoral es centra en l'estudi de noves formes de tractament anticancerigen combinant nanomedicina i llum. Per això s'han desenvolupat nous fàrmacs fototòxics i nous materials capaços de ser activats mitjançant llum infraroja propera. En primer lloc, es van sintetitzar noves fluoroquinolones per explorar les seves propietats fototòxiques per al seu ús en fotoquimioteràpia (Capítol 3 de la Tesi). Es van estudiar les característiques fotofísiques i fotoquímiques dels nous compostos, a més de la seva capacitat per produir major fototoxicitat en les cèl·lules en comparació amb les fluoroquinolones com la lomefloxacina mitjançant l'aplicació de llum ultraviolada. En base als resultats obtinguts es va realitzar un estudi per determinar les diferències entre les interaccions d'algunes fluoroquinolones dihalogenades, incloses les comentades anteriorment, i biomolècules com ADN i proteïnes. La reactivitat de les seves intermedis fotogenerats també es va estudiar en el Capítol 4. Després de conèixer en profunditat la capacitat fototòxica dels nous fàrmacs, en el Capítol 5 es va dur a terme el disseny d'un nanosistema compost per fluoroquinolones i nanopartícules de upconversion. Es va demostrar l'alta capacitat fototòxica d'aquest nou nanosistema. D'aquesta manera, es va generar activitat fototòxica a partir d'una fluoroquinolona sense l'ús de llum ultraviolada D'altra banda, la formació de profàrmacs obre la porta a l'administració selectiva de fàrmacs contra el càncer. Els profàrmacs consisteixen en la unió fotolábil d'una molècula capaç de ser activada per la llum i el fàrmac d'interès. No obstant això, un coneixement profund de les propietats fotofísiques i fotoquímiques del fotodisparador i dels potencials redox de tots dos membres de la diada pot ser crucial per obtenir el fotoalliberament desitjada. Així, en el Capítol 6, es va destacar la rellevància d'aquestes dades utilitzant un profàrmac format per un derivat de cumarina com a molècula fotoactivable i colquicina com a fàrmac. Finalment, en el Capítol 7 es va explorar la síntesi d'un nou nanosistema que conté un profàrmac format per un derivat de cumarina unit a l'fàrmac contra el càncer clorambucilo i nanopartícules biocomatibles de upconversion. L'addició d'albúmina de sèrum humà com a recobriment de les nanopartícules compleix la doble funció d'obtenir nanopartícules biocompatibles i ser el lloc de càrrega del profàrmac. / [EN] Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Generally used anticancer treatments have various side effects produced by their low specificity. This is one of the reasons why the search for new treatments continues. Within these new investigations is the extensive field of nanomedicine, which can be explained as the study of new materials on a nanometric scale. It can be translated in the reduction of these side effects by increasing the selectivity and specificity of the treatments. Among the nanomaterials are upconversion nanoparticles that are capable of absorbing light in the near infrared and emit it in the ultraviolet-visible region. On the other hand, since the beginning of the history of medicine, light has been used as a form of treatment, having a very important role. A drawback for such treatments is sometimes the need to use light from the ultraviolet-visible region since biomolecules are capable of absorbing and causing cell damage. In this context, this Doctoral Thesis focuses on the study of new forms of anticancer treatment combining nanomedicine and light. For this, new phototoxic drugs and new materials capable of being activated by near infrared light have been developed. First, new fluoroquinolones were synthesized to explore their phototoxic properties for using in photochemotherapy (Chapter 3 of the Thesis). The photophysical and photochemical characteristics of the new compounds were studied, in addition to their ability to produce greater phototoxicity in cells than fluoroquinolones such as lomefloxacin by applying ultraviolet light. Based on the results obtained, a study was carried out to determine the differences between the interactions of some dihalogenated fluoroquinolones including the above commented, and biomolecules such as DNA and proteins. The reactivity of their photo-generated intermediates was also studied in Chapter 4. After a deep knowledge of the phototoxic capacity of the new drugs, design of a nanosystem composed of fluoroquinolones and upconversion nanoparticles was carried out in Chapter 5. The high phototoxic capacity of this new nanosystem was demonstrated. In this way phototoxic activity was generated from a fluoroquinolone without the use of ultraviolet light. On the other hand, the formation of prodrugs opens a door to the selective administration of anticancer drugs. Prodrugs consist of the photolabile binding of a molecule capable of being activated by light and the drug of interest. However, a knowledge of the photophysical and photochemical properties of the phototrigger as well as the redox potentials of both members of the dyad can be crucial to obtain the desired photorelease. Thus, in Chapter 6, the relevance of these data was highlighted using a prodrug formed by a coumarin derivative as a photoactivatable molecule and colchicine as a drug. Finally, in Chapter 7 the synthesis of a new nanosystem containing a prodrug formed by a derivative of coumarin linked to the anticancer drug chlorambucil, and upconversion biocompatible nanoparticles was explored. The addition of human serum albumin as a coating for the nanoparticles fulfills the dual function of obtaining biocompatible nanoparticles and being the loading site for the prodrug. / Anaya González, C. (2021). Design of New Up-conversion Systems for Anticancer Therapies [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172665 / TESIS