A doença de Chagas é uma doença negligenciada, endêmica, causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi, parasita intracelular obrigatório, que necessita de seres vivos de duas classes totalmente diferentes (insetos, o mais comum, Triatoma infestans, e mamíferos, como, por exemplo, o homem) para completar seu ciclo. Em 2009, a doença completou 100 anos de conhecimento pela humanidade, no entanto não há motivos para comemoração, uma vez que, apesar de quase totalmente descrita desde sua descoberta por Carlos Chagas, não há um fármaco que seja ativo na fase crônica. Sabendo que a fase aguda é de difícil diagnóstico e devido à ausência de sintomas indicativos, pode-se dizer que a doença de Chagas é praticamente incurável. Os fármacos utilizados na terapêutica, benznidazol e nifurtimox, são os mesmos há várias décadas. É, portanto, imperioso se buscar candidatos a fármacos antichagásicos que possam suprir o arsenal terapêutico altamente escasso da parasitose. O hidroximetilnitrofural (NFOH), derivado sintetizado em nosso laboratório, se mostrou antichagásico promissor, com maior atividade in vitro em relação ao benznidazol, além de ser quatro vezes menos tóxico que o nitrofural, seu precursor. Por outro lado, o bioisosterismo consiste na substituição de elementos ou grupos a fim de se obter melhores propriedades biológicas do fármaco protótipo, caracterizando-se, assim, como forma de modificação molecular. Assim sendo, o objetivo do presente trabalho foi a aplicação de bioisosterismo no anel furânico do NFOH, sintetizando derivados imidazólicos e triazólicos, além do mesmo tipo de modificação molecular na cadeia lateral, através da formação de semicarbazonas e tiossemicarbazonas. Dessa forma, pretendeu-se sintetizar compostos que atuariam sobre o parasita por três diferentes vias: a geração de peróxido de hidrogênio, tóxico por ser dificilmente reduzido pelo parasita, através de reações de oxidorredução mediadas pelo grupo nitro; a inibição da enzima cruzaína (presente somente no Trypanosoma cruzi) e inibição da14-α esterol desmetilase, enzima fundamental na cascata de reações de formação de ergosterol, componente da parede celular do parasita. A síntese dos imidazóis, prevista para ser realizada em cinco ou seis etapas (há possibilidade de realizar em dez etapas através de outra rota), teve duas etapas completadas, com a proteção, utilizando tritila, do nitrogênio 1 do 4-carboxialdeído imidazol e a produção do agente nitrante. Houve problemas na proteção do hidrogênio ligado à carbonila do mesmo composto, necessária para o êxito da nitração ao carbono 2, seguida de reação de acoplamento com a semicarbazona (e tiossemicarbazona) e hidroximetilação. No caso da síntese dos triazóis, também prevista para ser realizada em cinco etapas, concluíram-se duas delas - oxidação do grupo amina a nitro do 3-aminotriazol e hidroximetilação no nitrogênio 1, utilizando formaldeído. A etapa seguinte, de oxidação e formação da carbonila, a fim de permitir reação com semicarbazona, não foi bem-sucedida, uma vez que o composto não se mostrou estável nas condições da reação. Tentativas com diferentes métodos foram realizadas, mas não houve sucesso na formação da carbonila ligada ao nitrogênio 1. Análogos do nitrofural contendo anéis nitrobenzênicos e imidazólicos (sem nitro) foram sintetizados e poderão ser ensaiados no prosseguimento deste trabalho. Através de Modelagem Molecular, realizou-se avaliação comparativa entre a capacidade de redução do grupo nitro dos quatro compostos propostos no projeto em relação aos análogos já sintetizados e conhecidos (contendo anel furânico e tiofênico), além de outros catorze compostos propostos contendo mudanças no anel aromático e na semicarbazona/tiossemicarbazona. Foi possível prever a atividade por um dos mecanismos propostos, que podem estar envolvidos também com toxicidade. Dentre os 22 derivados, o composto imidazólico contendo semicarbazona, que está sendo sintetizado, mostrou-se com maior capacidade de sofrer redução no grupo nitro. Dinâmica molecular associada ao docking foi utilizada como ferramenta a fim de se avaliar o mecanismo de inibição sobre a cruzaína. Assim, selecionaram-se o NFOH, além de outros sete bioisósteros, dentre eles os quatro que foram propostos neste projeto. Após dinâmica molecular de 3 ns, observou-se que a CYS25 da proteína se distanciou da carbonila do NFOH, sugerindo dificuldade ao ataque proposto na literatura para outros compostos contendo esta região da molécula. Estudos adicionais sobre a forma de inibição do NFOH à cruzaína se fazem necessários. / Chagas\' disease is an endemic, neglected disease caused by Trypanosoma cruzi protozoan, which is an intracellular parasite that requires another type of completely different species (insects, the most common, Triatoma infestans and mammals as human being, for example) to complete its cycle. In 2009, this sickness completed 100 years of discovery, however there is no reason for a happy celebration. In spite of being completely described by Carlos Chagas since that time, there is not even one drug that is active in the chronic phase. As the acute phase is very hard to diagnose, and due to the absence of symptoms, nowadays Chagas\' disease is practically incurable. The drugs used in the therapeutics are the same since decades ago, benznidazole and nifurtimox. So, it is peremptory to find new candidates of antichagasic drugs that may supply the scarce of therapeutic options to this parasitosis. Hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), which is already synthesized in our laboratory, has shown to be promising antichagasic with higher activity and four times less toxic in vitro when compared to benznidazole, its precursor. On the other hand, bioisosterism is a useful kind of molecular modification that consists of substitution of elements and groups in order to obtain better biological properties of a prototype. Therefore, the aim of this work was the application of bioisosterism in the furan ring of NFOH by synthesizing imidazole and triazole aromatic ring compounds. Bioisosterism is also applied in the side chain, while semicarbazone and thiosemicarbazone compounds were designed for these possessing nitrogen aromatic rings. So, it was attempted to synthesize compounds that are able to kill the parasite by three different ways: generation of hydrogen peroxide by nitro group, which is highly toxic to the parasite that have problems to neutralize it; inhibition of cruzain, a major cysteine-protease that is present in some catalytic ways of the parasite, and inhibition of 14-α sterol demethylase, a fundamental enzyme in the pathway of ergosterol production, which is a cell wall component. In the imidazole synthesis route, two of the five or six steps (there is possibility to achieve in ten steps, by another route), planned were completed, with the trityl protection of the nitrogen 1 of 4-carboxaldehyde imidazole and the nitrating agent was also produced successfully. Some problems were observed in the protection of the hydrogen bound to the same compound carbonyl by ketal production, which is necessary to provide the nitration in the carbon 2, followed by coupling reaction to the semicarbazide or thiosemicarbazide and the hydroxymethylation, which is the last step of synthesis. In the triazole synthesis, which was predicted to be achieved in five steps, only two were also concluded oxidation of the amino group to produce 3-nitrotriazole and hydroxymethilation of the nitrogen 1, using formaldehyde. The next step, oxidation to produce carbonyl, in order to allow reaction with the thio or semicarbazone moiety, was not well succeeded, because this compound was not stable in the reaction conditions. Different methods were tempted, but no success was observed for the carbonyl formation on the nitrogen 1. Nitrofurazone (NF) analogs containing nitrobenzenic and imidazolic nucleus (without nitro presence) were synthesized and now are able to be tested in a possible continuation of this work. By using molecular modeling, a comparative evaluation of the nitro reduction capacity by the nitrocompounds designed in this project related with other bioisosters that were already synthesized by our group have been made, in addition to other selected bioisosters. It was possible to predict the activity of these compounds by one of the proposed mechanisms, which can also be evolved with toxicity. Among the 22 calculated compounds, the imidazole compound with sulfur in the side chain presented higher ability to nitro reduction. Molecular dynamics, associated with docking, was used as a tool in order to evaluate the inhibition mechanism over the cruzain. So, NFOH and seven other bioisosters were chosen. After 3 ns of simulation, it was observed that the CYS 25 residue of the protein was distant to the NFOH carbonyl, suggesting difficulty in the proposed in the literature interaction for other compounds containing the moiety. Additional studies to clarify the inhibition form of NFOH to cruzain are necessary.

A doença de Chagas é uma doença negligenciada, endêmica, causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi, parasita intracelular obrigatório, que necessita de seres vivos de duas classes totalmente diferentes (insetos, o mais comum, Triatoma infestans, e mamíferos, como, por exemplo, o homem) para completar seu ciclo. Em 2009, a doença completou 100 anos de conhecimento pela humanidade, no entanto não há motivos para comemoração, uma vez que, apesar de quase totalmente descrita desde sua descoberta por Carlos Chagas, não há um fármaco que seja ativo na fase crônica. Sabendo que a fase aguda é de difícil diagnóstico e devido à ausência de sintomas indicativos, pode-se dizer que a doença de Chagas é praticamente incurável. Os fármacos utilizados na terapêutica, benznidazol e nifurtimox, são os mesmos há várias décadas. É, portanto, imperioso se buscar candidatos a fármacos antichagásicos que possam suprir o arsenal terapêutico altamente escasso da parasitose. O hidroximetilnitrofural (NFOH), derivado sintetizado em nosso laboratório, se mostrou antichagásico promissor, com maior atividade in vitro em relação ao benznidazol, além de ser quatro vezes menos tóxico que o nitrofural, seu precursor. Por outro lado, o bioisosterismo consiste na substituição de elementos ou grupos a fim de se obter melhores propriedades biológicas do fármaco protótipo, caracterizando-se, assim, como forma de modificação molecular. Assim sendo, o objetivo do presente trabalho foi a aplicação de bioisosterismo no anel furânico do NFOH, sintetizando derivados imidazólicos e triazólicos, além do mesmo tipo de modificação molecular na cadeia lateral, através da formação de semicarbazonas e tiossemicarbazonas. Dessa forma, pretendeu-se sintetizar compostos que atuariam sobre o parasita por três diferentes vias: a geração de peróxido de hidrogênio, tóxico por ser dificilmente reduzido pelo parasita, através de reações de oxidorredução mediadas pelo grupo nitro; a inibição da enzima cruzaína (presente somente no Trypanosoma cruzi) e inibição da14-α esterol desmetilase, enzima fundamental na cascata de reações de formação de ergosterol, componente da parede celular do parasita. A síntese dos imidazóis, prevista para ser realizada em cinco ou seis etapas (há possibilidade de realizar em dez etapas através de outra rota), teve duas etapas completadas, com a proteção, utilizando tritila, do nitrogênio 1 do 4-carboxialdeído imidazol e a produção do agente nitrante. Houve problemas na proteção do hidrogênio ligado à carbonila do mesmo composto, necessária para o êxito da nitração ao carbono 2, seguida de reação de acoplamento com a semicarbazona (e tiossemicarbazona) e hidroximetilação. No caso da síntese dos triazóis, também prevista para ser realizada em cinco etapas, concluíram-se duas delas - oxidação do grupo amina a nitro do 3-aminotriazol e hidroximetilação no nitrogênio 1, utilizando formaldeído. A etapa seguinte, de oxidação e formação da carbonila, a fim de permitir reação com semicarbazona, não foi bem-sucedida, uma vez que o composto não se mostrou estável nas condições da reação. Tentativas com diferentes métodos foram realizadas, mas não houve sucesso na formação da carbonila ligada ao nitrogênio 1. Análogos do nitrofural contendo anéis nitrobenzênicos e imidazólicos (sem nitro) foram sintetizados e poderão ser ensaiados no prosseguimento deste trabalho. Através de Modelagem Molecular, realizou-se avaliação comparativa entre a capacidade de redução do grupo nitro dos quatro compostos propostos no projeto em relação aos análogos já sintetizados e conhecidos (contendo anel furânico e tiofênico), além de outros catorze compostos propostos contendo mudanças no anel aromático e na semicarbazona/tiossemicarbazona. Foi possível prever a atividade por um dos mecanismos propostos, que podem estar envolvidos também com toxicidade. Dentre os 22 derivados, o composto imidazólico contendo semicarbazona, que está sendo sintetizado, mostrou-se com maior capacidade de sofrer redução no grupo nitro. Dinâmica molecular associada ao docking foi utilizada como ferramenta a fim de se avaliar o mecanismo de inibição sobre a cruzaína. Assim, selecionaram-se o NFOH, além de outros sete bioisósteros, dentre eles os quatro que foram propostos neste projeto. Após dinâmica molecular de 3 ns, observou-se que a CYS25 da proteína se distanciou da carbonila do NFOH, sugerindo dificuldade ao ataque proposto na literatura para outros compostos contendo esta região da molécula. Estudos adicionais sobre a forma de inibição do NFOH à cruzaína se fazem necessários. / Chagas\' disease is an endemic, neglected disease caused by Trypanosoma cruzi protozoan, which is an intracellular parasite that requires another type of completely different species (insects, the most common, Triatoma infestans and mammals as human being, for example) to complete its cycle. In 2009, this sickness completed 100 years of discovery, however there is no reason for a happy celebration. In spite of being completely described by Carlos Chagas since that time, there is not even one drug that is active in the chronic phase. As the acute phase is very hard to diagnose, and due to the absence of symptoms, nowadays Chagas\' disease is practically incurable. The drugs used in the therapeutics are the same since decades ago, benznidazole and nifurtimox. So, it is peremptory to find new candidates of antichagasic drugs that may supply the scarce of therapeutic options to this parasitosis. Hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), which is already synthesized in our laboratory, has shown to be promising antichagasic with higher activity and four times less toxic in vitro when compared to benznidazole, its precursor. On the other hand, bioisosterism is a useful kind of molecular modification that consists of substitution of elements and groups in order to obtain better biological properties of a prototype. Therefore, the aim of this work was the application of bioisosterism in the furan ring of NFOH by synthesizing imidazole and triazole aromatic ring compounds. Bioisosterism is also applied in the side chain, while semicarbazone and thiosemicarbazone compounds were designed for these possessing nitrogen aromatic rings. So, it was attempted to synthesize compounds that are able to kill the parasite by three different ways: generation of hydrogen peroxide by nitro group, which is highly toxic to the parasite that have problems to neutralize it; inhibition of cruzain, a major cysteine-protease that is present in some catalytic ways of the parasite, and inhibition of 14-α sterol demethylase, a fundamental enzyme in the pathway of ergosterol production, which is a cell wall component. In the imidazole synthesis route, two of the five or six steps (there is possibility to achieve in ten steps, by another route), planned were completed, with the trityl protection of the nitrogen 1 of 4-carboxaldehyde imidazole and the nitrating agent was also produced successfully. Some problems were observed in the protection of the hydrogen bound to the same compound carbonyl by ketal production, which is necessary to provide the nitration in the carbon 2, followed by coupling reaction to the semicarbazide or thiosemicarbazide and the hydroxymethylation, which is the last step of synthesis. In the triazole synthesis, which was predicted to be achieved in five steps, only two were also concluded oxidation of the amino group to produce 3-nitrotriazole and hydroxymethilation of the nitrogen 1, using formaldehyde. The next step, oxidation to produce carbonyl, in order to allow reaction with the thio or semicarbazone moiety, was not well succeeded, because this compound was not stable in the reaction conditions. Different methods were tempted, but no success was observed for the carbonyl formation on the nitrogen 1. Nitrofurazone (NF) analogs containing nitrobenzenic and imidazolic nucleus (without nitro presence) were synthesized and now are able to be tested in a possible continuation of this work. By using molecular modeling, a comparative evaluation of the nitro reduction capacity by the nitrocompounds designed in this project related with other bioisosters that were already synthesized by our group have been made, in addition to other selected bioisosters. It was possible to predict the activity of these compounds by one of the proposed mechanisms, which can also be evolved with toxicity. Among the 22 calculated compounds, the imidazole compound with sulfur in the side chain presented higher ability to nitro reduction. Molecular dynamics, associated with docking, was used as a tool in order to evaluate the inhibition mechanism over the cruzain. So, NFOH and seven other bioisosters were chosen. After 3 ns of simulation, it was observed that the CYS 25 residue of the protein was distant to the NFOH carbonyl, suggesting difficulty in the proposed in the literature interaction for other compounds containing the moiety. Additional studies to clarify the inhibition form of NFOH to cruzain are necessary.

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.

A doença de Chagas, parasitose causada pelo Trypanosoma cruzi, é doença prevalente na América Latina. Estima-se que cerca de 10 milhões de pessoas estão sob o risco de infecção e, em 2008, registraram-se mais de 10 mil óbitos devido à doença. Os únicos dois fármacos disponíveis na terapêutica, nifurtimox e benznidazol, são mais eficazes no tratamento da doença no início da fase aguda. Entretanto, a fase crônica da doença não possui tratamento. O nitrofural (NF), fármaco antimicrobiano, destaca-se por possuir atividade contra o T. cruzi, porém, apresenta toxicidade. Seu derivado hidroximetilado, o hidroximetilnitrofural (NFOH), por sua vez, mostrou maior atividade antichagásica e menor toxicidade. Ante a necessidade de novos fármacos antichagásicos, a existência de alvos terapêuticos promissores como a 14α-esterol desmetilase (CYP51) e a cruzaína e mediante utilização do bioisosterismo como ferramenta de modificação molecular, realizou-se a triagem virtual de 144 ligantes análogos do NFOH pelo método de docking com o programa GOLD para a CYP51 de T. cruzi. Adicionalmente, realizou-se estudo qualitativo dos campos de interação moleculares (MIFs) com o programa GRID para a enzima humana e do parasita, homólogas entre si, estudo que revelou 9 resíduos de aminoácidos no sítio ativo da enzima parasitária que podem ser explorados no planejamento de inibidores seletivos. Neste trabalho, obtiveram-se 5 compostos inéditos, caracterizados por determinação da faixa de fusão, análise elementar, técnicas de espectroscopia no infravermelho, espectroscopia de ressonância magnética nuclear de 1H,13C, HSQC, HMBC, HETCOR e NOESY, e a atribuição dos sinais foi realizada com o auxílio de técnicas de modelagem molecular. Testaram-se 4 compostos contra a forma amastigota de T. cruzi em células da linhagem U2OS. Todos os compostos apresentaram atividade da ordem de micromolar e índices de seletividade satisfatórios. O composto LAPEN-2901 teve sua estrutura elucidada por cristalografia de raios X, apresentou toxicidade duas vezes menor que o NFOH e potência semelhante à do composto de referência benznidazol, porém menor eficácia. Os resultados obtidos ressaltam a importância de grupos nitro, 1,2,4-triazólicos e tiossemicarbazônicos para o planejamento de derivados eficazes no tratamento da fase crônica da doença de Chagas. / Chagas disease, parasitosis caused by Trypanosoma cruzi, is a disease that predominates in Latin America. It is estimated that 10 million people are under the risk of infection and, in 2008, more than 10 thousand deaths were registered. The only two drugs available in the therapeutics, nifurtimox and benznidazole, showed to be more effective in the acute phase of the disease. However, there is no choice for the chronic phase. Nitrofurazone (NF), an antimicrobial drug, has activity against T. cruzi, although being toxic. Its hydroxymethyl derivative, the hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), showed to be more active and less toxic than the prototype. Considering the need for new antichagasic drugs, the existence of promising new therapeutic targets, as 14α-esterol demethylase and cruzain, and by employing the bioisosterism approach, a virtual screening using T. cruzi CYP51 was performed for 144 NFOH analogues. Additionaly, a qualitative molecular interaction field study was performed, revealing 9 aminoacids in the parasitic enzyme relevant for selectivity. Five novel compounds were synthesized, characterized by melting range, elemental analysis, IR spectroscopy, 1H and 13C NMR as well as HSQC, HMBC, HETCOR and NOESY experiments, in which the signal assigning were aided using molecular modeling techniques Four compounds were tested against T. cruzi amastigotes in infected U2OS cells. All compounds were sufficiently selective towards T. cruzi and showed trypanomicidal activity in low micromolar range. The compound LAPEN-2901 had its structure determined using X-ray crystallography and showed lower toxicity than NFOH and potency similar to benznidazole, but lower efficacy. These results highlight the importance of the 1,2,4-triazolic, thiosemicarbazonic and nitro group moieties for designing new efficient compounds for the chronic phase of Chagas disease.

A doença de Chagas, parasitose causada pelo Trypanosoma cruzi, é doença prevalente na América Latina. Estima-se que cerca de 10 milhões de pessoas estão sob o risco de infecção e, em 2008, registraram-se mais de 10 mil óbitos devido à doença. Os únicos dois fármacos disponíveis na terapêutica, nifurtimox e benznidazol, são mais eficazes no tratamento da doença no início da fase aguda. Entretanto, a fase crônica da doença não possui tratamento. O nitrofural (NF), fármaco antimicrobiano, destaca-se por possuir atividade contra o T. cruzi, porém, apresenta toxicidade. Seu derivado hidroximetilado, o hidroximetilnitrofural (NFOH), por sua vez, mostrou maior atividade antichagásica e menor toxicidade. Ante a necessidade de novos fármacos antichagásicos, a existência de alvos terapêuticos promissores como a 14α-esterol desmetilase (CYP51) e a cruzaína e mediante utilização do bioisosterismo como ferramenta de modificação molecular, realizou-se a triagem virtual de 144 ligantes análogos do NFOH pelo método de docking com o programa GOLD para a CYP51 de T. cruzi. Adicionalmente, realizou-se estudo qualitativo dos campos de interação moleculares (MIFs) com o programa GRID para a enzima humana e do parasita, homólogas entre si, estudo que revelou 9 resíduos de aminoácidos no sítio ativo da enzima parasitária que podem ser explorados no planejamento de inibidores seletivos. Neste trabalho, obtiveram-se 5 compostos inéditos, caracterizados por determinação da faixa de fusão, análise elementar, técnicas de espectroscopia no infravermelho, espectroscopia de ressonância magnética nuclear de 1H,13C, HSQC, HMBC, HETCOR e NOESY, e a atribuição dos sinais foi realizada com o auxílio de técnicas de modelagem molecular. Testaram-se 4 compostos contra a forma amastigota de T. cruzi em células da linhagem U2OS. Todos os compostos apresentaram atividade da ordem de micromolar e índices de seletividade satisfatórios. O composto LAPEN-2901 teve sua estrutura elucidada por cristalografia de raios X, apresentou toxicidade duas vezes menor que o NFOH e potência semelhante à do composto de referência benznidazol, porém menor eficácia. Os resultados obtidos ressaltam a importância de grupos nitro, 1,2,4-triazólicos e tiossemicarbazônicos para o planejamento de derivados eficazes no tratamento da fase crônica da doença de Chagas. / Chagas disease, parasitosis caused by Trypanosoma cruzi, is a disease that predominates in Latin America. It is estimated that 10 million people are under the risk of infection and, in 2008, more than 10 thousand deaths were registered. The only two drugs available in the therapeutics, nifurtimox and benznidazole, showed to be more effective in the acute phase of the disease. However, there is no choice for the chronic phase. Nitrofurazone (NF), an antimicrobial drug, has activity against T. cruzi, although being toxic. Its hydroxymethyl derivative, the hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), showed to be more active and less toxic than the prototype. Considering the need for new antichagasic drugs, the existence of promising new therapeutic targets, as 14α-esterol demethylase and cruzain, and by employing the bioisosterism approach, a virtual screening using T. cruzi CYP51 was performed for 144 NFOH analogues. Additionaly, a qualitative molecular interaction field study was performed, revealing 9 aminoacids in the parasitic enzyme relevant for selectivity. Five novel compounds were synthesized, characterized by melting range, elemental analysis, IR spectroscopy, 1H and 13C NMR as well as HSQC, HMBC, HETCOR and NOESY experiments, in which the signal assigning were aided using molecular modeling techniques Four compounds were tested against T. cruzi amastigotes in infected U2OS cells. All compounds were sufficiently selective towards T. cruzi and showed trypanomicidal activity in low micromolar range. The compound LAPEN-2901 had its structure determined using X-ray crystallography and showed lower toxicity than NFOH and potency similar to benznidazole, but lower efficacy. These results highlight the importance of the 1,2,4-triazolic, thiosemicarbazonic and nitro group moieties for designing new efficient compounds for the chronic phase of Chagas disease.

Leishmaniose e doença de Chagas são parasitoses endêmicas causadas, respectivamente, pelos protozoários Leishmania spp. e Trypanosoma cruzi. Ante à escassez de quimioterápicos, à elevada toxicidade dos fármacos disponíveis e à baixa eficácia destes no combate às formas intracelulares, replicantes, dos parasitos há necessidade de buscar novas alternativas quimioterápicas. A atividade tripanomicida do hidroximetilnitrofural, base de Mannich do nitrofural, já era conhecida. O presente trabalho mostra que este derivado também apresenta atividade leishmanicida, quando ensaiado em formas promastigotas de L. amazonensis, L. chagasi e L. baziliensis. Com o objetivo de obter pró-fármacos potencialmente ativos em doença de Chagas e leishmanioses visceral e mucocutânea, planejaram-se e foram sintetizados derivados hidrossolúveis de hidroximetilnitrofural e quitosana, polissacarídeo que apresenta, também, atividade imunomoduladora. Para a aplicação tópica em leishmaniose cutânea sintetizaram-se membranas de quitosana ligada ao hidroximetilnitrofural. Membranas de quitosana copolimerizadas com enxertos de ácido acrílico e metacrilato de hidroxietila foram sintetizadas e avaliadas quanto à biocompatibilidade - trombogenicidade, citotoxicidade e potencial hemolítico. Aquelas com maior teor em metacrilato de hidroxietila não se mostraram citotóxicas, tampouco hemolíticas; aquelas com maior proporção em ácido acrílico, por sua vez, apresentaram excelentes características de intumescimento, mas certo grau de citotoxicidade e hemólise, possivelmente devido à presença de monômeros que não reagiram no material. A ligação do hidroximetilnitrofural à quitosana, por meio de espaçante succínico, produziu prófármaco com propriedades filmogênicas para a aplicação tópica. Os derivados obtidos pró-fármacos e transportadores (quitosanas modificadas) - foram analisados no infravermelho, por ressonância magnética nuclear (RMN 1H e RMN 13C) e por análise térmica - OMTA, TG, OSC. Ensaios de atividade tripanomicida e leishmanicida dos pró-fármacos poliméricos e membranas serão posteriormente efetuados. / Leishmaniasis and Chagas\' disease are endemic parasitosis provoked by the protozoa Leishmania spp and Trypanosoma cruzi, respectively. Due to the scarce chemotherapy, to the high toxicity of the available drugs and to their low effectiveness, mainly in the treatment of intracellular replicant forms of those parasites, the search for new chemotherapeutic alternatives is extremely important. Hydroxymethylnitrofurazone, a nitrofurazone Mannich basis, has proven to be active against trypanomicide before and its activity in cultures of L. amazonensis, L. chagasi and L. braziliensis promastigotes was determined in this work. With the purpose of obtaining prodrugs potentially active in Chagas\' disease and visceral and mucocutaneous leishmaniases, hydrosoluble hydroxymethylnitrofurazone prodrugs have been designed and synthesized using chitosan, a polysaccharide showing immunomudulatory activity, as the carrier. Membranes from chitosan linked with hydroxymethylnitrofurazone have been synthesized for topical administration in cutaneous leishmaniasis. Membranes were obtained by graft copolymerization of hydroxyethy/methacrylate and acrylic acid onto chitosan and their biocompatibility - trombogenicity, citotoxicity and hemolysis potential - was evaluated. Those membranes with higher content of hydroxyethylmethacrylate showed to be neither cytotoxic nor hemolytic; those with higher content of acrylic acid showed good swelling properties, although a certain level of cytotoxicity and haemolysis has been detected, due to the presence of non-reacted monomers. The linkage of hydroxymethylnitrofurazone to chitosan by a succinyl spacer group led to a prodrug with filmogenic properties for topic administration. The derivatives obtained - prodrugs and carriers (modified chitosans) - were analyzed by infrared, nuclear magnetic resonance (1H NMR and 13C NMR) and by thermal analysis - DMTA, TG and DSC. Tests of trypanomicide and leishmanicide activity with polymer prodrugs and membranes will be further developed.

Leishmaniose e doença de Chagas são parasitoses endêmicas causadas, respectivamente, pelos protozoários Leishmania spp. e Trypanosoma cruzi. Ante à escassez de quimioterápicos, à elevada toxicidade dos fármacos disponíveis e à baixa eficácia destes no combate às formas intracelulares, replicantes, dos parasitos há necessidade de buscar novas alternativas quimioterápicas. A atividade tripanomicida do hidroximetilnitrofural, base de Mannich do nitrofural, já era conhecida. O presente trabalho mostra que este derivado também apresenta atividade leishmanicida, quando ensaiado em formas promastigotas de L. amazonensis, L. chagasi e L. baziliensis. Com o objetivo de obter pró-fármacos potencialmente ativos em doença de Chagas e leishmanioses visceral e mucocutânea, planejaram-se e foram sintetizados derivados hidrossolúveis de hidroximetilnitrofural e quitosana, polissacarídeo que apresenta, também, atividade imunomoduladora. Para a aplicação tópica em leishmaniose cutânea sintetizaram-se membranas de quitosana ligada ao hidroximetilnitrofural. Membranas de quitosana copolimerizadas com enxertos de ácido acrílico e metacrilato de hidroxietila foram sintetizadas e avaliadas quanto à biocompatibilidade - trombogenicidade, citotoxicidade e potencial hemolítico. Aquelas com maior teor em metacrilato de hidroxietila não se mostraram citotóxicas, tampouco hemolíticas; aquelas com maior proporção em ácido acrílico, por sua vez, apresentaram excelentes características de intumescimento, mas certo grau de citotoxicidade e hemólise, possivelmente devido à presença de monômeros que não reagiram no material. A ligação do hidroximetilnitrofural à quitosana, por meio de espaçante succínico, produziu prófármaco com propriedades filmogênicas para a aplicação tópica. Os derivados obtidos pró-fármacos e transportadores (quitosanas modificadas) - foram analisados no infravermelho, por ressonância magnética nuclear (RMN 1H e RMN 13C) e por análise térmica - OMTA, TG, OSC. Ensaios de atividade tripanomicida e leishmanicida dos pró-fármacos poliméricos e membranas serão posteriormente efetuados. / Leishmaniasis and Chagas\' disease are endemic parasitosis provoked by the protozoa Leishmania spp and Trypanosoma cruzi, respectively. Due to the scarce chemotherapy, to the high toxicity of the available drugs and to their low effectiveness, mainly in the treatment of intracellular replicant forms of those parasites, the search for new chemotherapeutic alternatives is extremely important. Hydroxymethylnitrofurazone, a nitrofurazone Mannich basis, has proven to be active against trypanomicide before and its activity in cultures of L. amazonensis, L. chagasi and L. braziliensis promastigotes was determined in this work. With the purpose of obtaining prodrugs potentially active in Chagas\' disease and visceral and mucocutaneous leishmaniases, hydrosoluble hydroxymethylnitrofurazone prodrugs have been designed and synthesized using chitosan, a polysaccharide showing immunomudulatory activity, as the carrier. Membranes from chitosan linked with hydroxymethylnitrofurazone have been synthesized for topical administration in cutaneous leishmaniasis. Membranes were obtained by graft copolymerization of hydroxyethy/methacrylate and acrylic acid onto chitosan and their biocompatibility - trombogenicity, citotoxicity and hemolysis potential - was evaluated. Those membranes with higher content of hydroxyethylmethacrylate showed to be neither cytotoxic nor hemolytic; those with higher content of acrylic acid showed good swelling properties, although a certain level of cytotoxicity and haemolysis has been detected, due to the presence of non-reacted monomers. The linkage of hydroxymethylnitrofurazone to chitosan by a succinyl spacer group led to a prodrug with filmogenic properties for topic administration. The derivatives obtained - prodrugs and carriers (modified chitosans) - were analyzed by infrared, nuclear magnetic resonance (1H NMR and 13C NMR) and by thermal analysis - DMTA, TG and DSC. Tests of trypanomicide and leishmanicide activity with polymer prodrugs and membranes will be further developed.