Este projeto visa à obtenção do megazol e de seus derivados, que possam ser comparados quanto a sua atividade biológica, no intuito de produzir um análogo mais potente e menos tóxico. O megazol, estrutura de interesse do trabalho proposto, foi sintetizado inicialmente em 1968 por Asato e Berkelhammer utilizando o 5-nitroirnidazol como material de partida. Nos anos 80, pesquisadores brasileiros da Fundação Instituto Oswaldo Cruz e do Centro René Rachou, devido a grande incidência da doença de Chagas no Brasil, relacionaram um grande número de substâncias químicas até então indicadas como ativas contra o Trypanosoma cruzi. Dentre estas substâncias, o megazol foi o que apresentou um grande interesse, pois em testes \"in vivo\" em ratos mostrou um efeito curativo significativo, em dose única. A partir daí, estudos desta molécula e análogos tornaram-se imprescindíveis, no intuito de determinar o mecanismo de ação desta estrutura e seus potenciais efeitos tóxicos. A rota de síntese utilizada como enfoque foi a descrita por Albuquerque em 1995 e otimizada por Moretto em 2001. No presente trabalho, obtiveram-se seis derivados do megazol a partir da modificação da função amina ligada ao anel 1,3,4 tiadiazólico. Uma destas modificações foi realizada pela sua reação com cloretos ou anidridos de ácidos, outra foi a partir da diazotação e substituição pelo átomo de cloro, e a substituição do cloro pelo metoxi. Os derivados obtidos foram testados em culturas de células Vero infectadas com Trypanosoma cruzi e analisados em relação ao índice de infecção do parasita. Até o presente momento três compostos mostraram-se tão ativos quanto ao megazol. Os dados obtidos serão empregados para ampliar não só O estudo de novos fármacos anti-chagásicos, mas também para uma melhor compreensão dos processos químicos envolvidos na síntese de intermediários do tipo 5-nitroirnidazóis. / This project aims the synthesis of megazol and some derivatives, with more powerful and better biological activity. Megazol, the chemical structure of interest in this work, was synthesized initially in 1968 for Asato and Berkelhammer using 5-nitroimidazol as a starting material. In years 80, Brazilian researchers of the Oswaldo Cruz Institute Foundation and René Rachou Center, had related a great number of chemical substances active against the Trypanosoma cruzi, illness very common in Brazil One of these substances, the megazol, presented a great interest, as the tests \"in vivo\" in rats showed significant curative effect, in only one dose. As a result of this biological test, more accurate studies of the analogous molecules had become essential, in intention to determine the mechanism of action of this structure and its potential toxic effect. The synthesis route was that described by Albuquerque in 1995, and optimized by Moretto in 2001. In the present work, six derivatives of megazol resulted from the chemical modification from the amine of 1,3,4 thiadiazolic ring. One of these modifications was made by the reaction with anhydrides, chlorides or acids; another one was from the diazotation and substitution by the chlorine atom, and the substitution of chlorine by the methoxy group. The gotten derivatives had been tested in cultures of Vero cells infected with Trypanosoma cruzi and analyzed in relation to the parasite infection index. Until now three compounds presented a higher activity than megazol. The gotten data will be used not only for extend the study of new drugs against the Trypanosoma cruzi, but also for better understanding of the involved chemical processes in the 5-nitroimidazoles intermediate synthesis.

Este projeto visa à obtenção do megazol e de seus derivados, que possam ser comparados quanto a sua atividade biológica, no intuito de produzir um análogo mais potente e menos tóxico. O megazol, estrutura de interesse do trabalho proposto, foi sintetizado inicialmente em 1968 por Asato e Berkelhammer utilizando o 5-nitroirnidazol como material de partida. Nos anos 80, pesquisadores brasileiros da Fundação Instituto Oswaldo Cruz e do Centro René Rachou, devido a grande incidência da doença de Chagas no Brasil, relacionaram um grande número de substâncias químicas até então indicadas como ativas contra o Trypanosoma cruzi. Dentre estas substâncias, o megazol foi o que apresentou um grande interesse, pois em testes \"in vivo\" em ratos mostrou um efeito curativo significativo, em dose única. A partir daí, estudos desta molécula e análogos tornaram-se imprescindíveis, no intuito de determinar o mecanismo de ação desta estrutura e seus potenciais efeitos tóxicos. A rota de síntese utilizada como enfoque foi a descrita por Albuquerque em 1995 e otimizada por Moretto em 2001. No presente trabalho, obtiveram-se seis derivados do megazol a partir da modificação da função amina ligada ao anel 1,3,4 tiadiazólico. Uma destas modificações foi realizada pela sua reação com cloretos ou anidridos de ácidos, outra foi a partir da diazotação e substituição pelo átomo de cloro, e a substituição do cloro pelo metoxi. Os derivados obtidos foram testados em culturas de células Vero infectadas com Trypanosoma cruzi e analisados em relação ao índice de infecção do parasita. Até o presente momento três compostos mostraram-se tão ativos quanto ao megazol. Os dados obtidos serão empregados para ampliar não só O estudo de novos fármacos anti-chagásicos, mas também para uma melhor compreensão dos processos químicos envolvidos na síntese de intermediários do tipo 5-nitroirnidazóis. / This project aims the synthesis of megazol and some derivatives, with more powerful and better biological activity. Megazol, the chemical structure of interest in this work, was synthesized initially in 1968 for Asato and Berkelhammer using 5-nitroimidazol as a starting material. In years 80, Brazilian researchers of the Oswaldo Cruz Institute Foundation and René Rachou Center, had related a great number of chemical substances active against the Trypanosoma cruzi, illness very common in Brazil One of these substances, the megazol, presented a great interest, as the tests \"in vivo\" in rats showed significant curative effect, in only one dose. As a result of this biological test, more accurate studies of the analogous molecules had become essential, in intention to determine the mechanism of action of this structure and its potential toxic effect. The synthesis route was that described by Albuquerque in 1995, and optimized by Moretto in 2001. In the present work, six derivatives of megazol resulted from the chemical modification from the amine of 1,3,4 thiadiazolic ring. One of these modifications was made by the reaction with anhydrides, chlorides or acids; another one was from the diazotation and substitution by the chlorine atom, and the substitution of chlorine by the methoxy group. The gotten derivatives had been tested in cultures of Vero cells infected with Trypanosoma cruzi and analyzed in relation to the parasite infection index. Until now three compounds presented a higher activity than megazol. The gotten data will be used not only for extend the study of new drugs against the Trypanosoma cruzi, but also for better understanding of the involved chemical processes in the 5-nitroimidazoles intermediate synthesis.

O tumor sob hipóxia apresenta resistência a terapia antitumoral convencional por diferentes mecanismos. O uso de métodos diagnósticos moleculares não invasivos, como imagem por PET, permite a identificação de tumores sob hipóxia e auxilia no delineamento da estratégia terapêutica mais adequada. Atualmente, diversas pesquisas têm demonstrado alternativas ao tratamento de tumores sob hipóxia, explorando características como, potencial redutor do tumor e inibição de mecanismos de adaptação celular para a sobrevivência sob essa condição. Assim, neste trabalho foi realizada a síntese e avaliação in vivo de novo derivado 2-nitroimidazol, contendo o grupo hidrofílico zwiteriônico amôniometil-trifluoroborato (AMBF3), 18F-AmBF3-bu-2NI, com potencial para geração de imagens de tumores sob hipóxia. O composto AmBF3-bu-2NI foi facilmente preparado em 4 etapas sintéticas. A marcação com 18F foi realizada via reação de troca isotópica 18F-19F e 18F-AmBF3-bu-2NI foi obtido em 14,8 ± 0,4% de rendimento radioquímico (n = 3) com decaimento corrigido, 24,5 ± 5,2 GBq/?mol de atividade específica e >99% de pureza radioquímica. Estudos de imagem e biodistribuição ex vivo em camundongos, portando tumores HT-29, demonstraram que 18F-AmBF3-bu-2NI possui rápido clearance do sangue, com excreção pelas vias hepatobiliar e renal. No entanto, o tumor não foi visualizado em imagens de PET até 3 h pós-injeção devido à baixa captação tumoral (0,54 ± 0,13 e 0,19 ± 0,04% AI/g em 1 e 3 h pós-injeção, respectivamente), devido à não difusão de 18F-AmBF3-bu-2NI através da membrana celular. Adicionalmente, compostos quinazolinicos com potencial aplicação em diagnóstico foram também sintetizados contendo unidades biorredutives, nitro-benzil e nitro-imidazol, além de grupo fluoroetil, inicialmente contendo 19F (frio), como padrão analítico para a síntese do radiotraçador. Entretanto, devido a formação de produtos voláteis durante a radiossíntese da unidade 2-[18F]fluoroetil 4-metilbenzenosulfonato (34*), para incorporação no anel quinazolínico, a obtenção do radiotraçador e os correspondentes estudos de biodistribuição e imagem não foram realizados. Em paralelo ao trabalho anterior, foi realizada a síntese de um conjunto de 12 compostos aminotriazolil-quinazolínicos com potencial atividade antitumoral, via reação de cicloadição CuAAC. Inicialmente todos derivados quinazolínicos obtidos no trabalho para aplicação no diagnóstico foram testados em uma série de linhagens de células tumorais sob condições de normóxia e hipóxia (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, PC3, MKN45, U251, U87, MIA PaCa-2, Skmel37, e A549, na concentração de 10 ?M), empregando cisplatina como referência. Neste estudo, apenas os derivados contendo grupo nitro-benzil-triazólico 61 e 63, apresentaram cerca de 50% de inibição de células MKN45 em normóxia e 40% em células SKBR3 sob hipóxia, respectivamente. Na sequência, os 12 derivados aminotriazolil-quinazolínicos foram submetidos a avaliação da citotoxicidade in vitro sob as linhagens de células tumorais de mama (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, na concentração de 30 ?M), empregado os controles positivos Erlotinib e ii Lapatinib. Apenas o derivado contendo a função ftalimida 9, não substituído nas posições C-6 e C-7 do anel quinazolínico, apresentou cerca de 60% de inibição de células SKBR3 em hipóxia. Paralelamente, os derivados aminotriazolil-quinazolínicos foram submetidos à avaliação de triagem da atividade inibitória frente as quinases HER2, EGFR e PERK, na concentração de 10 ?M. Todavia, não houve inibição significativa nas enzimas avaliadas na concentração testada. Novos ensaios estão em andamento a fim de determinar a capacidade dos compostos atuarem como inibidores do crescimento de outras linhagens de células tumorais. / Tumor hypoxia is resistant to conventional antitumor therapy by different mechanisms. The use of non-invasive molecular diagnostic methods, such as PET imaging, allows the identification of tumors under hypoxia and assists in designing the most appropriate therapeutic strategy. Currently, several researches have provided alternative treatments for tumors under hypoxia, exploring some specific properties, such as tumor reducing potential and inhibition of adaptive mechanisms required for cell survival under hypoxia. Thus in this work, it was performed the synthesis and in vivo evaluation of new 2-nitroimidazole derivative, containing the zwitterionic hydrophilic group, ammonium methyl- trifluoroborate (AMBF3), 18F-AmBF3-bu-2NI, with potential for tumor imaging in hypoxia. The compound AmBF3-bu-2NI was easily prepared in four steps. 18F labeling was conducted via 18F-19F isotope exchange reaction, and 18F-AmBF3-bu-2NI was obtained in 14.8 ± 0.4% (n = 3) decay-corrected radiochemical yield with 24.5 ± 5.2 GBq/?mol specific activity and > 99% radiochemical purity. Imaging and biodistribution ex vivo studies in HT-29 tumor-bearing mice showed that 18F-AmBF3-bu-2NI cleared quickly from blood, and was excreted via the hepatobiliary and renal pathways. However, tumor PET images were not visualized until 3 h post-injection due to low tumor uptake (0.54 ± 0.13 and 0.19 ± 0.04%ID/g at 1 h and 3 h post-injection, respectively) due to non-diffusion of 18F-AmBF3-bu-2NI through the cell membrane. Additionally, quinazolinic compounds with potential diagnostic application were also synthesized containing biorreductive units, nitrobenzyl and nitroimidazole, as well as a fluoroethyl group, initially containing 19F (cold), as an analytical standard for the synthesis of the radiotracer. However, due to the formation of volatile products during the radiosynthesis of the 2-[18F] fluoroethyl 4-methylbenzenesulfonate (34*) unit, for incorporation into the quinazoline ring, the radiotracer preparation and its corresponding biodistribution and imaging studies were not performed. Concomitantly to the previous work, the synthesis of a set of 12 aminotriazolyl-quinazoline compounds with potential antitumor activity was performed, via the CuAAC cycloaddition reaction. Initially, all quinazolinic derivatives obtained in the work for application in the diagnosis were tested in a range of tumor cell lines under normoxia and hypoxia conditions (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, PC3, MKN45, U251, U87, MIA PaCa-2, Skmel37, and A549, at 10 ?M), using cisplatin as a reference. In this study, only the derivatives bearing the nitrobenzyltriazole group 61 and 63 showed about 50% inhibition of MKN45 cells in normoxia and 40% in SKBR3 cells under hypoxia, respectively. In the sequence, the 12 aminotriazolyl-quinazoline derivatives were submitted to in vitro cytotoxicity evaluation using breast tumor cell lines (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, at 30 ?M), in the presence of the reference drugs Erlotinib and Lapatinib. Only the derivative containing the phthalimide function 9, unsubstituted at C-6 and C-7 positions of the quinazoline ring, displayed about 60% inhibition on SKBR3 cells under hypoxia. Concomitantly, the inhibitory iv activity of these aminotriazolyl-quinazoline derivatives were also subjected to a screening evaluation against the HER2, EGFR and PERK kinases, 10 ?M. However, there was no significant inhibition of these enzymes at the tested concentration. New assays are ongoing to determine the inhibitory activity under other tumor cell lines.

Submitted by Biblioteca da Faculdade de Farmácia (bff@ndc.uff.br) on 2018-01-17T14:43:51Z No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA PEREIRA FARIAS.PDF: 3725473 bytes, checksum: 27a790c0c992ee9cf80615ba7199bc05 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T14:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA PEREIRA FARIAS.PDF: 3725473 bytes, checksum: 27a790c0c992ee9cf80615ba7199bc05 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As doenças parasitárias são um grave problema de saúde pública em diversos países e estão distribuídas, principalmente, em áreas endêmicas em países da África, Ásia, América Central e do Sul. Entre estas doenças estão a doença de Chagas e a doença do Sono, reconhecidas como negligenciadas. Há uma necessidade de tratamentos mais eficientes para essas doenças devido a toxicidade, baixa eficácia e segurança dos fármacos existentes, além da dificuldade de administração e evolução de resistência. O grupo de pesquisa da Dra. Núbia Boechat (Farmanguinhos/FIOCRUZ), vem realizando estudos com análogos nitroimidazólicos sintetizados considerando o megazol como protótipo, molécula ativa contra Trypanosoma cruzi, porém com efeitos mutagênicos e genotóxicos. Estes derivados apresentaram atividade contra o T. cruzi, com menor efeito genotóxico quando comparados com o megazol. Através deste trabalho, a relação estrutura-atividade dos derivados nitroimidazólicos (40a, 40b e 41a-41h) foi realizada e através dos descritores eletrônicos HOMO e LUMO, observou-se que grupos volumosos e com caráter retirador de elétrons do anel nitroimidazólico apresentam relação direta com a atividade. A avaliação do perfil toxicológico in silico confirmou que o composto 41a, mais ativo da série, não apresentou citotoxicidade em células sanguíneas humanas in vitro. O modelo da enzima nitrorredutase de T. cruzi, construído por modelagem comparativa, pode ser utilizado nos estudos de docagem molecular, os quais sugeriram que o tamanho da molécula, a possibilidade de interação com os resíduos His503 e Tyr545 e interações hidrofóbicas do tipo π-π com o cofator FMN podem contribuir para a atividade de derivados nitroimidazólicos no sítio ativo da enzima nitrorredutase. Através dos estudos de docagem molecular, sete novos derivados otimizados foram propostos (PR01 a PR07), dentre os quais o PR03, considerado como melhor ligante planejado, apresentou interações no sítio ativo similares às observadas para o protótipo 41a. Desta forma, os resultados obtidos neste trabalho podem ser úteis a novas pesquisas e podem contribuir para o desenvolvimento de novos protótipos contra o T. cruzi / Parasitic diseases are a major public health problem in many countries, and they are distributed primarily in endemic areas in Africa, Asia, Central and South America. Among them, there are Chagas disease and African trypanosomiasis, known as neglected. There is a need for better treatments for these diseases due to toxicity, low efficacy and safety of the existing drugs, besides the difficulty of administration and evolution of resistance. The research group of Dr. Núbia Boechat (Farmanguinhos/FIOCRUZ), has been conducting studies with nitroimidazole analogs synthesized through the prototype megazol (active molecule against trypanosoma, but with mutagenic and genotoxic effects). In this work, the structure activity relationship of the nitroimidazole derivatives (40a, 40b and 41a-41h) was performed and it was observed through the electronic descriptors HOMO and LUMO that groups with electron withdrawing character display relation with activity. In silico toxicological studies confirmed that the most active compound 41a did not show cytotoxicity in human blood cells in vitro. T. cruzi type I nitroreductase constructed by comparative modeling, can be used in molecular docking studies, which suggested that the size of the molecule, the possibility of interaction with the residues His503 and Tyr545, and hydrophobic interactions of the π- Π with the FMN cofactor may contribute to the activity of nitroimidazole derivatives in the active site of the nitroreductase. From molecular docking studies, seven new optimized derivatives were proposed (PR01 to PR07), among them PR03 was considered as the best planned molecule, it displayed similar active site interactions to those observed for prototype 41a. Thus, the results obtained in this work may be useful to new research and may contribute to the development of new prototypes against T. cruzi

Presented Diploma Thesis deals with the study of electrochemical behavior of 5-nitroimidazole (5-NI), with the search for optimal conditions for its determination using techniques of DC voltammetry (DCV) and differential pulse voltammetry (DPV) at a mercury meniscus modified silver solid amalgam electrode (m-AgSAE) and at a boron-doped diamond film electrode (BDDFE), and with the comparison of reached limits of quantification (LQs). The optimal conditions found for measuring calibration dependences of 5-NI at the m-AgSAE in deionized water were as follows: Britton-Robinson buffer of pH 7.0 and 10.0 for DCV and DPV, respectively. At both thechniques, it is advisable to use an electrochemical regeneration of the electrode surface by the application of a couple of regeneration potentials Ereg,1 = 0 mV and Ereg,2 = −800 mV. The calibration dependences were measured in the concentration range from 1·10−6 to 1·10−4 mol·l−1 , with the LQs of 1.0·10−6 mol·l−1 for DCV at the m-AgSAE and 1.5·10−6 mol·l−1 for DPV at the m-AgSAE. The concentration dependences of 5-NI at the BDDFE were measured using the DCV technique in the BR buffer of pH 3.0. For the DPV technique, the optimal medium seemed to be the BR buffer of pH 2.0, however, because of the presence of an interfering peak in the supporting electrolyte,...