Memoria para optar al Titulo Profesional de Médico Veterinario / Las fluoroquinolonas son antimicrobianos ampliamente usados en animales de producción para el tratamiento de enfermedades bacterianas. Sin embargo, su uso reviste un riesgo para los consumidores, ya que puede haber concentraciones residuales de estas drogas en los alimentos de origen animal, como son huevo, carne, leche miel y otros. Para determinar el período de resguardo de enrofloxacino en huevos, se administró una formulación comercial de enrofloxacino 10% a gallinas ponedoras. El método analítico utilizado para la determinación de enrofloxacino y su metabolito ciprofloxacino en clara y yema fue previamente validado de acuerdo a las recomendaciones de la Decisión 2002/657/CE de la Comunidad Europea. Para la detección y cuantificación de las drogas en ambos compartimentos del huevo se utilizó cromatografía líquida con detección de fluorescencia. El límite de detección de la técnica fue de 1 ηg/g y la recuperación fue mayor al 80%. El estudio de depleción fue realizado utilizando 12 gallinas ponedoras Leghorn las que fueron tratadas con una dosis de 10 mg/kg vía oral de enrofloxacino 10% por 5 días consecutivos. Las concentraciones de enrofloxacino y ciprofloxacino en ambos compartimentos del huevo fueron monitoreados durante los 5 días de tratamiento y por 10 días una vez que éste fue suspendido. Durante el tratamiento, las concentraciones alcanzadas en clara se mantuvieron elevadas durante los 5 días de tratamiento. En la yema, las concentraciones aumentaron en forma gradual. Una vez que el tratamiento fue suspendido, el nivel de antimicrobianos en la clara disminuyó rápidamente desde el día 1 postratamiento, siendo éstas no detectadas al día 10 postratamiento (LOD=1 ηg/g). En la yema, las concentraciones de antimicrobianos aumentaron hasta el primer día postratamiento, pero los niveles decayeron para no ser detectados al día 10 postratamiento. Considerando las recomendaciones de la Comunidad Europea, se debe considerar un período de resguardo de 13 días para la formulación oral de enrofloxacino 10% cuando ésta sea administrada por la vía y dosis utilizada en este estudio. Además, debido a que ambos compartimentos demoraron lo mismo en depletar el antimicrobiano, cualquiera de ellos puede ser considerado el tejido marcador para el control de residuos

Las fluoroquinolonas se han convertido en agentes importantes en quimioterapia, especialmente en pacientes con infecciones graves que requieran fármacos potentes administrados por vía oral. Sin embargo, la aparición de resistencias a las quinolonas ha conducido a la búsqueda de nuevas moléculas, principalmente incluyendo modificaciones en el núcleo base de la benzopiridona, lo que ha llevado al hallazgo y comercialización de nuevas quinolonas, más activas pero, en muchos casos, más tóxicas, hasta el punto de que algunas han dejado de utilizarse o han sido retiradas del mercado tras haberse demostrado su peligrosidad a medio o largo plazo.En este contexto, el ciprofloxacino es una de las quinolonas más clásicas y de uso más extendido por su amplio espectro de acción, su eficacia, su excelente tolerancia y por permitir su administración tanto por vía parenteral como por vía oral, si bien presenta el problema de poseer una biodisponibilidad oral relativamente baja e irregular. Por este motivo y tomando esta quinolona como referencia de actividad, se han sintetizado nuevos derivados homólogos pertenecientes a dos series: 4'N-alquilciprofloxacino y 3'metil,4'N-alquilciprofloxacino que podrían mejorar la biodisponibilidad y la actividad. En esta línea se incluye el Proyecto de Investigación SAF 96-1710 titulado "Predicción de la biodisponibilidad en los estudios de desarrollo de fármacos: nuevas quinolonas" que pretende comprobar si el aumento de biodisponibilidad esperado en los derivados afecta a la actividad antimicrobiana.En resumen, se ha estudiado y comparado la actividad de estos homólogos con la del ciprofloxacino. Para ello, se ha determinado la CMI de los derivados, sobre 160 cepas bacterianas de origen clínico, utilizando el método de diluciones dobles seriadas en MHA según las especificaciones del NCCLS.Se demuestra que la adición del sustituyente alquílico en 4'N no altera el espectro de acción del patrón utilizado. Sin embargo, los compuestos sintetizados presentan diferente actividad frente a los gérmenes ensayados. En1conjunto los más activos son 4'N-metilciprofloxacino, 4'N-etilciprofloxacino, 3'metilciprofloxacino(97-100) y 3'metil,4'N-metilciprofloxacino (97-101).De forma general, se puede afirmar que respecto a la serie 4'N-alquilciprofloxacino, los compuestos con un radical metilo o etilo son los más activos: 4'N-metilciprofloxacino es el más activo frente a los Gram negativos (a excepción de E. coli) y 4'N-etilado el más activo frente a los Gram positivos. No obstante, 4'N-propilciprofloxacino también presenta mejor actividad que el patrón en los microorganismos Gram positivos (a excepción de E. faecalis), y en A. calcoaceticus. 4'N-butilciprofloxacino no presenta mejor actividad que el compuesto de referencia en ningún caso, si bien en los microorganismos ya mencionados la actividad es la misma.Respecto a la serie 3'metil, 4'N-alquilciprofloxacino, se puede colegir que los compuestos 97-100 y 97-101 son los más activos. En resumen, el derivado 97-101 presenta la mayor actividad frente a A. calcoaceticus, M. catarrhalis, S. aureus, SCN y S. pneumoniae. Por otro lado, 97-100 es el más activo frente a Achromobacter spp. No obstante, 97-102 y 97-103 también presentan mejor actividad que el ciprofloxacino en los microorganismos A. calcoaceticus, S. aureus y S. pneumoniae. El derivado 97-104 no presenta mejor actividad que el patrón en ningún caso, si bien en los microorganismos ya mencionados la actividad es la misma.En lo que se refiere a los heterólogos estudiados, en general, el grepafloxacino es el compuesto más activo. El ofloxacino y el sarafloxacino presentan una actividad muy similar a la del ciprofloxacino, y el flumequino es el menos activo.También se ha estudiado la cinética de letalidad de algunos de estos compuestos en Staphylococcus aureus ATCC 25923. Este estudio proporciona una serie de parámetros de gran interés en lo que se refiere al mecanismo de acción. Los resultados obtenidos demuestran que la dinámica de crecimiento y letalidad que presentan los homólogos es la misma que su patrón, siguen la misma cinética bactericida y muestran un efecto paradógico similar. Si se2considera la concentración absoluta, el antibiótico con mayor velocidad de letalidad es el 97-101. Se planteó si el grupo metilo adicional que presenta este derivado en posición 3' con respecto a ciprofloxacino y los compuestos de la otra serie, podría ser el responsable de su mayor letalidad. Dado que la selección de la girasa como primera diana por parte de las quinolonas se asocia con un aumento en la velocidad de letalidad, se determinó la diana de primera elección para este derivado. Se comprobó que la mayor letalidad de este compuesto no se debe a un cambio en la selección de la diana intracelular; pues se demostró, mediante estudios de CMI sobre cepas mutantes, que la topoisomerasa IV es su primera diana en S. aureus, al igual que para el ciprofloxacino.Por otro lado, debido a que los antibióticos estudiados pertenecen a series homólogas, se ha estudiado la relación entre la lipofilia, como parámetro estructural, y la inversa de la media geométrica de la CMI, como índice de actividad. Esta correlación proporciona ajustados bilineales y permite identificar el coeficiente de reparto óptimo para una especie dada, que es en general más bajo para los microorganismos Gram negativos que para los Gram positivos.Además, se ha investigado acerca del mecanismo de acción de estas quinolonas a nivel molecular. En concreto, la investigación se ha centrado en Streptococcus pneumoniae, determinando los efectos de inhibición de las quinolonas ensayadas en la girasa y topoisomerasa IV bacteriana in vitro, con el propósito de conocer la diana específica de los derivados alquilados en comparación con el ciprofloxacino, proporcionar información acerca del modo de acción de estos compuestos y comprobar si ello permite explicar las diferencias en la actividad observadas sobre este microorganismo. Esta parte del trabajo se ha desarrollado en el St. George's Hospital Medical School, University of London, bajo la dirección del Dr LM Fisher.3Se demostró por estudios de CMI sobre cepas mutantes de S. pneumoniae que los homólogos mantienen la diana principal en Topoisomerasa IV, como el patrón. Por otra parte, la determinación de la CC25 mediante electroforesis en gel de agarosa demuestra que los compuestos estudiados no provocan mayor formación del complejo ternario ni con la topoisomerasa IV ni con la girasa. Sólo con el derivado 97-100 éste es igual que ciprofloxacino, lo que indica que la alquilación en 4'N del anillo piperacínico del ciprofloxacino no es favorable, si bien afecta a las interacciones entre fármaco y enzima. El efecto del sustituyente en C7 sobre la bomba de secreción PmrA no se conoce puesto que los resultados de este estudio no fueron concluyentes. No se puede descartar, pues, la penetración intracelular como posible responsable de la diferencia de actividad de los homólogos, debido a que para un microorganismo dado, este parámetro está bajo el control de las propiedades fisicoquímicas de la quinolona.Por último, al considerar el equilibrio actividad-biodisponibilidad oral comparada para la selección de los candidatos, existen tres compuestos que presentan las mejores propiedades en conjunto: 4'N-metilciprofloxacino, compuesto de elección en todos los microorganismos Gram negativos a excepción de E. coli. 4'N-etilciprofloxacino, muy eficaz frente a los microorganismos Gram positivos, entre los que es el derivado de elección en todos los casos, y además presenta buenas propiedades en los microorganismos Gram negativos. 3'-metilciprofloxacino (97-100) presenta una eficacia en general mejor a la del patrón en todas las especies estudiadas, sin embargo sólo resulta el candidato de primera elección en E. coli, en el que la mayoría de compuestos son menos activos que el ciprofloxacino.No obstante, aunque estos tres compuestos son los candidatos de elección, los demás derivados también podrían resultar de interés en algunos de los microorganismos estudiados como A. calcoaceticus, S. aureus y S. pneumoniae. / The thesis entitled "In vitro antimicrobial activity of new 6-fluoroquinolones for oral administration. Structure-activity relationship" is a part of the research Project SAF 96-1710 "Bioavailability prediction in drug development studies: new quinolones". In this study, we have synthesized new ciprofloxacin homolog derivatives belonging to two series: 4'N-alkylciprofloxacin and 3'methyl,4'N-alkylciprofloxacin, whose antimicrobial activity (minimum inhibitory concentration, MIC) we have studied and compared with that of ciprofloxacin against 160 bacterial strains from clinical sources. MICs were determined by the standard NCCLS, M7-A5 method. The results showed that 4'N alkyl substitution does not modify the reference drug antibacterial spectrum. Nevertheless, the synthesized compounds present different activity against the assayed microorganisms.Time-kill kinetics of some homolog compounds against Staphylococcus aureus ATCC-25923 were determined. These derivatives present the same lethality kinetics than ciprofloxacin. The 3'methyl,4'N-methylciprofloxacin derivative shows the quickest lethality, which is not due to a change in the primary target selection, as topoisomerase IV is its primary target for S. aureus, as it is for ciprofloxacin.Furthermore, we have studied the relationship between the lipophilicity, as a structural parameter, and the inverse of the geometric mean MIC, as an activity index. The activity-lipophilicity correlations can be fitted to a bilineal equation and allow the selection of the optimum partition coefficient for each species studied. This optimum tends to be lower for gramnegative microorganisms than for grampositive ones.We have also studied the mechanisms of action of these quinolones by determining the in vitro inhibition effects through Streptococcus pneumoniae gyrase and topoisomerase IV (carried out in St. George's Hospital Medical School, London). Topoisomerase IV is the primary target of ciprofloxacin homologs for S. pneumoniae. Ciprofloxacin C7 substitution affects drug-enzyme interaction. The cleavage through gyrase or topoisomerase IV is low, suggesting that 4'N ciprofloxacin alkylation is not favourable.Finally, the activity-bioavailability balance has been considered, in order to select the best drug candidates. Three compounds are pointed out: 4'N-methylciprofloxacin and 3'methylciprofloxacin against gramnegative microorganisms and 4'N-ethylciprofloxacin against grampositive ones. These finding are consistent with the established activity-lipophilicity correlations and the selected candidates against gramnegatives are more hydrophilic than those against grampositives.

Os antimicrobianos, especialmente a classe das fluoroquinolonas (FQs), são utilizados em grandes quantidades na medicina humana e veterinária. Uma atenção especial deve ser dada à ocorrência desses fármacos em diferentes matrizes ambientais, devido a potencialidade de propagação da resistência bacteriana. As principais fontes dessa contaminação são os esgoto industrial, urbanos, esgoto sanitário de hospital e de fazendas que utilizam antibióticos com finalidades veterinárias. Após a ingestão, os antimicrobianos são excretados na sua forma inalterada e, devido a baixa eficiência dos sistemas convencionais de tratamento de esgoto, são eventualmente liberados para o meio aquático. Diferentes métodos têm sido desenvolvidos para a determinação de FQs em amostras aquosas diversas, tais como esgoto sanitário , água de abastecimento, águas superficiais e esgoto sanitário de hospital. A maior parte dessas amostras ambientais é complexa e exige uma série de etapas de preparo, limpeza e pré-concentração; de maneira que, nos últimos anos, extensos esforços têm sido feitos para o desenvolvimento de novas técnicas de preparo de amostra que reduzam o tempo, trabalho, consumo de solvente e que permitam melhor desempenho do processo analítico. Nesse estudo foram desenvolvidos dois métodos de extração - a extração em fase sólida (SPE ) e a microextração por sorvente empacotado (MEPS) - sendo a separação, identificação e quantificação feitos por HPLC-MS/MS. Os métodos foram avaliados e validados segundo os parâmetros: precisão, exatidão, recuperação, linearidade, limite de detecção (LD), limite de quantificação (LQ), seletividade, efeito matriz, eficiência total do processo e robustez. Posteriormente, foi feita aplicação dos métodos desenvolvidos para investigação de FQs em águas superficiais e amostra de esgoto coletadas em diferentes pontos da cidade de São Carlos-SP. Os métodos apresentaram valores de recuperação maiores que 80% para as FQs estudadas, e valores de exatidão e precisão menores que 30% . A comparação entre as técnicas de extração desenvolvidas permitiu listar vantagens e desvantagens particulares de cada técnica. Além do menor consumo de solventes e volume de amostras, valores insignificantes de efeito matriz foram alcançados para a técnica MEPS; no entanto a SPE, devido ao seu maior fator de concentração, permitiu a quantificação de duas fluoroquinolonas em amostra de esgoto doméstico e detecção das mesmas em amostra de rio. / Antimicrobials, particularly the fluoroquinolones (FQs) class, are widely used in human and veterinary medicine. Particular attention must be given to the occurrence of these drugs in different environmental matrices, due to the potential spread of bacterial resistance. Effluents from industries, residential districts, hospitals and animal farms are the main sources of contamination by antibiotics. After ingestion, the antimicrobials are excreted in its unchanged form. Due to the low efficiency of conventional wastewater treatments, these antimicrobials are eventually released into the aquatic environment. Several methods have been developed for the determination of FQs in different water samples, such as municipal wastewater, tap water, river water, and hospital sewage. Most of these environmental samples is complex and requires a number of preparation steps, cleaning and preconcentration. For this reason, recently, extensive efforts have been made to develop new techniques for sample preparation in order to reduce: time, number of steps, solvent consumption and achieve better performance on the analytical process. This work describes the development of two methods of extraction - by solid phase extraction (SPE) and microextraction by packed sorbent (MEPS) - and separation, identification and quantification by HPLC-MS/MS. These methods were evaluated and validated by studying the following parameters: accuracy, precision, recovery, linearity, limit of detection (MDL), limit of quantification (MQL), selectivity, matrix effect, process efficiency and robustness. These methods were subsequently applied for FQs investigation in surface water and sewage sample collected at different points in the city of Sao Carlos/SP, Brazil. The methods recoveries achieved values greater than 80% for the studied FQS and the accuracy and precision values were satisfactory when compared to the values acceptable by regulatory agencies such as EPA and AOAC. A comparison between the extraction techniques developed allowed listing advantages and disadvantages of each particular technique. Besides the lowest solvent consumption and volume of samples, negligible values of matrix effects were achieved for MEPS technique. However, SPE, due to its higher pre-concentration, allowed the quantification of two fluoroquinolones in a sample of sewage and the detection in river sample.

Objetivos: O objetivo deste trabalho foi desenvolver modelo farmacocinético (popPK) populacional para descrever simultaneamente as concentrações das fluoroquinolonas (levofloxacino – LEV e ciprofloxacino – CIP) no plasma, pulmão e próstata na presença e ausência do inibidor da P-gp tariquidar (TAR) visando determinar a contribuição desse transportador de efluxo na distribuição tecidual desses antimicrobianos. Método: Para alcançar este objetivo as seguintes etapas foram realizadas: i) foi validado o método analítico de HPLC-fluorescência para quantificação de CIP em amostras de plasma e microdialisado; ii) foram estabelecidas as condições para microdiálise para o CIP e as taxas de recuperação in vitro, por diálise e retrodiálise, e em tecido pulmonar e prostático in vivo por retrodiálise; iii) foi avaliada a farmacocinética do LEV após administração a ratos Wistar via i.v. bolus e por nebulização intratraqueal na dose de 7mg/kg na ausência e após administração prévia de TAR (15 mg/Kg i.v.); iv) foi desenvolvido um modelo popPK para prever as concentrações do LEV simultaneamente no plasma, pulmão e próstata após administração intravenosa e intratraqueal na presença e ausência do TAR; v) foi desenvolvido o modelo popPK para descrever as concentrações de CIP simultaneamente no plasma, pulmão e próstata após administração a ratos Wistar da dose de 7 mg/kg i.v. bolus na presença e ausência de TAR (15 mg/kg i.v.); vi) Para ambos os fármacos os dados foram avaliados por análise não-compartimental e modelados por modelo de quatro compartimentos modificado, com ajuda do software NONMEN®. Resultados e Conclusões. i) Método analítico foi desenvolvido e validado com sucesso para quantificação de CIP em HPLC/fluorescência mostrando-se linear na faixa de 10–2000 ng/mL em plasma e 5–1000 ng/mL em microdialisado com coeficientes de determinação (r2) superiores a 0,99. Os valores obtidos de erro padrão relativo para ensaios de precisão intra e inter-dia foram entre 8,8 e 6,0 %, para microdialisado entre 11,1 e 7,4 % para plasma, respectivamente. Os valores de exatidão foram 86,1% entre 114.3% para microdialisado e 85,6% entre 108,2% para plasma; ii) A avaliação do CIP por microdiálise mostrou recuperação concentração independente (0,25 - 1,5 μg/mL). Além disso, não houve diferença entre as recuperações obtidas por diálise e retrodiálise para o mesmo fluxo. No fluxo selecionado para os experimentos (1,5 μL/min) as recuperações médias por diálise e retrodiálise foram 23,0 ± 2,8% e 22,8 ± 1,6 %, respectivamente. A recuperação relativa das sondas in vivo foi de 11,3 ± 1,9 e 13,1 ± 2,7 % para pulmão e próstata, respectivamente; iii) A análise dos perfis plasmáticos e teciduais LEV após dose intravenosa do grupo controle (sem TAR) mostrou boa penetração tecidual na próstata (ƒT = 0,68) e no pulmão (ƒT = 0,69). Para a mesma via de administração, o grupo TAR mostrou uma penetração praticamente inalterada para o pulmão (ƒT = 0,81) e um aumento de mais de 2 vezes na penetração prostática (ƒT= 1,64). Na dose intratraqueal houve um aumento significativo na biodisponibilidade para o grupo TAR (F = 0,86) em relação ao controle (F = 0,4). Nessa via de administração foi detectado um aumento significativo na exposição (ASC) do pulmão ao LEV no grupo TAR demonstrando que o transporte por efluxo no pulmão é mais relevante quando o fármaco é administrado pela via intratraqueal; iv) Para o LEV, o modelo popPK de quatro compartimentos foi capaz de descrever simultaneamente os dados no plasma, pulmão e próstata na presença e ausência do TAR. Além disso, o modelo para administração intravenosa foi estendido e adaptado para administração intratraqueal. Foi possível analisar o impacto do transporte por efluxo sobre a penetração tecidual do LEV por diferentes vias de administração utilizando o modelo popPK; v) A avaliação do perfil farmacocinético plasmático do CIP após administração intravenosa, na presença e ausência de TAR, demonstrou diferença significativa entre todos os parâmetros calculados por análise não-compartimental, exceto para a constante de velocidade de eliminação (= 0,05). Em relação à penetração tecidual do CIP na próstata e pulmão, não houve alteração significativa nos parâmetros de eliminação e exposição tecidual do fármaco na presença do inibidor de efluxo TAR ( = 0,05), demonstrando que o transporte por efluxo possui papel minoritário no processo de distribuição do fármaco para os tecidos estudados. O modelo popPK de quatro compartimentos foi capaz de descrever as concentrações plasmáticas totais, livres no pulmão e próstata em presença e ausência de TAR, simultaneamente; vi) O modelo popPK desenvolvido permitiu o estudo mais profundo do processo de distribuição do LEV e do CIP no pulmão e próstata. / Objectives: The aim of this study was to develop a population pharmacokinetic model (popPK) able to simultaneously describe fluoroquinolones (levofloxacin – LEV and ciprofloxacin – CIP) concentrations in plasma, lung and prostate in the presence and absence of the inhibitor of P-gp tariquidar (TAR) to determine the contribution of this efflux transporter on the tissue distribution of these antimicrobials. Methods: To achieve this goal the following steps were taken: i) An analytical method by HPLC-fluorescence was developed and validated for CIP analysis in plasma and microdialysate samples; ii) microdialysis conditions were established for CIP including determination of in vitro relative recovery by dialysis and retrodialysis. The relative recovery was also determined in vivo, in lung and prostate, by retrodialysis; iii) LEV pharmacokinetics was evaluated after intravenous (i.v.) bolus and intratracheal (i.t.) administration of 7 mg/kg dose alone and following TAR administration (15 mg/kg i.v.) to Wistar rats; iv) a popPK model was developed to describe and predict LEV concentrations in plasma, lung and prostate following i.v. and i.t. dosing with and without TAR co-administration; v) the popPK model developed was used to describe CIP concentrations in plasma, lung and prostate after i.v. bolus administration of 7 mg/kg in presence and absence of TAR; vi) For both drugs non-compartmental analysis was performed besides data modeling by four compartment model using NONMEN®. Results and Conclusions i) The analytical method was developed and successfully validated for quantification of CIP by HPLC/fluorescence. The method was linear in the range of 10-2000 ng/mL in plasma and 5-1000 ng/mL in tissues microdialysate samples with coefficients of determination (r2) higher than 0.99. The relative standard error (RSD) obtained for intra and inter-day precision were lower than 8.8% and 6.0% for microdialysate and lower than 11.1 and 7.4% for plasma, respectively. The accuracy was 86.1% to 114.3% for microdialysate and 85.6 to 108.2 % for plasma samples; ii) the evaluation of CIP microdialysis probes relative recovery in vitro showed that the recovery was concentration independent (0.25 to 1.5 μg/mL). In addition, there was no statistical difference between the recoveries determined by dialysis and retrodialysis at the same flow rate. Using the selected flow rate (1.5 μL/min) the recoveries by dialysis and retrodialysis were 23.0 ± 2.8% and 22.8 ± 1.6%, respectively. CIP relative recoveries in vivo by retrodialysis were 11.3 ± 1.9 and 13.1 ± 2.7% for lung and prostate, respectively; iii) the analysis of LEV plasma and tissues concentration-time profiles after i.v. dosing showed a good tissue penetration of LEV in the prostate (ƒT = 0.68) and lung (ƒT = 0.69). For the same route of administration, TAR group showed virtually the same penetration into lung (ƒT = 0.81) and an increase of over 2 fold in drug levels in prostate (ƒT = 1.64). For the i.t. dose, there was a significant increase on LEV bioavailability for TAR group (F = 0.86) compared to control (F = 0.4). Furthermore, a significant increase was detected on lung exposure to LEV for TAR group indicating that efflux transport in the lung is more relevant when the drug is administered by the i.t. route; iv) For LEV, a four compartment model was able to describe the data simultaneously in plasma, lung and prostate in the presence and absence of TAR. Moreover, the intravenous model was extended to adapt the intratracheal dosing route. The popPK model allowed to analyze the impact of efflux transport on tissue LEV penetration of different routes of administration; v) the evaluation of plasma CIP profiles after i.v. dosing with and without TAR showed a significant difference in all parameters determined by non-compartmental analysis in the TAR group, except the elimination rate constant (α = 0.05). The CIP tissue penetration in prostate and lung, no significant difference was observed in tissues exposure and elimination rate when TAR was present demonstrating that efflux transporter play a minor role on CIP distribution to tissues investigated (α = 0.05). The popPK model with four compartments was able to describe CIP concentrations in plasma, lung and prostate in the presence and absence of TAR, simultaneously; vi) the popPK model developed allowed a more detailed investigation of LEV and CIP distribution process in lung and prostate.

Os antimicrobianos, especialmente a classe das fluoroquinolonas (FQs), são utilizados em grandes quantidades na medicina humana e veterinária. Uma atenção especial deve ser dada à ocorrência desses fármacos em diferentes matrizes ambientais, devido a potencialidade de propagação da resistência bacteriana. As principais fontes dessa contaminação são os esgoto industrial, urbanos, esgoto sanitário de hospital e de fazendas que utilizam antibióticos com finalidades veterinárias. Após a ingestão, os antimicrobianos são excretados na sua forma inalterada e, devido a baixa eficiência dos sistemas convencionais de tratamento de esgoto, são eventualmente liberados para o meio aquático. Diferentes métodos têm sido desenvolvidos para a determinação de FQs em amostras aquosas diversas, tais como esgoto sanitário , água de abastecimento, águas superficiais e esgoto sanitário de hospital. A maior parte dessas amostras ambientais é complexa e exige uma série de etapas de preparo, limpeza e pré-concentração; de maneira que, nos últimos anos, extensos esforços têm sido feitos para o desenvolvimento de novas técnicas de preparo de amostra que reduzam o tempo, trabalho, consumo de solvente e que permitam melhor desempenho do processo analítico. Nesse estudo foram desenvolvidos dois métodos de extração - a extração em fase sólida (SPE ) e a microextração por sorvente empacotado (MEPS) - sendo a separação, identificação e quantificação feitos por HPLC-MS/MS. Os métodos foram avaliados e validados segundo os parâmetros: precisão, exatidão, recuperação, linearidade, limite de detecção (LD), limite de quantificação (LQ), seletividade, efeito matriz, eficiência total do processo e robustez. Posteriormente, foi feita aplicação dos métodos desenvolvidos para investigação de FQs em águas superficiais e amostra de esgoto coletadas em diferentes pontos da cidade de São Carlos-SP. Os métodos apresentaram valores de recuperação maiores que 80% para as FQs estudadas, e valores de exatidão e precisão menores que 30% . A comparação entre as técnicas de extração desenvolvidas permitiu listar vantagens e desvantagens particulares de cada técnica. Além do menor consumo de solventes e volume de amostras, valores insignificantes de efeito matriz foram alcançados para a técnica MEPS; no entanto a SPE, devido ao seu maior fator de concentração, permitiu a quantificação de duas fluoroquinolonas em amostra de esgoto doméstico e detecção das mesmas em amostra de rio. / Antimicrobials, particularly the fluoroquinolones (FQs) class, are widely used in human and veterinary medicine. Particular attention must be given to the occurrence of these drugs in different environmental matrices, due to the potential spread of bacterial resistance. Effluents from industries, residential districts, hospitals and animal farms are the main sources of contamination by antibiotics. After ingestion, the antimicrobials are excreted in its unchanged form. Due to the low efficiency of conventional wastewater treatments, these antimicrobials are eventually released into the aquatic environment. Several methods have been developed for the determination of FQs in different water samples, such as municipal wastewater, tap water, river water, and hospital sewage. Most of these environmental samples is complex and requires a number of preparation steps, cleaning and preconcentration. For this reason, recently, extensive efforts have been made to develop new techniques for sample preparation in order to reduce: time, number of steps, solvent consumption and achieve better performance on the analytical process. This work describes the development of two methods of extraction - by solid phase extraction (SPE) and microextraction by packed sorbent (MEPS) - and separation, identification and quantification by HPLC-MS/MS. These methods were evaluated and validated by studying the following parameters: accuracy, precision, recovery, linearity, limit of detection (MDL), limit of quantification (MQL), selectivity, matrix effect, process efficiency and robustness. These methods were subsequently applied for FQs investigation in surface water and sewage sample collected at different points in the city of Sao Carlos/SP, Brazil. The methods recoveries achieved values greater than 80% for the studied FQS and the accuracy and precision values were satisfactory when compared to the values acceptable by regulatory agencies such as EPA and AOAC. A comparison between the extraction techniques developed allowed listing advantages and disadvantages of each particular technique. Besides the lowest solvent consumption and volume of samples, negligible values of matrix effects were achieved for MEPS technique. However, SPE, due to its higher pre-concentration, allowed the quantification of two fluoroquinolones in a sample of sewage and the detection in river sample.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / Las quinolonas y fluoroquinolonas corresponden a un grupo de drogas antibacterianas que han sido ampliamente utilizadas en medicina veterinaria. Particularmente, durante la última década, el uso de estos fármacos ha sido explosivo en producción animal, con el consecuente riesgo de generar residuos de estos fármacos en productos destinados a consumo humano. Con el objetivo de entregar a los consumidores un producto inocuo libre de residuos peligrosos para la salud, se han establecido límites máximos residuales (LMR) por parte de varios países como Japón y Chile y organizaciones internacionales, como la Food and Drug Administration (FDA) y la Unión Europea. El control necesario para que los productos de origen pecuario cumplan con los LMR se realiza dentro de Programas de Control de Residuos. Dichos programas deben contar con metodologías analíticas validadas. En este contexto, el objetivo de este trabajo fue validar un método analítico confirmatorio para la detección de residuos de ácido oxolínico y flumequina en músculo de pollos broiler, mediante el empleo de Cromatografía Líquida con Detector de Masa (LC-Ms/Ms) de acuerdo a las normativas de la Comunidad Europea y la de Estados Unidos de América, de manera que pueda ser utilizado en el Programa Nacional de Control de Residuos de Productos de Exportación. Para validar el método fue necesario fortificar muestras de músculo de pollos broiler libres de antimicrobianos con distintas concentraciones de ácido oxolínico y flumequina y analizarlas utilizando Cromatografía Líquida acoplado a un Detector Masa-Masa (LC-Ms/Ms). La sensibilidad del método determinó un límite de detección o CC de 0,72 µg/kg para ácido oxolínico y 0,53 µg/kg para flumequina. Se obtuvo un límite de cuantificación o CC de 1,21 µg/kg para ácido oxolínico y 1,54 µg/kg para flumequina. El coeficiente de correlación para los analitos fue mayor a 0,9 (R>0,9). De acuerdo a los resultados obtenidos, el método cumple con las condiciones de validación establecidas por la Decisión 2002/657/CE, en relación a los parámetros de linealidad, sensibilidad y repetitividad. En el caso de la recuperación, debido a que este parámetro arrojó valores no aceptados por la norma (Unión Europea, 2002), éste debe ser reevaluado previo al análisis de muestras para la detección de residuos de ácido oxolínico y flumequina en músculo de pollo en caso que éste sea utilizado en un Programa de Control de Residuos. / Quinolones and fluoroquinolones are a group of antibacterial drugs that has been widely used in veterinary medicine. During the last 10 years, these drugs have had an explosive use in food producing animals, wich may cause drug residues in products for human consumption. To assure the delivery of safe products to consumers, maximum residual limits (MRLs) have been established by countries such as Japan and Chile and different organizations, such as the Food and Drug Administration (FDA) and the European Union. Control Programs of Drug Residues are required in order that products from animal origin fulfill the MRLs. These programs must operate with adequately validated analytical methodologies. In this context, the objective of this work was to validate a confirmatory analytical method for the detection of oxolinic acid and flumequine in muscle of chickens, by means of the use of Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry (LC-Ms/Ms) according to the European Community and the United States of America requirements, so that it can be used in the National Control Program of Residues of animal products that will be exported to other countries. To validate the analitical method, free-drug muscle samples collected from broiler chickens analysis were needed. Samples were spiked with different concentrations of oxolinic acid and flumequine and analized using LC-Ms/Ms. The sensitivity of the method expressed as detection limit (CC) was 0.72 µg/kg for oxolinic acid and 0.53 µg/kg for flumequine. The detection capability (CCβ) was 1.21 µg/kg for oxolinic acid and 1.54 µg/kg for flumequine. The coefficient of correlation for the analytes was higher than 0.9 (R>0.9). According to these results, the method fulfills the conditions of validation established by Decision 2002/657/CE, in relation to parameters of linearity, sensitivity and repeatability. In the case of the recovery, this parameter threw unacceptable values compared with the established in european regulations (European Community, 2002), and must be again assessed previous to the analysis of samples for oxolinic acid and flumequine residues in a Control Programs of Residues.

Objetivos: O objetivo deste trabalho foi desenvolver modelo farmacocinético (popPK) populacional para descrever simultaneamente as concentrações das fluoroquinolonas (levofloxacino – LEV e ciprofloxacino – CIP) no plasma, pulmão e próstata na presença e ausência do inibidor da P-gp tariquidar (TAR) visando determinar a contribuição desse transportador de efluxo na distribuição tecidual desses antimicrobianos. Método: Para alcançar este objetivo as seguintes etapas foram realizadas: i) foi validado o método analítico de HPLC-fluorescência para quantificação de CIP em amostras de plasma e microdialisado; ii) foram estabelecidas as condições para microdiálise para o CIP e as taxas de recuperação in vitro, por diálise e retrodiálise, e em tecido pulmonar e prostático in vivo por retrodiálise; iii) foi avaliada a farmacocinética do LEV após administração a ratos Wistar via i.v. bolus e por nebulização intratraqueal na dose de 7mg/kg na ausência e após administração prévia de TAR (15 mg/Kg i.v.); iv) foi desenvolvido um modelo popPK para prever as concentrações do LEV simultaneamente no plasma, pulmão e próstata após administração intravenosa e intratraqueal na presença e ausência do TAR; v) foi desenvolvido o modelo popPK para descrever as concentrações de CIP simultaneamente no plasma, pulmão e próstata após administração a ratos Wistar da dose de 7 mg/kg i.v. bolus na presença e ausência de TAR (15 mg/kg i.v.); vi) Para ambos os fármacos os dados foram avaliados por análise não-compartimental e modelados por modelo de quatro compartimentos modificado, com ajuda do software NONMEN®. Resultados e Conclusões. i) Método analítico foi desenvolvido e validado com sucesso para quantificação de CIP em HPLC/fluorescência mostrando-se linear na faixa de 10–2000 ng/mL em plasma e 5–1000 ng/mL em microdialisado com coeficientes de determinação (r2) superiores a 0,99. Os valores obtidos de erro padrão relativo para ensaios de precisão intra e inter-dia foram entre 8,8 e 6,0 %, para microdialisado entre 11,1 e 7,4 % para plasma, respectivamente. Os valores de exatidão foram 86,1% entre 114.3% para microdialisado e 85,6% entre 108,2% para plasma; ii) A avaliação do CIP por microdiálise mostrou recuperação concentração independente (0,25 - 1,5 μg/mL). Além disso, não houve diferença entre as recuperações obtidas por diálise e retrodiálise para o mesmo fluxo. No fluxo selecionado para os experimentos (1,5 μL/min) as recuperações médias por diálise e retrodiálise foram 23,0 ± 2,8% e 22,8 ± 1,6 %, respectivamente. A recuperação relativa das sondas in vivo foi de 11,3 ± 1,9 e 13,1 ± 2,7 % para pulmão e próstata, respectivamente; iii) A análise dos perfis plasmáticos e teciduais LEV após dose intravenosa do grupo controle (sem TAR) mostrou boa penetração tecidual na próstata (ƒT = 0,68) e no pulmão (ƒT = 0,69). Para a mesma via de administração, o grupo TAR mostrou uma penetração praticamente inalterada para o pulmão (ƒT = 0,81) e um aumento de mais de 2 vezes na penetração prostática (ƒT= 1,64). Na dose intratraqueal houve um aumento significativo na biodisponibilidade para o grupo TAR (F = 0,86) em relação ao controle (F = 0,4). Nessa via de administração foi detectado um aumento significativo na exposição (ASC) do pulmão ao LEV no grupo TAR demonstrando que o transporte por efluxo no pulmão é mais relevante quando o fármaco é administrado pela via intratraqueal; iv) Para o LEV, o modelo popPK de quatro compartimentos foi capaz de descrever simultaneamente os dados no plasma, pulmão e próstata na presença e ausência do TAR. Além disso, o modelo para administração intravenosa foi estendido e adaptado para administração intratraqueal. Foi possível analisar o impacto do transporte por efluxo sobre a penetração tecidual do LEV por diferentes vias de administração utilizando o modelo popPK; v) A avaliação do perfil farmacocinético plasmático do CIP após administração intravenosa, na presença e ausência de TAR, demonstrou diferença significativa entre todos os parâmetros calculados por análise não-compartimental, exceto para a constante de velocidade de eliminação (= 0,05). Em relação à penetração tecidual do CIP na próstata e pulmão, não houve alteração significativa nos parâmetros de eliminação e exposição tecidual do fármaco na presença do inibidor de efluxo TAR ( = 0,05), demonstrando que o transporte por efluxo possui papel minoritário no processo de distribuição do fármaco para os tecidos estudados. O modelo popPK de quatro compartimentos foi capaz de descrever as concentrações plasmáticas totais, livres no pulmão e próstata em presença e ausência de TAR, simultaneamente; vi) O modelo popPK desenvolvido permitiu o estudo mais profundo do processo de distribuição do LEV e do CIP no pulmão e próstata. / Objectives: The aim of this study was to develop a population pharmacokinetic model (popPK) able to simultaneously describe fluoroquinolones (levofloxacin – LEV and ciprofloxacin – CIP) concentrations in plasma, lung and prostate in the presence and absence of the inhibitor of P-gp tariquidar (TAR) to determine the contribution of this efflux transporter on the tissue distribution of these antimicrobials. Methods: To achieve this goal the following steps were taken: i) An analytical method by HPLC-fluorescence was developed and validated for CIP analysis in plasma and microdialysate samples; ii) microdialysis conditions were established for CIP including determination of in vitro relative recovery by dialysis and retrodialysis. The relative recovery was also determined in vivo, in lung and prostate, by retrodialysis; iii) LEV pharmacokinetics was evaluated after intravenous (i.v.) bolus and intratracheal (i.t.) administration of 7 mg/kg dose alone and following TAR administration (15 mg/kg i.v.) to Wistar rats; iv) a popPK model was developed to describe and predict LEV concentrations in plasma, lung and prostate following i.v. and i.t. dosing with and without TAR co-administration; v) the popPK model developed was used to describe CIP concentrations in plasma, lung and prostate after i.v. bolus administration of 7 mg/kg in presence and absence of TAR; vi) For both drugs non-compartmental analysis was performed besides data modeling by four compartment model using NONMEN®. Results and Conclusions i) The analytical method was developed and successfully validated for quantification of CIP by HPLC/fluorescence. The method was linear in the range of 10-2000 ng/mL in plasma and 5-1000 ng/mL in tissues microdialysate samples with coefficients of determination (r2) higher than 0.99. The relative standard error (RSD) obtained for intra and inter-day precision were lower than 8.8% and 6.0% for microdialysate and lower than 11.1 and 7.4% for plasma, respectively. The accuracy was 86.1% to 114.3% for microdialysate and 85.6 to 108.2 % for plasma samples; ii) the evaluation of CIP microdialysis probes relative recovery in vitro showed that the recovery was concentration independent (0.25 to 1.5 μg/mL). In addition, there was no statistical difference between the recoveries determined by dialysis and retrodialysis at the same flow rate. Using the selected flow rate (1.5 μL/min) the recoveries by dialysis and retrodialysis were 23.0 ± 2.8% and 22.8 ± 1.6%, respectively. CIP relative recoveries in vivo by retrodialysis were 11.3 ± 1.9 and 13.1 ± 2.7% for lung and prostate, respectively; iii) the analysis of LEV plasma and tissues concentration-time profiles after i.v. dosing showed a good tissue penetration of LEV in the prostate (ƒT = 0.68) and lung (ƒT = 0.69). For the same route of administration, TAR group showed virtually the same penetration into lung (ƒT = 0.81) and an increase of over 2 fold in drug levels in prostate (ƒT = 1.64). For the i.t. dose, there was a significant increase on LEV bioavailability for TAR group (F = 0.86) compared to control (F = 0.4). Furthermore, a significant increase was detected on lung exposure to LEV for TAR group indicating that efflux transport in the lung is more relevant when the drug is administered by the i.t. route; iv) For LEV, a four compartment model was able to describe the data simultaneously in plasma, lung and prostate in the presence and absence of TAR. Moreover, the intravenous model was extended to adapt the intratracheal dosing route. The popPK model allowed to analyze the impact of efflux transport on tissue LEV penetration of different routes of administration; v) the evaluation of plasma CIP profiles after i.v. dosing with and without TAR showed a significant difference in all parameters determined by non-compartmental analysis in the TAR group, except the elimination rate constant (α = 0.05). The CIP tissue penetration in prostate and lung, no significant difference was observed in tissues exposure and elimination rate when TAR was present demonstrating that efflux transporter play a minor role on CIP distribution to tissues investigated (α = 0.05). The popPK model with four compartments was able to describe CIP concentrations in plasma, lung and prostate in the presence and absence of TAR, simultaneously; vi) the popPK model developed allowed a more detailed investigation of LEV and CIP distribution process in lung and prostate.

Objetivos: O objetivo deste trabalho foi desenvolver modelo farmacocinético (popPK) populacional para descrever simultaneamente as concentrações das fluoroquinolonas (levofloxacino – LEV e ciprofloxacino – CIP) no plasma, pulmão e próstata na presença e ausência do inibidor da P-gp tariquidar (TAR) visando determinar a contribuição desse transportador de efluxo na distribuição tecidual desses antimicrobianos. Método: Para alcançar este objetivo as seguintes etapas foram realizadas: i) foi validado o método analítico de HPLC-fluorescência para quantificação de CIP em amostras de plasma e microdialisado; ii) foram estabelecidas as condições para microdiálise para o CIP e as taxas de recuperação in vitro, por diálise e retrodiálise, e em tecido pulmonar e prostático in vivo por retrodiálise; iii) foi avaliada a farmacocinética do LEV após administração a ratos Wistar via i.v. bolus e por nebulização intratraqueal na dose de 7mg/kg na ausência e após administração prévia de TAR (15 mg/Kg i.v.); iv) foi desenvolvido um modelo popPK para prever as concentrações do LEV simultaneamente no plasma, pulmão e próstata após administração intravenosa e intratraqueal na presença e ausência do TAR; v) foi desenvolvido o modelo popPK para descrever as concentrações de CIP simultaneamente no plasma, pulmão e próstata após administração a ratos Wistar da dose de 7 mg/kg i.v. bolus na presença e ausência de TAR (15 mg/kg i.v.); vi) Para ambos os fármacos os dados foram avaliados por análise não-compartimental e modelados por modelo de quatro compartimentos modificado, com ajuda do software NONMEN®. Resultados e Conclusões. i) Método analítico foi desenvolvido e validado com sucesso para quantificação de CIP em HPLC/fluorescência mostrando-se linear na faixa de 10–2000 ng/mL em plasma e 5–1000 ng/mL em microdialisado com coeficientes de determinação (r2) superiores a 0,99. Os valores obtidos de erro padrão relativo para ensaios de precisão intra e inter-dia foram entre 8,8 e 6,0 %, para microdialisado entre 11,1 e 7,4 % para plasma, respectivamente. Os valores de exatidão foram 86,1% entre 114.3% para microdialisado e 85,6% entre 108,2% para plasma; ii) A avaliação do CIP por microdiálise mostrou recuperação concentração independente (0,25 - 1,5 μg/mL). Além disso, não houve diferença entre as recuperações obtidas por diálise e retrodiálise para o mesmo fluxo. No fluxo selecionado para os experimentos (1,5 μL/min) as recuperações médias por diálise e retrodiálise foram 23,0 ± 2,8% e 22,8 ± 1,6 %, respectivamente. A recuperação relativa das sondas in vivo foi de 11,3 ± 1,9 e 13,1 ± 2,7 % para pulmão e próstata, respectivamente; iii) A análise dos perfis plasmáticos e teciduais LEV após dose intravenosa do grupo controle (sem TAR) mostrou boa penetração tecidual na próstata (ƒT = 0,68) e no pulmão (ƒT = 0,69). Para a mesma via de administração, o grupo TAR mostrou uma penetração praticamente inalterada para o pulmão (ƒT = 0,81) e um aumento de mais de 2 vezes na penetração prostática (ƒT= 1,64). Na dose intratraqueal houve um aumento significativo na biodisponibilidade para o grupo TAR (F = 0,86) em relação ao controle (F = 0,4). Nessa via de administração foi detectado um aumento significativo na exposição (ASC) do pulmão ao LEV no grupo TAR demonstrando que o transporte por efluxo no pulmão é mais relevante quando o fármaco é administrado pela via intratraqueal; iv) Para o LEV, o modelo popPK de quatro compartimentos foi capaz de descrever simultaneamente os dados no plasma, pulmão e próstata na presença e ausência do TAR. Além disso, o modelo para administração intravenosa foi estendido e adaptado para administração intratraqueal. Foi possível analisar o impacto do transporte por efluxo sobre a penetração tecidual do LEV por diferentes vias de administração utilizando o modelo popPK; v) A avaliação do perfil farmacocinético plasmático do CIP após administração intravenosa, na presença e ausência de TAR, demonstrou diferença significativa entre todos os parâmetros calculados por análise não-compartimental, exceto para a constante de velocidade de eliminação (= 0,05). Em relação à penetração tecidual do CIP na próstata e pulmão, não houve alteração significativa nos parâmetros de eliminação e exposição tecidual do fármaco na presença do inibidor de efluxo TAR ( = 0,05), demonstrando que o transporte por efluxo possui papel minoritário no processo de distribuição do fármaco para os tecidos estudados. O modelo popPK de quatro compartimentos foi capaz de descrever as concentrações plasmáticas totais, livres no pulmão e próstata em presença e ausência de TAR, simultaneamente; vi) O modelo popPK desenvolvido permitiu o estudo mais profundo do processo de distribuição do LEV e do CIP no pulmão e próstata. / Objectives: The aim of this study was to develop a population pharmacokinetic model (popPK) able to simultaneously describe fluoroquinolones (levofloxacin – LEV and ciprofloxacin – CIP) concentrations in plasma, lung and prostate in the presence and absence of the inhibitor of P-gp tariquidar (TAR) to determine the contribution of this efflux transporter on the tissue distribution of these antimicrobials. Methods: To achieve this goal the following steps were taken: i) An analytical method by HPLC-fluorescence was developed and validated for CIP analysis in plasma and microdialysate samples; ii) microdialysis conditions were established for CIP including determination of in vitro relative recovery by dialysis and retrodialysis. The relative recovery was also determined in vivo, in lung and prostate, by retrodialysis; iii) LEV pharmacokinetics was evaluated after intravenous (i.v.) bolus and intratracheal (i.t.) administration of 7 mg/kg dose alone and following TAR administration (15 mg/kg i.v.) to Wistar rats; iv) a popPK model was developed to describe and predict LEV concentrations in plasma, lung and prostate following i.v. and i.t. dosing with and without TAR co-administration; v) the popPK model developed was used to describe CIP concentrations in plasma, lung and prostate after i.v. bolus administration of 7 mg/kg in presence and absence of TAR; vi) For both drugs non-compartmental analysis was performed besides data modeling by four compartment model using NONMEN®. Results and Conclusions i) The analytical method was developed and successfully validated for quantification of CIP by HPLC/fluorescence. The method was linear in the range of 10-2000 ng/mL in plasma and 5-1000 ng/mL in tissues microdialysate samples with coefficients of determination (r2) higher than 0.99. The relative standard error (RSD) obtained for intra and inter-day precision were lower than 8.8% and 6.0% for microdialysate and lower than 11.1 and 7.4% for plasma, respectively. The accuracy was 86.1% to 114.3% for microdialysate and 85.6 to 108.2 % for plasma samples; ii) the evaluation of CIP microdialysis probes relative recovery in vitro showed that the recovery was concentration independent (0.25 to 1.5 μg/mL). In addition, there was no statistical difference between the recoveries determined by dialysis and retrodialysis at the same flow rate. Using the selected flow rate (1.5 μL/min) the recoveries by dialysis and retrodialysis were 23.0 ± 2.8% and 22.8 ± 1.6%, respectively. CIP relative recoveries in vivo by retrodialysis were 11.3 ± 1.9 and 13.1 ± 2.7% for lung and prostate, respectively; iii) the analysis of LEV plasma and tissues concentration-time profiles after i.v. dosing showed a good tissue penetration of LEV in the prostate (ƒT = 0.68) and lung (ƒT = 0.69). For the same route of administration, TAR group showed virtually the same penetration into lung (ƒT = 0.81) and an increase of over 2 fold in drug levels in prostate (ƒT = 1.64). For the i.t. dose, there was a significant increase on LEV bioavailability for TAR group (F = 0.86) compared to control (F = 0.4). Furthermore, a significant increase was detected on lung exposure to LEV for TAR group indicating that efflux transport in the lung is more relevant when the drug is administered by the i.t. route; iv) For LEV, a four compartment model was able to describe the data simultaneously in plasma, lung and prostate in the presence and absence of TAR. Moreover, the intravenous model was extended to adapt the intratracheal dosing route. The popPK model allowed to analyze the impact of efflux transport on tissue LEV penetration of different routes of administration; v) the evaluation of plasma CIP profiles after i.v. dosing with and without TAR showed a significant difference in all parameters determined by non-compartmental analysis in the TAR group, except the elimination rate constant (α = 0.05). The CIP tissue penetration in prostate and lung, no significant difference was observed in tissues exposure and elimination rate when TAR was present demonstrating that efflux transporter play a minor role on CIP distribution to tissues investigated (α = 0.05). The popPK model with four compartments was able to describe CIP concentrations in plasma, lung and prostate in the presence and absence of TAR, simultaneously; vi) the popPK model developed allowed a more detailed investigation of LEV and CIP distribution process in lung and prostate.

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As modificações estruturais foram focadas na posição C7 do núcleo quinolônico e foram investigadas duas diferentes abordagens. Na primeira a substituição de grupos diamino presentes na estrutura da gatifloxacina ou moxifloxacina por 1,2-etanodiamina ou 1,3-propanodiamina N- alquiladas forneceu 12 novos compostos lipofílicos. Esses análogos fluoroquinolônicos foram preparados pela reação do difluoreto 13 com diferentes N-alquil-1,2- etanodiamina ou N-alquil-1,3-propanodiamina. A avaliação biológica in vitro contra o M. tuberculosis demonstrou que o composto 23 foi mais ativo que a moxifloxacina, a qual está atualmente em fase III de testes clínicos contra tuberculose. Afim de aproveitar o amplo espectro de atividade apresentado pelas fluoroquinolonas, os 12 derivados N- alquilados foram avaliados contra 15 outras linhagens de bactérias, incluindo espécies Gram-negativas e Gram-positivas de importância clínica e microbiológica. Os compostos 23 e 22 foram 10 e 16 vezes, respectivamente, mais ativos que a droga de referência gatifloxacina contra o M. Lentus. Contra o S. aureus os derivados 23 e 24 foram duas vezes mais ativos. Uma outra abordagem foi baseada na síntese de novos análogos da cipro-, gati- e moxifloxacina possuindo uma unidade carboidrato acoplada a essas fluoroquinolonas, seja através da amina livre das mesmas, seja pela condensação de diaminoaçúcares com o difluoreto 13. Nesta parte do trabalho a irradiação por micro ondas forneceu reações mais limpas, melhores rendimentos e menores tempos de reação que o uso do aquecimento convencional. A avaliação da ação desses compostos contra o M. tuberculosis foi realizada e, a fim de racionalizar a atividade observada, cálculos teóricos foram investigados para a cipro-, gati-, moxifloxacina e para os compostos 35 e 39. O capítulo 2 apresenta os resultados da pesquisa realizada no Institut de Chimie des Substances Naturelles-Centre National de la Recherche Scientifique (ICSN- CNRS)-França como parte do estágio doutoral. Esta parte descreve o desenvolvimento de uma nova rota sintética objetivando a síntese de novos derivados β-lactâmicos. Esta estratégia foi baseada na aziridinação intramolecular por transferência de nitreno do 5- O-sulfamoilbutenolídeo 57 catalisada por ródio, para fornecer o composto tricíclico 58. A abertura do anel aziridino foi realizada com várias aminas e solventes e os resultados foram otimizados fornecendo, em bons rendimentos, produtos de abertura regiosseletiva. A abertura do anel lactônico foi alcançada utilizando apenas metanol. A proteção/ativação do ciclo sulfamato foi feita com vários grupos protetores e os produtos foram obtidos em bons rendimentos. A abertura do ciclo sulfamato foi feita com diferentes nucleófilos fornecendo os respectivos α,β-diamino ésteres. O grupo amino presente na posição beta foi desprotegido e três tentativas para a etapa de lactamização foram feitas, mas o produto desejado não foi observado. Outros testes são necessários para obter êxito nessa última etapa. Os α,β-diamino ésteres extremamente funcionalizados, obtidos nessa parte do trabalho, podem servir como importantes intermediários em química orgânica, inclusive como precursores na síntese de β-lactamas. / This work describes the search for new antitubercular drugs and it was divided in two chapters. The chapter 1 describes the synthesis and biological evaluation of 20 new fluoroquinolones derivatives. The modifications were focused in C7 position of quinolone nucleus and it was investigated two different approaches. In the firstone the substitution of the diamine moiety present in gatifloxacin or moxifloxacin structure by N-alkylated 1,2-ethanediamine or 1,3-propanediamine furnished 12 news lipophilic compounds. These compounds were prepared by reaction of difluoride 13 with different N-alkyl-1,2-ethanediamine or N-alkyl-1,3-propanediamine. The in vitro biological evaluation against M. tuberculosis was performed and the results showed that compound 23 was more active than moxifloxacin (currently in phase III of clinical trials against tuberculosis). Aiming to profit from a broad spectrum of activity presented by fluoroquinolones, these 12 N-alkylated derivatives were evaluated against 15 other bacterial strains including Gram-negative and Gram-positive species of clinical and microbiological importance. When compared with gatifloxacin compounds 23 and 22 were 10 and 16 time more active, respectively, against M. lentus. Derivatives 23 and 24 were twice more active against S. aureus. Another approach was based on the synthesis of new analogues of cipro-, gati-, and moxifloxacin having carbohydrate moiety coupled with these fluoroquinolones, either by the free amino group of these compounds or by the condensation of diaminosugars with difluoride 13. In this part the microwave irradiation provided reactions with better yields and shorter times than the conventional heating. The biological activity of these compounds was evaluated and in order to rationalize the observed activity, theoretical calculations were made for cipro-, gati-, moxifloxacin and compounds 35 and 39. The chapter 2 showed the results of the research realized at Institut de Chimie des Substances Naturelles-Centre National de la Recherche Scientifique (ICSN- CNRS)-France as part of a PhD traineeship. This part describes the development of a new synthetic route aiming the β-lactam derivative synthesis. This strategy was based on rhodium catalysis intramolecular aziridination by nitrene transfer of 5-O- sulfamoylbutenolide 57, to furnish the unusual tricyclic compound 58. The aziridine ring opening was performed with various amines and solvents, and the results were optimized, furnishing the products of regioselective aziridine ring opening in good yields. The lactone ring opening was achieved in good yield using just methanol. The protection/activation of sulfamate ring was performed with various protecting groups and good yields were obtained. The sulfamate ring opening was performed with various nucleophiles to furnish the respectives α,β-diamino ester. The β-amino group was unprotected and three trials for lactamization step were performed, but the aimed product was not observed. Other trials are required for this last step. The extremely functionalized α,β-diamino esters obtained could be used as valuable building blocks on organic chemistry including as precursors on β-lactams synthesis.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / Las quinolonas y fluoroquinolonas son antimicrobianos ampliamente usados en producción animal para el tratamiento de enfermedades bacterianas. Sin embargo, su uso puede ser riesgoso para los consumidores si no se respetan los períodos de carencia, ya que pueden quedar residuos de estos fármacos en los alimentos de origen animal destinados al consumo humano. El método analítico utilizado para la determinación de flumequina, fue previamente validado de acuerdo a las recomendaciones de la Decisión 2002/657/CE de la Comunidad Europea. Para la detección y cuantificación de la droga en los tejidos en estudio, se utilizó Cromatografía Líquida asociada a Espectrometría de Masa Masa. El límite de detección de la técnica fue de 1,5 μg/kg, la capacidad de detección fue de 2 μg /kg y la recuperación fue mayor al 90% en promedio. Para determinar el período de carencia de flumequina en músculos e hígados de pollos Broiler, a tres grupos de aves se les administró una formulación comercial de flumequina al 10%, 20% y 80%, respectivamente. Los pollos Broiler fueron tratados con una dosis de flumequina de 24 mg/kg/pv vía oral, por 5 días consecutivos. Las concentraciones de flumequina fueron monitoreadas durante los siguientes días post tratamiento. Los niveles de antimicrobianos tanto en músculos como hígados, en el primer día postratamiento, fueron elevados en los 3 grupos experimentales descendiendo rápidamente en los próximos días. Considerando los LMRs de la Comunidad Europea, Japón y Chile se estimaron los períodos de carencia en pollos Broiler para 3 presentaciones comerciales. Considerando como tejido blanco los músculos de pollo Broiler, en el caso de flumequina al 10% y 20 %, tomando en cuenta los LMRs de 400 o 500 μg /kg. el período de carencia estimado es de 2 días. En el caso de flumequina 80 % el período de carencia estimado es de 1 día. En el caso de los hígados como tejido blanco, se consideraron los LMR 500, 800 y 1000 μg/kg Los períodos de carencia estimados para flumequina al 10 % corresponden a 3 días para un LMR de 500 μg/kg y de 2 días para los LMR de 800 y 1000 μg/kg. 5 En el caso de flumequina al 20 %, los períodos de carencia estimados corresponden a 2 días para los LMR de 500 y 800 μg/kg y de 1 día para el LMR 1000 μg/kg. Para flumequina 80% los períodos de carencia estimados corresponden a 2 días para los LMR de 500 y 800 μg/kg y de 1 día para el LMR 1000 μg/kg. En conclusión el período de carencia estimado por el SAG, de 10 días para las 3 presentaciones comerciales de flumequina presentes a nivel nacional, debe ser revisado según los resultados obtenidos en esta memoria de titulo, ya que se encontró diferencias en los períodos de carencia estimados en las diferentes presentaciones comerciales de flumequina usadas en avicultura a nivel nacional.