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.

Orientador: Nailton Monteiro do Nascimento Júnior / Banca: Cintia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Natanael Dante Segretti / Resumo: Os nAChRs (receptores nicotínicos de acetilcolina) são canais iônicos pentaméricos que respondem ao neurotransmissor endógeno acetilcolina, com os subtipos α4β2 e α7 sendo expressos em grandes quantidades no cérebro humano. Esses receptores estão envolvidos em desordens neurológicas como a doença de Alzheimer, esquizofrenia, dor crônica e autismo, bem como no vício em nicotina. Neste contexto, o SBDD (structure-based drug design) é uma ferramenta poderosa para o desenvolvimento de novos candidatos à fármacos visando estes receptores. Neste trabalho, aplicou-se a metodologia dbCICA (docking-based comparative intermolecular contacts analysis) para a identificação das condições de ancoragem molecular ótimas para estes dois receptores. Em resumo, compostos bioativos atuando em cada um dos dois receptores foram coletados da literatura científica e ancorados nos receptores α4β2 e α7, explorando diferentes condições de ancoragem. Em seguida, os resultados foram pós-processados através da metodologia dbCICA, uma abordagem baseada em algoritmo genético, visando a identificação de contatos críticos para o reconhecimento molecular entre os ligantes ancorados e os resíduos do sítio ativo. Através dessa análise, foi possível determinar as condições ótimas de ancoragem para ambos os receptores trabalhados. Os contatos críticos identificados através do dbCICA estão em acordo com relatos da literatura sobre interações críticas dessa classe de receptores. As condições ideais de ancoragem para... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The nAChRs (nicotinic acetylcholine receptors) are pentameric ligand-gated ionic channels that respond to the endogenous neurotransmitter acetylcholine, with the α4β2 and α7 subtypes highly expressed in human brain. Those receptors are involved in many neurologic disorders such as Alzheimer's disease, Schizophrenia, chronic pain, autism, as well as in nicotine addiction. In this context, SBDD (structure-based drug design) is a powerful tool for designing novel drug candidates targeting those receptors. In this work, we applied dbCICA (docking-based comparative intermolecular contacts analysis) to identify optimal docking conditions for these two receptors. Briefly, bioactive compounds acting on each receptor were gathered from the scientific literature and docked into the binding sites of the α4β2 and α7, exploring different docking conditions. Then, the results were post-processed through dbCICA, a genetic algorithm based approach, aiming to identify critical contacts for molecular recognition involving the docked ligands and binding site residues. Through this analysis it was possible to determine the optimal docking conditions for both receptors. The critical contacts identified by dbCICA are in agreement with the literature about critical interactions from this class of receptors. The optimal docking conditions for receptor α4β2 were used to select 8 from 116 novel molecular fragments with potential biological activity towards this subtype, to be synthesized in future ste... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O teste de dissolução é uma ferramenta muito importante na indústria farmacêutica, tanto no desenvolvimento de produtos quanto no controle de qualidade de rotina. Apesar de ter sido inicialmente desenvolvido para formas farmacêuticas sólidas, nos últimos anos o teste de dissolução vem sendo aplicado também a formas não sólidas, como suspensões, adesivos transdérmicos, supositórios e outras. Recentemente, com a discussão em torno dos medicamentos genéricos outros empregos do ensaio de dissolução tornaram-se importantes. A comparação de perfis de dissolução, por exemplo, é fundamental para evitar que todas as dosagens de um mesmo produto sejam submetidas a estudos de bioequivalência. Para efetuar a comparação de perfis de dissolução a legislação brasileira prevê o uso dos fatores f1 e f2, equações matemáticas que visam o estabelecimento ou não da semelhança entre dois perfis. Um outro aspecto importante atualmente relacionado à dissolução é a Classificação Biofarmacêutica. Ela divide os fármacos em quatro categorias segundo sua solubilidade e permeabilidade. Para os fármacos classificados como classe I (alta solubilidade e alta permeabilidade), acredita-se que possam ser isentos de estudos de bioequivalência, desde que os produtos apresentem também dissolução rápida. A legislação brasileira, seguindo uma tendência regulatória internacional, incorporou aspectos relativos à qualidade, que inclui dissolução, a sua regulamentação técnica atual, sendo que hoje a comprovação da qualidade é essencial para a obtenção de um registro de medicamento. / Dissolution testing is a very important tool in the pharmaceutical industry, so much in development as in routine quality control. Although it was first developed for solid dosage forms, in the last years it has been used for non-solid forms as suspensions, transdermal patches, suppositories and others. Recently, with the discussion concerning generics drug products, other uses for the dissolution test have become important. Dissolution profiles comparison, for instance, is essential to avoid performing bioequivalence studies in all strengths of a product. Brazilian regulation states that the dissolution profile comparison should be done using f1 and f2 factors, mathematical equations to establish the similarity or non-similarity between two profiles. Another important aspect concerning dissolution is the Biopharmaceutical Classification System. It divides the drugs in four categories based on solubility and permeability. It is said that class I drugs (high solubility and high permeability) could be waived from the bioequivalence study if the product shows also rapid dissolution. Brazilian regulation, following an international regulatory approach, has incorporated in the actual regulation quality aspects, including dissolution, and now quality proof is absolutely necessary for a drug product authorization.

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 intolerância à lactose é caracterizada pela falta da enzima lactase (β-galactosidase) e atinge quase 50% da população. O tratamento se baseia em uma dieta restritiva de produtos lácteos o que pode acarretar em prejuízo nutricional e estar associada com a diminuição da densidade mineral óssea e fraturas. Nosso objetivo foi avaliar uma formulação de lactase gastro-resistente para garantir uma maior atividade no local de ação da enzima (lúmen do intestino delgado). Concomitantemente, também avaliamos a estabilidade e a atividade enzimática do produto comercial americano (comprimidos de Lactaid® 9000 U). E por fim, desenvolvemos um método analítico para quantificar o teor de lactase em formulações sólidas através da espectroscopia na região do infravermelho. Ao realizar o teste de estabilidade nota-se que a embalagem primária é fundamental na manutenção da atividade enzimática da lactase. Ao término do estudo de estabilidade, os comprimidos que estavam dentro da sua embalagem primária tiveram uma diminuição da sua atividade de aproximadamente 7,5%, enquanto os comprimidos que foram armazenados fora da sua embalagem original tiveram uma perda de aproximadamente 35%. Ao realizar o teste de dissolução também do produto comercial americano nota-se que a formulação existente não é capaz de proteger a enzima da ação degradante do ambiente gástrico do estômago, apresentando ao final do teste uma perda de 65% de atividade enzimática. Em comparação com a forma farmacêutica gastro-resistente, não houve perda de atividade durante a etapa ácida e ao final do ensaio de dissolução a atividade encontrada foi de 93%. Quanto ao método de quantificação por infravermelho, constatou-se que a o melhor modelo de calibração multivariada (PLS) apresenta 7 VL, RMSECV de 4,3 %, RMSEP de 1,2% e os dados obtidos com o MIR é muito similar com os dados obtidos pelo método USP de referência. / Lactose intolerance is characterized by the absence of the enzyme lactase (β-galactosidase) and affects almost 50% of the population. The treatment is based on a restrictive diet of dairy products which can result in nutritional loss and is associated with decreased bone mineral density and fractures. Our aim was to evaluate a lactase gastro formulation to ensure increased activity in the action site of the enzyme (lumen of the small intestine). Simultaneously, we also evaluated the stability and enzyme activity of the american commercial product (tablets of Lactaid® 9000 U). And lastly, we developed an analytical method for measuring the lactase content in solid formulations by spectroscopy in the infrared region. In carrying out the stability test to note that the primary packaging is critical in maintaining the enzymatic activity of lactase. At the end of the stability study, the tablets that were in the primary package had a decrease in their activity by approximately 7.5%, while the tablets were stored outside of its original container had a loss of approximately 35%. When carrying out dissolution test also the american commercial product it is noted that the existing formulation is not able to protect the enzyme from the degrading action of gastric environment of the stomach, with the end of the test a loss of 65% of enzyme activity. Compared with the gastroresistant pharmaceutical form there was no loss of activity during the acid step and the end of the dissolution test the activity was found 93%. As regards the measurement method by IR, it was found that the best multivariate calibration model (PLS) features 7 LV, RMSECV 4.3%, RMSEP of 1.2% and the data obtained with MIR is very similar to the data obtained by the USP reference method. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O aumento da qualidade e da expectativa média de vida observados nas últimas décadas vem tornando doenças associadas à longevidade como a Doença de Alzheimer (DA) um grande desafio científico e de saúde pública. No Brasil, estima-se que 1,2 milhões de pessoas sejam portadoras de DA, uma patologia crônica, progressiva, e sem cura até o momento. Esta doença é caracterizada por diminuição progressiva da memória e da capacidade cognitiva, da degradação de neurônios colinérgicos em muitas áreas do SNC, com dramática redução de neurotransmissores, entre os quais a acetilcolina é o mais importante. Além disso, inúmeros estudos apontam para uma importante contribuição do processo neuro-inflamatório no avanço da neurodegeneração. A busca por novas entidades químicas capazes de interferir no avanço da DA, inibindo a atividade da enzima AChE, podendo ainda atuar em outras vias terapêuticas, levou ao planejamento de uma nova série de híbridos moleculares simbióticos: anticolinesterásicos e anti-inflamatórios, desenhados por hibridização molecular entre as estruturas da rivastigmina, do donepezil e acilidrazonas anti- inflamatórias. A síntese de uma nova série de compostos híbridos (29) foi realizada a partir do 4- carbóxi-benzaldeído (30), que resultou em 21 novas moléculas que se diferenciam na substituição do grupo -OH na posição 3 do núcleo piperidínico e na subunidade benzílica terminal ligada ao espaçador acilidrazônico do esqueleto básico de 29. A avaliação farmacológica desta série revelou importantes propriedades anti-inflamatorias das substancias LFQM-54 (36b), LFQM-55 (36a), LFQM- 65 (36e), LFQM-67 (36l) e LFQM-69 (29a), dentre as quais LFQM-67, LFQM-69 e LFQM-65, foram as mais ativas. A avaliação da atividade inibitória de acetilcolinesterase foi indicativo que os derivados acilidrazônicos hidroxilados na subunidade piperidínica apresentaram maior atividade inibitória da enzima, variando de 65 a 91%, com IC50 entre 3,02 e 30,54 μM. Destes, LFQM-57 foi a mais potente da série, sendo que LFQM-67 foi uma das substâncias com maior potência anti-inflamatoria e a segunda mais potente na inibição da AChE, seguido de LFQM-55. Por outro lado, LFQM-69, que teve a posição 3-piperidínica carbamoilada, foi extremamente potente no modelo inflamatório, mas sem atividade anticolinesterásica relevante. Estes resultados sugerem que a subunidade piperidínica com um grupamento hidroxila livre na posição C-3 é fundamental farmacoforicamente para a atividade dupla anti-inflamatória e anticolinesterásica. Alem disso, os derivados LFQM-74, LFQM-75 e LFQM- 88, que se mostraram potentes inibidores de AChE, ainda não foram avaliados em modelos de inflamação, podendo contribuir para a identificação de outros candidatos com perfil duplo inovadores. / The increasing in life quality expectancy observed in recent decades, has focused great attention over diseases associated with longevity, like Alzheimer's disease (AD) that represent great scientific challenges to science and public health programs. In Brazil, it is estimated that 1.2 million people are suffering from AD, a chronic, progressive, and incurable disease until now. This pathology is characterized by progressive loss in memory and cognitive abilities, with death of cholinergic neurons in many areas of the CNS, accompanying by a dramatic reduction in release of neurotransmitters, particularly acetylcholine, the most important of them associated to AD’s physiopathology. In addition, numerous studies have pointed an important contribution of neuro-inflammatory process in the advance of neurodegeneration and neuronal loss. Nowadays there are only four drugs commercially available for AD treatment and the search for new chemical entities capable to diminish or blockade the progress of AD is still a great challenge to medicinal chemists. As a part of an ongoing research program, we decide to investigate the design of a new series of acetylcholinesterase (AChE) inhibitors that could also exert anti-inflammatory properties, by an innovative dual or symbiotic pharmacological profile. So, a novel structural pattern was drawn by molecular hybridization of two commercial acetyl cholinesterase inhibitors, rivastigmine and donepezil, including an acylhydrazone subunit, that was expected to introduce anti-inflammatory properties. The synthetic route of the new series of hybrid compounds (29) was planned from 4-carboxy-benzaldehyde (30), as a starting material, which resulted in 21 new molecules, differing in the substituent at C-3 position of the piperidine ring and at the benzylic subunit connected to the acylhydrazone spacer of the basic skeleton 29. Pharmacological evaluation of these series showed significant anti-inflammatory properties of compounds LFQM-54, LFQM-55, LFQM-65, LFQM-67 and LFQM-69, among which LFQM-67, LFQM-69 and LFQM-65 were the most active. The in vitro evaluation of inhibitory activity of acetylcholinesterase disclosed that acylhydrazones derivatives with a hydroxyl group in the piperidine subunit showed the higher inhibitory activity AChE, ranging 65-91%, with IC50 ranging from 3.02 to 30.54 μM. Among these, LFQM-57 was the most potent, and LFQM-67 was also one of the compounds with higher anti-inflammatory potency and the second most potent in AChE inhibition, followed by LFQM-55. Moreover, LFQM-69, with an ethylcarbamoyl substituent at the piperidine moiety, was extremely powerful in the inflammatory model, without significative anti-cholinesterase activity. These findings suggest that the piperidine subunit with a free hydroxyl group at position C-3 is an essential pharmacophoric group for dual anti- inflammatory and acetylcholinesterase inhibitory profile. Moreover, compounds LFQM-74, LFQM-75 and LFQM--88, which showed potent inhibitors of AChE, were not still evaluated in inflammatory models and may additional contribute to the identification of other innovative drug prototype candidates. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Doenças negligenciadas acometem milhares de pessoas em todo o mundo, principalmente em países subdesenvolvidos. A exemplo destas encontram-se doenças como a leishmaniose e a doença de Chagas que representam relevantes problemas de saúde pública. As terapias disponíveis para estas doenças tropicais, contudo, estão longe de serem satisfatórias e eficazes, considerando-se que os quimioterápicos existentes apresentam reconhecida toxicidade, alto custo e eficácia moderada. Com o propósito de obter alternativas terapêuticas otimizadas, este projeto de pesquisa teve como objetivo a obtenção de pró-fármacos de compostos nitroderivados com comprovada atividade leishmanicida e antichagásica para serem utilizados em sistemas ADEPT visando maior eficácia e menor toxicidade no tratamento destas parasitoses. A princípio, duas frentes de trabalho em paralelo foram adotadas: uma teórica, para determinação do mecanismo catalítico da carboxipeptidase G2 (CPG2) e obtenção de informações relacionadas ao mecanismo de clivagem dos pró-fármacos propostos, e a outra sintética, para obtenção dos compostos propriamente ditos. Estudos teóricos de ancoramento e dinâmica molecular da CPG2 com um de seus reconhecidos substratos, o metotrexato, indicaram que o mecanismo de ação proposto para metaloproteases em geral também pode ser aplicado a esta enzima. Informações relacionadas ao mecanismo de clivagem dos pró-fármacos propostos também foram obtidas. A rota sintética inicialmente proposta para a obtenção dos pró-fármacos partia da ligação dos nitroderivados ao ácido glutâmico por intermédio de um agente espaçante, o ácido succínico. Com base nas informações obtidas nos estudos teóricos, entretanto, o projeto foi reformulado focando-se na síntese dos pró-fármacos sem agente espaçante, pois estes se mostraram mais favoráveis ao reconhecimento pela enzima. Com relação à síntese, a obtenção dos compostos planejados não foi alcançada a despeito dos esforços empreendidos. Estudos teóricos e experimentais de reatividade parecem comprovar a tese de que o grupo nitro desativa as funções nucleofílicas das estruturas dos nitrocompostos que seriam fundamentais para as reações de acoplamento ao transportador ácido glutâmico. Este achado, contudo, constitui um importante problema a ser solucionado, visto que nitroderivados parecem exercer suas atividades principalmente mediante redução do grupo nitro e produção de espécies reativas de oxigênio nas redondezas dos parasitas. / Neglected diseases affect millions of people around the world for the most part in underdeveloped countries. Leishmaniasis and Chagas disease are example of important public health problems spread through Africa, Asia and Latin America. Unfortunately, currently available chemotherapy to treat these diseases remains ineffective, being the most frequently applied drugs toxic, expensive and of moderate potency. By considering this actual picture and envisioning new therapeutic alternatives, the aim of this work was to design and synthesize potential antichagasic and antileishmanial prodrugs of nitroderivatives to be used in Antybody-Directed Enzyme Prodrug Therapy (ADEPT), a drug design approach which results in targeted delivery of the active compounds, increasing their potencies in addition to lowering their toxicity. Theoretical studies to determine the catalytic mechanism of the carboxypeptidase G2 (CPG2) and to obtain information about the cleavage mechanism of proposed prodrugs were performed whereas different synthetic approaches were made to obtain the compounds. Docking and molecular studies of the CPG2 considering theoretical interactions with its known substrate, methotrexate, indicated that the proposed general mechanism for metalloproteases could be indeed applied to this enzyme. Information about the cleavage mechanism of prodrugs was also obtained. Initially prodrugs proposed were composed by nitroderivatives structures attached to glutamic acid, the chosen transporter agent, by a spacer group, the succinic acid. Theoretical studies, however, had showed that prodrugs constructed without a spacer agent could be better recognized by the enzyme. These results re-directed the synthetic approach to new prodrug structure without spacer. Despite all efforts spent, it was impossible to obtain the proposed prodrug structures. Experimental reactivity studies were then accomplished, since it was possible that the nitro group, from nitroderivatives structure, was able to reduce the nucleophilic power of particular functional groups chosen to accomplish the coupling between the active compound and the transporter. The results corroborate this hypothesis and the absence of nitro group facilitates the prodrug synthesis. This, however, constitute an important problem to be solved since the nitroderivative seams to exert their function mainly by nitro group reduction and production of free radical species in the surrounding of the parasites.

A emergência de cepas resistentes à isoniazida, principal fármaco utilizado no tratamento da tuberculose, tem causado renovado interesse nos tuberculostáticos denominados de \"segunda escolha\", dentre estes, o etambutol. O desenvolvimento de metodologias de obtenção de fármacos antimicobacterianos que sejam técnica e economicamente acessíveis e a otimização das técnicas existentes consistem em estratégias de grande importância em países em desenvolvimento onde os altos índices de incidência e prevalência estão diretamente relacionados à falta de recursos. Dentre os vários métodos de obtenção de (+)-2,2\'-(etilenodiimino)di-1-butanol, etambutol, a separação dos enantiômeros do (±)-2-amino-1-butanol com (+)-ácido tartárico seguida de condensação com dihaloetano apresenta-se como uma metodologia que atende aos requisitos anteriormente citados. Assim, efetuou-se neste trabalho, a otimização da resolução do 2-aminobutanol racêmico por formação de sais diastereoméricos neutros, (+)-bis-tartaratos de (+) e (-)-2-amino-1-butanol, seguida de separação por cristalização preferencial do sal contendo o isômero dextrógiro, precursor na síntese do etambutol. Pela formação de sais neutros elevou-se o rendimento da resolução em comparação aos resultados citados em literatura obtidos pela formação de sais ácidos em 63%, obtendo-se (+)-2-amino-1-butanol com elevada pureza química e enantiomérica. / The emergence of M. tuberculosis strains resistant to isoniazid, the main drug in tuberculosis treatment, has raised renewed interest in second choice drugs, like ethambutol. Researching into technical and economicaly accessible synthesis of antimycobacterial drugs and improving on existing ones is of great importance in developing countries where the rising of tuberculosis incidence and prevalence is related to the lack of resourses and inadequate control methods. Among various methods of preparation of (+)-2,2\'-(ethylenediimino)di-1-butanol -ethambutol-, resolution of (±)-2-amino-1-butanol with L-(+)-tartaric acid, followed by condensation to ethylene dichloride, consists in a procedure that is in accordance with these previous requirements. Resolution of racemic 2-aminobutanol was optimized, by diastereomeric neutral salts formation followed by preferential crystallization of the diastereomer containing the dextro isomer of 2-amino-1-butanol. This method resulted in yields 63% higher than resolutions performed by hemitartrates formation, and resulted in (+)-2-amino-1-butanol with high chemical and enantiomeric purity.

A emergência de cepas resistentes à isoniazida, principal fármaco utilizado no tratamento da tuberculose, tem causado renovado interesse nos tuberculostáticos denominados de \"segunda escolha\", dentre estes, o etambutol. O desenvolvimento de metodologias de obtenção de fármacos antimicobacterianos que sejam técnica e economicamente acessíveis e a otimização das técnicas existentes consistem em estratégias de grande importância em países em desenvolvimento onde os altos índices de incidência e prevalência estão diretamente relacionados à falta de recursos. Dentre os vários métodos de obtenção de (+)-2,2\'-(etilenodiimino)di-1-butanol, etambutol, a separação dos enantiômeros do (±)-2-amino-1-butanol com (+)-ácido tartárico seguida de condensação com dihaloetano apresenta-se como uma metodologia que atende aos requisitos anteriormente citados. Assim, efetuou-se neste trabalho, a otimização da resolução do 2-aminobutanol racêmico por formação de sais diastereoméricos neutros, (+)-bis-tartaratos de (+) e (-)-2-amino-1-butanol, seguida de separação por cristalização preferencial do sal contendo o isômero dextrógiro, precursor na síntese do etambutol. Pela formação de sais neutros elevou-se o rendimento da resolução em comparação aos resultados citados em literatura obtidos pela formação de sais ácidos em 63%, obtendo-se (+)-2-amino-1-butanol com elevada pureza química e enantiomérica. / The emergence of M. tuberculosis strains resistant to isoniazid, the main drug in tuberculosis treatment, has raised renewed interest in second choice drugs, like ethambutol. Researching into technical and economicaly accessible synthesis of antimycobacterial drugs and improving on existing ones is of great importance in developing countries where the rising of tuberculosis incidence and prevalence is related to the lack of resourses and inadequate control methods. Among various methods of preparation of (+)-2,2\'-(ethylenediimino)di-1-butanol -ethambutol-, resolution of (±)-2-amino-1-butanol with L-(+)-tartaric acid, followed by condensation to ethylene dichloride, consists in a procedure that is in accordance with these previous requirements. Resolution of racemic 2-aminobutanol was optimized, by diastereomeric neutral salts formation followed by preferential crystallization of the diastereomer containing the dextro isomer of 2-amino-1-butanol. This method resulted in yields 63% higher than resolutions performed by hemitartrates formation, and resulted in (+)-2-amino-1-butanol with high chemical and enantiomeric purity.

A capsaicina é um componente pungente das pimentas do gênero capsicum que possui atividade antitumoral. Na busca por compostos antineoplásicos mais eficazes e seletivos em relação aos disponíveis atualmente, foi desenvolvido um análogo sulfonamídico sintético da capsaicina, o RPF101, que apresentou atividade citotóxica superior em linhagens de adenocarcinoma de mama. Face ao exposto, o objetivo deste trabalho foi otimizar a atividade do RPF101 a partir da síntese de análogos sulfonil-hidrazônicos planejados por bioisosterismo. Treze análogos foram sintetizados em três etapas, baseando-se na reação entre cloreto de sulfonila e hidrato de hidrazina para obtenção do intermediário sulfonil-hidrazida; oxidação do álcool piperonílico para obtenção do piperonal; e reação de adição nucleofílica entre sulfonil-hidrazida e piperonal ou vanilina, que apresentaram rendimentos entre 23 e 85%. Os compostos foram caracterizados por metodologias de RMN 1H/13C, faixa de fusão e análise elementar e avaliados quanto sua capacidade citotóxica em células de adenocarcinoma de mama (MDA-MB-231 e MCF-7) pelo método do MTT. Dois análogos mostraram-se ativos nas duas linhagens, dos quais o mais promissor, RPF906 (IC50 em MDA-MB-231 = 104,6 µM) foi submetido a estudos de elucidação mecanística, onde observou-se indução de apoptose, causando interrupção do ciclo celular na fase G0/G1. Os resultados obtidos mostraram que o grupo benzodioxol favorece a atividade biológica quando comparado ao grupo metilcatecol. Estudos de modelagem molecular sugerem que uma maior hidrofilicidade esteja relacionada com uma atividade superior. Embora menos ativas que seu protótipo, as sulfonil-hidrazonas apresentaram efeito biológico e mostram-se promissoras no desenvolvimento de compostos com potencial antitumoral. Novas modificações moleculares devem ser planejadas com o intuito de otimizar a atividade e seletividade destes compostos. / Capsaicin is a primary pungent compound in red peppers, which has antitumor activity. In view of demand for more selective and less toxic anticancer agents, our group reported a synthetic sulfonamide capsaicin-like analogue, RPF101, which presents higher cytotoxicity in adenocarcinoma cell line than its prototype. Thus, the aim of this work is to optimize RPF101 activity by the synthesis of sulfonylhydrazone analogues, using the bioisosterism as molecular modification strategy. Thirteen analogues were synthesized in three reaction steps: oxidation of piperonyl alcohol to the piperonyl aldehyde; nucleophilic substitution reaction between sulfonyl chloride and hydrazine hydrate to obtain the intermediate sulfonylhydrazide; nucleophilic addition reaction between sulfonylhydrazide and piperonal of vanilin to obtain sulfonylhydrazones, which showed yields between 23 and 85%. All compounds were characterized by NMR 1H/13C, melting point and elemental analisys and evaluated for their cytotoxic activity in breast tumor cell lines (MDA-MB-231 and MCF-7). Two analogues showed cytotoxic effect although RPF906 (IC50 in MDA-MB-231= 104.6 µM) had been the most promising and was further evaluated about its mechanistic properties. This compound induced apoptosis and cell cycle arrest at the G0/G1 phase. Results showed that the introduction of benzodioxol group increases cytotoxicity. Molecular modeling studies suggests that superior hydrophilicity is related to superior activity. Sulfonyl-hydrazone analogues were less cytotoxic than their prototype, but they are still promising compounds. Molecular modifications strategies should be done to optimize the activity and selectivity of these compounds.