Estudo de síntese e estabilidades química e enzimática de fármaco dirigido dendrimérico potencialmente ativo em doença de Chagas / Synthesis, chemical and enzymatic stability studies of targeted dendrimer potentially active in Chagas disease

A doença de Chagas representa um problema de saúde pública em muitos países e regiões. O tratamento consiste em fármacos tóxicos, com eficácia discutível, principalmente, na fase crônica da doença. Assim, faz-se necessário o planejamento de novos quimioterápicos, mais seguros e eficazes. Os dendrímeros são novas arquiteturas moleculares formadas por um foco central e ramificações partindo desse foco. Apresentam diversas aplicações biológicas como, por exemplo, atuar como transportadores de fármacos. Face ao exposto, o objetivo deste trabalho foi o estudo de condições para ligar o ácido anacárdico (AA) em derivado dendrimérico com potencial ação na doença de Chagas, o qual tem como foco central o ácido succínico (AS) e ramificações compostas por arginina (Arg) e lisina (Lys). Sabe-se que a cruzaína, uma cisteíno-protease do T. cruzi, catalisa a hidrólise de ligação peptídica entre lisina e arginina. A síntese dos compostos em fase sólida forneceu os derivados brutos: (1) pró-fármaco AA-K-R-NH2 e (2) G.05 AA-K(AS)-R-NH2, que foram purificados e caracterizados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência e espectrometria de massas. Os compostos purificados AA-K-R-NH2 e AA-K(AS)-R-NH2 apresentaram rendimentos de 34% e 47%, com pureza de 88% e 98%, respectivamente. Os resultados dos experimentos enzimáticos utilizando o AA-K-R-NH2 não foram conclusivos. Acredita-se que a baixa solubilidade e/ou baixa concentração podem ter contribuído para tal. Já na estabilidade química em pH 7,4 (que simula pH sanguíneo), pH 1,2 (que simula pH estomacal) e pH 8,5 (que simula pH intestinal), observou-se que o AA-K(AS)-R-NH2 foi estável durante as 24 h de ensaio. Estes últimos resultados são interessantes, pois espera-se que o pró-fármaco dendrimérico alcance o T. cruzi estruturalmente integro, sofrendo hidrólise e liberação do composto ativo no interior do parasita

Chagas disease is a public health problem in many countries and regions. The treatment consists of toxic drugs, with debatable efficacy, mainly, in the chronic phase of the disease. Thus, it is necessary to plan new chemotherapeutics, safer and more effective than those drugs. Dendrimers are new molecular architectures composed by a central focus and branching from that focus. They present several biological applications, such as acting as drug carriers. Thereby, the goal of this work was the study of conditions to bind anacardic acid (AA) in a dendrimeric derivative with potential action in Chagas disease, which was composed by a central focus of succinic acid (AS) and branches of arginine (Arg) and lysine (Lys). Cruzain, a T. cruzi cysteine protease, is known to catalyze the peptide-binding hydrolysis between lysine and arginine. Synthesis of the solid phase compounds provided the crude derivatives: (1) prodrug AA-KR-NH2 and (2) G.05 AA-K(AS)-R-NH2, which were purified and characterized by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and mass spectrometry. The purified AA-K-R-NH2 and AA-K(AS)-R-NH2 compounds showed yields of 34% and 47%, with purity of 88% and 98% respectively. The results of the enzymatic experiments using AA-K-R-NH2 were not conclusive. It is believed that the low solubility and/or low concentration may have contributed for this. On the chemical stability at pH 7.4 (which simulates blood pH), pH 1.2 (which simulates stomach pH) and pH 8.5 (which simulates intestinal pH), it was observed that AA-K(AS)R-NH2 was stable for 24 hours. These latter results are interesting because the dendrimeric prodrug is expected to reach structurally integral T. cruzi, undergoing hydrolysis and release of the active compound within the parasite

Nitric oxide releasing-dendrimers: an overview

Platforms able to storage, release or scavenge NO in a controlled and specific manner is interesting for biological applications. Among the possible matrices for these purposes, dendrimers are excellent candidates for that. These molecules have been used as drug delivery systems and exhibit interesting properties, like the possibility to perform chemical modifications on dendrimers surface, the capacity of storage high concentrations of compounds of interest in the same molecule and the ability to improve the solubility and the biocompatibility of the compounds bonded to it. This review emphasizes the recent progress in the development and in the biological applications of different NO-releasing dendrimers and the nitric oxide release pathways in these compounds.

Plataformas capazes de armazenar, liberar ou capturar NO de forma controlada e específica são de grande interesse tendo-se em vista aplicações biológicas. Dentre as possíveis matrizes que podem ser utilizadas para esse fim, os dendrímeros são excelentes candidatos. Essas moléculas têm sido empregadas em sistemas para o transporte de fármacos e apresentam propriedades interessantes tais como a possibilidade de modificações químicas em sua superfície, a capacidade de estocar altas concentrações de compostos de interesse em uma só molécula e a possibilidade de aumentar a solubilidade e a biocompatibilidade dos compostos a eles ligados. Esta revisão enfatiza os recentes avanços no desenvolvimento e nas aplicações biológicas de diferentes dendrímeros liberadores de NO e a forma em que o óxido nítrico é liberado nesses compostos.

Dendrimers as anti-inflammatory agents

Dendrimers constitute an intriguing class of macromolecules which find applications in a variety of areas including biology. These hyperbranched macromolecules with tailored backbone and surface groups have been extensively investigated as nanocarriers for gene and drug delivery, by molecular encapsulation or covalent conjugation. Dendrimers have provided an excellent platform to develop multivalent and multifunctional nanoconjugates incorporating a variety of functional groups including drugs which are known to be anti-inflammatory agents. Recently, dendrimers have been shown to possess anti-inflammatory properties themselves. This unexpected and intriguing discovery has provided an additional impetus in designing novel active pharmaceutical agents. In this review, we highlight some of the recent developments in the field of dendrimers as nanoscale anti-inflammatory agents.

Dendrímeros constituem uma classe intrigante de macromoléculas que apresentam aplicações em diversas áreas incluindo biologia. Essas macromoléculas extremamente ramificadas com esqueleto planejado e grupos de superfície foram extensivamente investigadas como nanotransportadores de genes e de fármacos, por encapsulamento molecular ou conjugação covalente. Dendrímeros têm proporcionado uma plataforma excelente de desenvolvimento nanoconjugados multivalentes e multifuncionais incorporando uma variedade de grupos funcionais, incluindo fármacos que são conhecidos por atuarem agentes antiinflamatórios. Recentemente, os dendrímeros mostraram propriedades antiinflamatórias. Esta inesperada e intrigante descoberta tem proporcionado um impulso adicional no planejamento de novos agente farmacêuticos ativos. Nesta revisão, nós destacamos alguns dos desenvolvimentos recentes no campo dos dendrímeros como agentes antiinflamatórios em nanoescala.

From dendrimers to fractal polymers and beyond

The advent of dendritic chemistry has facilitated materials research by allowing precise control of functional component placement in macromolecular architecture. The iterative synthetic protocols used for dendrimer construction were developed based on the desire to craft highly branched, high molecular weight, molecules with exact mass and tailored functionality. Arborols, inspired by trees and precursors of the utilitarian macromolecules known as dendrimers today, were the first examples to employ predesigned, 1 → 3 C-branched, building blocks; physical characteristics of the arborols, including their globular shapes, excellent solubilities, and demonstrated aggregation, combined to reveal the inherent supramolecular potential (e.g., the unimolecular micelle) of these unique species. The architecture that is a characteristic of dendritic materials also exhibits fractal qualities based on self-similar, repetitive, branched frameworks. Thus, the fractal design and supramolecular aspects of these constructs are suggestive of a larger field of fractal materials that incorporates repeating geometries and are derived by complementary building block recognition and assembly. Use of terpyridine-M2+-terpyridine (where, M = Ru, Zn, Fe, etc) connectivity in concert with mathematical algorithms, such as forms the basis for the Seirpinski gasket, has allowed the beginning exploration of fractal materials construction. The propensity of the fractal molecules to self-assemble into higher order architectures adds another dimension to this new arena of materials and composite construction.

O advento da química dendrítica tem facilitado a pesquisa de materiais por permitir o controle preciso do posicionamento do componente funcional na arquitetura macromolecular. Os protocolos sintéticos iterativos usados para construção dos dendrímeros foram desenvolvidos baseados no desejo de elaborar moléculas extremamente ramificadas, com alta massa molecular, massa exata e funcionalidade planejada. Arborols, inspirados em árvores e precursores de macromoléculas utilitárias, conhecidas hoje como dendrímeros, foram os primeiros exemplos a empregar blocos de construção de ramificação-C 1→3; Características físicas dos Arborols, incluindo a sua forma globular, excelente solubilidade, e agregação, combinam-se para revelar o potencial supramolecular inerente (isto é, a micela unimolecular) destas espécies únicas. A arquitetura que é característica dos materiais dendríticos também exibe qualidades fractais com base em estruturas repetitivas, ramificadas e auto-similares. Assim, o design fractal e os aspectos supramoleculares destas construções são sugestivas de um campo maior de materiais fractais que incorporam geometrias repetidas. O uso de terpiridina-M2+-terpiridina (onde, M = Ru, Zn, Fe, etc) em conjunto com algoritmos matemáticos tais como as formas da base do Triângulo de Seirpinski, tem permitido o início da exploração da construção de materiais fractais. A propensão da auto-criação de moléculas fractais para arquiteturas de ordem superior adiciona outra dimensão para essa nova arena de materiais e construção de compostos.