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Publicação
Development of a novel macrocyclic compound with in vitro antifungal activity
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Resumo(s)
Invasive candidiasis has become a major global health concern in the past years, due to both the lack of effective systemic antifungals with low drawbacks and the increasing number of multi-drug resistant yeasts. Macrocyclic compounds have been identified as key-points in the correct functioning of a variety of fundamental biological systems; as well have shown highly favourable drug-like proprieties. Thus, in the last decades, macrocyclic scaffold-based pharmaceuticals have been developed for a diversity of medical applications. In this work, a novel macrocycle with in vitro activity against the Candida genus was developed, the dioxo-[14]aneN3S (1-thia-4,8,12-triaza cyclotetradecane-3,13-dione).
Dioxo-[14]aneN3S was synthesised by reacting dimethyl thiodiglycolate with dipropylenetriamine in a large excess of dry methanol at 40 ºC under nitrogen atmosphere for 9 days, and then purified by column chromatography (η = 76.8%). This procedure was based on Tabushi’s method for macrocyclisation and the introduced improvements increased the yield up to four fold comparatively to other macrocycles obtained by the non-modified methodology. The chemical structure and purity were confirmed by FT-IR, 1D/2D NMR and ESI-MS techniques.
The acid-base behaviour of dioxo-[14]aneN3S in aqueous solution was studied by potentiometry and 1H NMR spectroscopy. Despite this compound has three ionisable centres, only one value of protonation constant was determined in the adopted experimental conditions (log〖K_1^H 〗 = 9.43), corresponding to the protonation of the amine group. Moreover, for pH values below 8, the single-charged monoprotonated species (HL+) is the major form of dioxo-[14]aneN3S, which means that, according to the pH-partition hypothesis, this compound displays an unfavourable acid-base profile for oral administration, but good characteristics for parenteral formulation.
The antifungal activity of dioxo-[14]aneN3S was evaluated in vitro against clinical isolates of multi-drug resistant Candida yeasts by broth microdilution method, according to the CLSI M27-A3 guidelines. By comparison with the reference antifungal fluconazole, dioxo-[14]aneN3S shows higher activity against several species from the Candida genus, which means that it has the potential to be developed as a promising new antinfungal agent.
A candidíase invasiva tem vindo a tornar-se num problema de saúde mundial cada vez mais preocupante ao longo dos últimos anos, não só devido à falta de antifúngicos que apresentem elevada eficácia sistémica com reduzidos efeitos secundários, mas também ao aumento da prevalência de estirpes multirresistentes aos fármacos convencionais. Os compostos macrocíclicos desempenham um papel fulcral no correto funcionamento de uma grande variedade de sistemas biológicos, bem como apresentam propriedades biofarmacológicas muito promissoras. Deste modo, ao longo das últimas décadas, um número crescente de fármacos macrocíclicos tem vindo a ser desenvolvido para as mais variadas aplicações médicas. Neste trabalho, um novo macrociclo com actividade in vitro contra leveduras do género Candida foi desenvolvido, o dioxo-[14]anoN3S (1-tia-4,8,12-triazaciclotetradecano-3,13-diona). O dioxo-[14]anoN3S foi sintetizado através da reação entre dipropilenotriamina e tiodiglicolato de dimetilo num grande excesso de metanol seco, durante 9 dias a 40ºC sob azoto, e de seguida foi purificado por cromatografia em coluna (η = 76.8%). Este procedimento baseou-se no método de Tabushi, ao qual se introduziram algumas modificações que permitiram aumentar o rendimento da reação até quatro vezes comparativamente a outros macrociclos obtidos pela mesma metodologia. A estrutura química e o grau de pureza do composto foram avaliados por IV, RMN 1D/2D e EM. O comportamento ácido-base do dioxo-[14]anoN3S em solução aquosa foi estudado por potenciometria e por RMN de 1H. Apesar do composto possuir três grupos ionizáveis, apenas foi possível determinar uma constante nas condições experimentais adotadas (log〖K_1^H 〗 = 9,43), que corresponde à protonação da função amina. Verificou-se assim que, para valores de pH inferiores a 8, o macrociclo encontra-se maioritariamente na forma protonada, o que é sugestivo, de acordo com a hipótese da partição segundo o pH, de que a sua administração por via parentérica está favorecida face à via oral. A atividade antifúngica do dioxo-[14]anoN3S foi avaliada in vitro contra isolados clínicos de estirpes multirresistentes do género Candida, pelo método da microdiluição de acordo com as normas M27-A3 do CLSI. Por comparação com o antifúngico de referência fluconazol, o macrociclo apresenta uma maior atividade contra várias espécies de Candida, o que lhe confere potencial para vir a ser desenvolvido como um novo fármaco antifúngico.
A candidíase invasiva tem vindo a tornar-se num problema de saúde mundial cada vez mais preocupante ao longo dos últimos anos, não só devido à falta de antifúngicos que apresentem elevada eficácia sistémica com reduzidos efeitos secundários, mas também ao aumento da prevalência de estirpes multirresistentes aos fármacos convencionais. Os compostos macrocíclicos desempenham um papel fulcral no correto funcionamento de uma grande variedade de sistemas biológicos, bem como apresentam propriedades biofarmacológicas muito promissoras. Deste modo, ao longo das últimas décadas, um número crescente de fármacos macrocíclicos tem vindo a ser desenvolvido para as mais variadas aplicações médicas. Neste trabalho, um novo macrociclo com actividade in vitro contra leveduras do género Candida foi desenvolvido, o dioxo-[14]anoN3S (1-tia-4,8,12-triazaciclotetradecano-3,13-diona). O dioxo-[14]anoN3S foi sintetizado através da reação entre dipropilenotriamina e tiodiglicolato de dimetilo num grande excesso de metanol seco, durante 9 dias a 40ºC sob azoto, e de seguida foi purificado por cromatografia em coluna (η = 76.8%). Este procedimento baseou-se no método de Tabushi, ao qual se introduziram algumas modificações que permitiram aumentar o rendimento da reação até quatro vezes comparativamente a outros macrociclos obtidos pela mesma metodologia. A estrutura química e o grau de pureza do composto foram avaliados por IV, RMN 1D/2D e EM. O comportamento ácido-base do dioxo-[14]anoN3S em solução aquosa foi estudado por potenciometria e por RMN de 1H. Apesar do composto possuir três grupos ionizáveis, apenas foi possível determinar uma constante nas condições experimentais adotadas (log〖K_1^H 〗 = 9,43), que corresponde à protonação da função amina. Verificou-se assim que, para valores de pH inferiores a 8, o macrociclo encontra-se maioritariamente na forma protonada, o que é sugestivo, de acordo com a hipótese da partição segundo o pH, de que a sua administração por via parentérica está favorecida face à via oral. A atividade antifúngica do dioxo-[14]anoN3S foi avaliada in vitro contra isolados clínicos de estirpes multirresistentes do género Candida, pelo método da microdiluição de acordo com as normas M27-A3 do CLSI. Por comparação com o antifúngico de referência fluconazol, o macrociclo apresenta uma maior atividade contra várias espécies de Candida, o que lhe confere potencial para vir a ser desenvolvido como um novo fármaco antifúngico.
Descrição
Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016
Palavras-chave
Dioxo-thia-triaza macrocycles NMR/ IR/ MS techniques Potentiometry Invasive candidiasis Mestrado Integrado - 2016