New stimuli-responsive diazaborines

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cavadas, Rafaela Alexandra Nunes
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/63173
Resumo: Tese de mestrado, Química Medicinal e Biofarmacêutica, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.
id RCAP_4ace03ea3b70286db5fc583a5863517c
oai_identifier_str oai:repositorio.ul.pt:10451/63173
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling New stimuli-responsive diazaborinesCancerROS-responsive drug deliveryCyanamidesBoronic acidsDiazaborinesTeses de mestrado - 2022Ciências da SaúdeTese de mestrado, Química Medicinal e Biofarmacêutica, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.Cancro é um problema de saúde global, representando a segunda principal causa de morte no mundo. A forma mais eficaz de tratamento resulta da combinação de cirurgia, radioterapia e quimioterapia. No entanto, a baixa selectividade e consequentes efeitos secundários de fármacos anticancerígenos ainda é uma das principais dificuldades da terapia para o cancro. Para lidar com esta situação, uma estratégia que tem sido utilizada consiste em direcionar os fármacos para o microambiente tumoral com base nas diferenças existentes entre células saudáveis e células cancerígenas. Uma das diferenças características é o aumento do nível de espécies reativas de oxigénio (ROS) em células cancerígenas devido ao aumento da atividade metabólica. Neste contexto, pretende-se desenvolver um sistema de libertação de fármacos responsivo a ROS, de modo a aumentar a seletividade do fármaco selecionado. Sabe se que os ácidos borónicos podem oxidar ao álcool correspondente na presença de ROS. Por outro lado, cianamidas têm a capacidade de reagir com grupos tióis, formando uma isotioureia. No entanto, para aplicações terapêuticas ambos os grupos funcionais beneficiariam de um aumento de estabilidade. Diazaborinas são heterociclos de B-N geralmente obtidos através de uma reação entre hidrazinas e aril aldeídos ou cetonas com um ácido borónico na posição ortho. Estes compostos têm sido utilizados como uma estratégia para estabilizar os ácidos borónicos, mantendo a sua reatividade com as espécies reativas de oxigénio mas evitando a sua oxidação antecipada antes de chegarem até às células cancerígenas. Neste trabalho, estudou-se uma nova abordagem para a obtenção destes heterociclos, através da reação entre um reagente contendo um tiol e uma aril cianamida com um ácido borónico na posição ortho. Pretende-se que a reação entre o tiol e a cianamida permita a estabilização do ácido borónico e da ligação isotioureia através da formação do heterociclo, resultante da ligação B-N. Deste modo, ambiciona-se uma oxidação controlada da diazaborina como resposta a um estímulo (elevado nível de ROS), limitando a libertação do fármaco a células cancerígenas. Foram explorados dois reagentes com tiol: aminoácido cisteína e tiofenol. Ambas as estratégias incluem o desenvolvimento de um espaçador clivável por estímulo, baseado em fenol ou em tiofenol, respetivamente. No caso da reação com a cisteína, pretende-se uma reação de bioconjugação de modo a obter um bioconjugado com um péptido que permita aumentar o direcionamento para células cancerígenas. Em ambas as estratégias, pretende-se que o grupo hidroxil fenólico resultante da oxidação da diazaborina desencadeie um processo espontâneo de 1,6-eliminação, permitindo a libertação de determinado fármaco. Em primeiro lugar, foi necessário sintetizar a aril cianamida com o ácido borónico em posição ortho, o que foi conseguido através de um único passo com uma substituição nucleofílica. Verificou-se, por LC-MS, a presença de duas bandas no cromatograma, ambas correspondentes à massa do produto, sugerindo que esta molécula existe em duas formas diferentes. Ambos os reagentes (cisteína e tiofenol) permitiram a formação do heterociclo, o que foi confirmado por espetrometria de massa de baixa e alta resolução. Cálculos prévios de DFT indicam que o grupo amina da cisteína é importante na desprotonação do grupo tiol, o que sugere que pode existir seletividade para cisteína N-terminal. Esta seletividade foi confimada, pela estudante de doutoramento Rita Padanha, utilizando os péptidos CysGlyGlyGlyCysGlyGly-Bombesin e GV-1001 como modelos de péptido com e sem cisteína N-terminal, respetivamente. No entanto, ao contrário do que se verifica para a reação com cisteína, a formação da diazaborina ocorreu com todos os tiofenóis utilizados com diferentes substituintes, mesmo na ausência de um grupo amina adjacente. Estes resultados indicam que, como esperado, o tiol do tiofenol é mais acídico do que na cisteína e, por isso, não requer a presença de um grupo amina adjacente para favorecer a sua desprotonação. Ambas as diazaborinas foram isoladas por HPLC semipreparativo, com um rendimento de 10 % no caso da diazaborina resultante da reação com cisteína. Durante o isolamento das diazaborinas, verificou-se que a reação não foi completa devido à presença de material de partida. Para além disso, foi possível verificar que no caso da reação com a cisteína houve a formação de um produto secundário (tiazolidina) e que a degradação da diazaborina tanto pode dever-se à hidrólise da tioureia como à β-eliminação do tiolato. No caso da reação com o tiofenol, existe a possibilidade de formação precoce do produto de oxidação. Realizaram-se estudos de cinética, por HPLC, para a formação da diazaborina na presença de tiofenol. No ensaios iniciais os reagentes encontravam-se de um para um em acetato de amónio 20 mM a pH 7.4. Durante estes estudos não houve o aparecimento de nenhuma nova banda no cromatograma que indicasse a formação de um produto. No entanto, a concentração dos materiais de partida diminuiu na mesma proporção, à mesma velocidade (0.007 min-1), indicando que se trata de uma reação de segunda ordem. Para além disso, verificou-se a formação de um precipitado, o que sugere que a reação estava a ocorrer embora o produto o não fosse solúvel nos solventes utilizados. Para estudar a influência do pH, também foram realizados ensaios em acetato de amónio 20 mM a pH 9. Porém, não foi possível obter um gráfico de concentração em função do tempo para calcular a constante de velocidade observada dado que o desaparecimento dos materiais de partidas foi demasiado rápido. Assim, embora este resultado seja um indício de que a reação é mais rápida a um pH mais básico, é necessário repetir estes ensaios a concentrações mais baixas. De seguida, realizaram se ensaios em condições de pseudo-primeira ordem, com excesso de tiofenol, que sugerem, tal como esperado, que uma concentração mais baixa diminui a velocidade da reação. Todavia, para confirmar o resultado obtido e calcular a constante de velocidade de segunda ordem ainda é necessário realizar estes estudos com diferentes concentrações. Com base na observação de precipitado, experimentou-se isolar a diazaborina derivada do tiofenol por precipitação variando a concentração, o pH e o número de equivalentes. Análise por HPLC, RMN e massa de alta resolução confirmaram a presença de produto no precipitado e ausência dos materiais de partida. No entanto, os espetros de RMN indicam que este não se encontrava completamente puro. Sendo, por isso, ainda necessário otimizar o seu isolamento. Para as diazaborinas isoladas, foram realizados estudos de oxidação preliminares numa solução de acetato de amónio 20 mM (pH 7.4) com peróxido de hidrogénio e, para ambas, os espetros obtidos por espetrometria de massa de baixa resolução não mostram a formação do produto direto da oxidação da diazaborina. No entanto, indicam a formação de um produto resultante de uma ciclização intramolecular promovida pelo grupo hidroxilo do produto oxidado, que parece resultar na libertação do reagente de tiol. A síntese do espaçador para a reação com cisteína foi iniciada. A sequência sintética total envolve oito passos, sendo que desses foram realizados os primeiros quatro passos que incluem redução com LiAlH4, proteção de grupo amina com terc butiloxicarbonil, triflação do grupo fenólico e borilação. O desenvolvimento destas estratégias ainda se encontra numa fase inicial, sendo que os próximos passos incluem estudos de estabilidade hidrolítica e na presença de outros tióis. E, para além disso, terminar a síntese dos espaçadores para estudar a libertação de um fármaco tanto na presença de peróxido de hidrogénio como em linhas celulares. No entanto, de um modo geral, este trabalho, através da prova de conceito, realça o potencial de as cianamidas poderem ser usadas para libertação de fármacos através da reação com grupos tióis para obter um heterociclo diazaborina responsivo a espécies reativas de oxigénio.Drug selectivity is still one of the main problems of cancer therapy. One possible strategy is to target the tumor microenvironment based on differences between healthy and cancer cells. It is well known that cancer cells have higher levels of reactive oxygen species, and thus, this work aims to develop a ROS-responsive drug delivery system, using a boron functionality as a ROS-responsive moiety. Diazaborines are B-N heterocycles that are mainly developed to avoid boronic acid off-target oxidation while still maintaining their reactivity in the presence of the desired stimulus. A new approach is being studied to obtain diazaborines by reacting a thiol-containing reagent with an aryl cyanamide with a boronic acid in the ortho position. Two different thiol-containing reagents were explored: cysteine residue and thiophenol, envisioning the development of two different self-immolative linkers, either phenol or thiophenol-based, respectively. Both thiol-containing reagents enabled the formation of diazaborine, which was confirmed by low-resolution and high-resolution mass spectrometry. Both heterocycles were isolated using semipreparative HPLC, with a 10 % yield for the diazaborine with cysteine. Kinetic studies, using HPLC analysis, were done for the formation of the thiophenol-derived diazaborine, which indicated that higher concentrations and a more basic pH favor the reaction. Preliminary oxidation studies were done in ammonium acetate 20 mM (pH 7.4) with hydrogen peroxide and low-resolution mass spectra indicated that the product observed for both diazaborines was the product resulting from intramolecular cyclization after diazaborine oxidation. Overall, this work provides proof-of-concept studies that highlight the potential of cyanamides to be used for targeted drug delivery by reacting with thiol groups to obtain a ROS-responsive diazaborine heterocycle.Faculdade de Farmácia - UL e Góis Lab.Góis, Pedro Miguel PimentaRepositório da Universidade de LisboaCavadas, Rafaela Alexandra Nunes2022-11-162022-10-282025-11-16T00:00:00Z2022-11-16T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/63173TID:203198794enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T01:18:50Zoai:repositorio.ul.pt:10451/63173Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:14:23.731425Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv New stimuli-responsive diazaborines
title New stimuli-responsive diazaborines
spellingShingle New stimuli-responsive diazaborines
Cavadas, Rafaela Alexandra Nunes
Cancer
ROS-responsive drug delivery
Cyanamides
Boronic acids
Diazaborines
Teses de mestrado - 2022
Ciências da Saúde
title_short New stimuli-responsive diazaborines
title_full New stimuli-responsive diazaborines
title_fullStr New stimuli-responsive diazaborines
title_full_unstemmed New stimuli-responsive diazaborines
title_sort New stimuli-responsive diazaborines
author Cavadas, Rafaela Alexandra Nunes
author_facet Cavadas, Rafaela Alexandra Nunes
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Góis, Pedro Miguel Pimenta
Repositório da Universidade de Lisboa
dc.contributor.author.fl_str_mv Cavadas, Rafaela Alexandra Nunes
dc.subject.por.fl_str_mv Cancer
ROS-responsive drug delivery
Cyanamides
Boronic acids
Diazaborines
Teses de mestrado - 2022
Ciências da Saúde
topic Cancer
ROS-responsive drug delivery
Cyanamides
Boronic acids
Diazaborines
Teses de mestrado - 2022
Ciências da Saúde
description Tese de mestrado, Química Medicinal e Biofarmacêutica, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-11-16
2022-10-28
2022-11-16T00:00:00Z
2025-11-16T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10451/63173
TID:203198794
url http://hdl.handle.net/10451/63173
identifier_str_mv TID:203198794
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
eu_rights_str_mv embargoedAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799137796986765312

Registros relacionados