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A medida que aumenta la esperanza de vida aparecen nuevos retos en la medicina que requieren tratamientos más complejos capaces de mejorar la solubilidad de los medicamentos, superar barreras biológicas y, desarrollar formulaciones más eficientes y de acción más prolongada. El uso de dendrímeros ha supuesto un importante avance debido a su gran potencial. Por si solos pueden usarse como sistemas de transporte o unidos a otras moléculas, formar parte de sistemas más complejos como micelas o vesículas. Esta tesis doctoral se centrará en la síntesis de dendrímeros y copolímeros de bloque dendrítico, así como en la preparación y caracterización de nanosistemas dendríticos, la encapsulación de fármacos o biomoléculas y el estudio in vitro e in vivo de sus propiedades.

Los inmunoensayos empleados para el diagnóstico in vitro de alergias a antibióticos betalactámicos actualmente presentan una limitada sensibilidad y pobre especificidad, además de no estar disponibles de forma comercial para todos los antibióticos implicados en procesos alérgicos. En este trabajo, se han diseñado nanopartículas de sílica altamente funcionalizadas con dendrímeros y conjugadas con amoxicilina y bencilpenicilina con objeto de mejorar el diagnóstico clínico in vitro de alergia a estos antibióticos. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Las Reacciones Adversas a Fármacos (RAF) constituyen actualmente un problema sanitario importante debido al gran desconocimiento sobre los mecanismos por los que se desencadenan, lo que se traduce en una ausencia de pruebas diagnósticas suficientemente sensibles y específicas para su diagnóstico. Este problema se ha manifestado en numerosos foros científicos, existiendo un acuerdo unánime entre todas las partes interesadas en este problema (academia, industria, asociaciones de pacientes) para el desarrollo de iniciativas encaminadas a resolver dichas limitaciones. Actualmente nos enfrentamos a dos grandes problemas a la hora de abordar el estudio de los aspectos relacionados con la respuesta inmune (los procesos de reacción adversa a antígenos hapténicos -proceso alérgico- y en particular a fármacos): i) menor sensibilidad de los métodos diagnósticos in vivo e in vitro que obliga a identificar las nuevas estructuras hapténicas que inducen las reacciones, y ii) una retirada de los kits comerciales habiendo dejado un vacío que debe ser solucionado. El grupo de investigación en el que se ha realizado este trabajo de tesis doctoral, ha desarrollado una investigación focalizada en dos objetivos básicos: i) disponer de una herramienta que nos permita estudiar el proceso de reconocimiento molecular antígeno-anticuerpo responsable de las reacciones alérgicas a fármacos; ii) desarrollar test in vitro para la detección de las reacciones alérgicas a fármacos. En base a todos los resultados prometedores obtenidos a lo largo de la trayectoria de investigación del grupo, en esta tesis se ha desarrollado una nueva línea de investigación. Esta se sustenta en el estudio de la síntesis de partículas de sílice como soporte sólido para los nano-conjugados desarrollados previamente dendrímero-hapteno, en los test in vitro utilizados actualmente para el diagnóstico de reacciones adversas a fármacos.

La estructura ramificada y la elevada multivalencia que presentan los dendrímeros los convierten en excelentes compuestos con potenciales aplicaciones en el campo de la biomedicina. En concreto, los dendrímeros con grupos amino terminales han resultado ser una herramienta muy útil en este campo gracias a la gran versatilidad que presentan. Nuestro grupo de investigación tiene una gran experiencia en el diseño y síntesis de dendrímeros amino-terminales [1]. La inserción de estas unidades dendriméricas en complejos luminiscentes nos ha permitido obtener macromoléculas con excelentes propiedades como biomarcadores [2]. Además, la modificación superficial de implantes orales de titanio con este tipo de estructuras ha contribuido a mejorar la biocompatibilidad de los mismos [3]. En esta comunicación presentamos una nueva familia de dendrímeros de poliamida amino-terminales. Su diseño implica una mayor separación entre los grupos terminales, generando así estructuras con menor congestión estérica. La metodología sintética se basa en procedimientos bien establecidos, utilizando reactivos sencillos y económicos, con rendimientos superiores al 90%, en escala de gramos y evitando procedimientos de purificación tediosos [4]

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-11-08T13:13:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elan Gonçalves Costa - 2021 - Completo.pdf: 7393071 bytes, checksum: aa57f441f2a4b30ac025befea5b7e392 (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-08T13:13:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elan Gonçalves Costa - 2021 - Completo.pdf: 7393071 bytes, checksum: aa57f441f2a4b30ac025befea5b7e392 (MD5) Previous issue date: 2021-05-11 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this work, the focus of the studies is on the dendrimers known as PAMAM, whose applications range from drug elution to molecular encapsulation and gene therapy, and from building blocks for nanostructures to micelles as decontamination agents. This work develops some methods that replace those originally used in the PyPolyBuilder pro- gram, aiming to decrease the execution time and improve the molecules generated at the end of the program, making them larger and with a more spherical shape. To develop the methods, the simulations were performed using PAMAM. First, the method that genera- tes the Z-matrix has been improved. This method was the computational bottleneck of the program and because it was one of the early stages of the program, it caused great difficulty in carrying out tests in the following stages. Following, a new fitness function was developed for global optimization. It allows greater control of the shape of the den- drimer that is generated at this stage of the program. And finally, with the intention of improving the individuals generated by global optimization, some of the main evolutio- nary computation algorithms were tested and adjusted in the PAMAM zero generation, namely: Genetic Algorithm (GA), Differential Evolution (DE), Particle Swarm Optimi- zation (PSO) and Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES). Each of the algorithms has its own variety of methods and parameters to be adjusted. To avoid the problem known as “ the curse of dimensionality ”, a random methodology was used in the adjustments, as it does not demand an unreasonably large number of executions and, even so, it guarantees the diversity of individuals in the observed search space. After the algorithms have their parameters and methods adjusted, the top ten are selected and simulated for generations one, two, three, four, five, seven, and ten of PAMAM, so that the best parameters and methods are defined for each algorithm. Thus, the algorithms are compared with each other using the best methods and parameters chosen. GA-based algorithms have the worst results among those observed. The CMA-ES presents the best results for the smaller generations, but it presents memory error in the 10th generation. With the CMA-ES being excluded from the analysis, the DE presents the best results for the younger generations and the PSO presents the best results for the older generations of PAMAM. Neste trabalho, o foco dos estudos está nos dendrímeros conhecidos como PA- MAM, cujas aplicações vão desde eluição de fármacos a encapsulação molecular e terapia gênica, e desde blocos de construção para nanoestruturas até micelas como agentes de descontaminação. Este trabalho desenvolve alguns métodos que substituem os utilizados originalmente no programa PyPolyBuilder, visando diminuir o tempo de execução e melhorar as moléculas geradas ao final do programa, tornando-as maiores e com um formato mais esférico. Para desenvolver os métodos, as simulações foram realizadas usando-se o PAMAM. Primeiramente, o método que gera a matriz-Z foi melhorado. Esse método era o gargalo computacional do programa e, por ser uma das primeiras etapas do mesmo, ocasionava grande dificuldade em se realizar testes nas etapas seguintes. Em sequência, foi desenvolvida uma nova função de aptidão para a otimização global. Ela possibilita um maior controle da forma do dendrímeros que é gerado nessa etapa do programa. E, finalmente, com a intenção de melhorar os indivíduos gerados pela otimização global, alguns dos principais algoritmos de computação evolutiva foram testados e ajustados na geração zero do PAMAM, quais sejam: GA (Genetic Algorithm), DE (Differential Evolution), PSO (Particle Swarm Optimization) e CMA-ES (Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy). Cada um dos algoritmos tem sua própria variedade de métodos e parâmetros a serem ajustados. Para evitar o problema conhecido como “a maldição da dimensionalidade”, uma metodologia aleatória foi utilizada nos ajustes, pois não demanda uma quantidade exageradamente grande de execuções e, ainda assim, garante a diversidade dos indivíduos no espaço de busca observado. Após os algoritmos terem seus parâmetros e métodos ajustados, os dez melhores são selecionados e simulados para as gerações um, dois, três, quatro, cinco, sete e dez do PAMAM, para então os melhores parâmetros e métodos serem definidos para cada algoritmo. Assim, os algoritmos são comparados entre si utilizando-se os melhores métodos e parâmetros escolhidos. Os algoritmos baseados no GA têm os piores resultados entre os observados. A CMA-ES apresenta os melhores resultados para as gerações menores, mas apresenta erro de memória na geração dez. Com a CMA-ES sendo excluída da análise, a DE apresenta os melhores resultados para as gerações menores e o PSO apresenta os melhores para as gerações maiores do PAMAM.

[EN] The selective and sensitive detection of single nucleotide variations is essential for early diagnosis, individualized therapy, and disease prognosis. The SARS-CoV-2 pandemic has highlighted the pressing need to develop reliable, rapid and simple detection methods for mass diagnosis. Likewise, there is a growing demand for genomic biosensors that are selective, multi-analyte and low-cost and allow the detection and identification of certain oncological biomarkers. This doctoral thesis has focused on the development of integrated systems of isothermal amplification, selective hybridization and optical biosensing for detection of point mutations in the PIK3CA, KRAS and BRAF genes associated with colorectal cancer. These predictive biomarkers are related to increased cell proliferation, apoptosis, and resistance to monoclonal antibody treatments (Cetuximab and Panitumumab). Isothermal DNA amplification methods have been explored, as they are particularly suitable for the development of a new generation of diagnostic devices aimed at supporting precision medicine. Specifically, isothermal amplification by recombinase-polymerase (RPA) has been selected as an alternative to detection methods that require unique infrastructures. In addition, its integration with bioanalytical platforms has been investigated, which represents a great advance for the simplification of biorecognition processes and their optical detection. This methodology has presented advantages over other DNA detection systems, in terms of portability and equipment, as well as reduction of test times and the possibility of performing diagnostic tests outside the laboratory. This doctoral thesis, framed in this context, is structured in 4 chapters: In chapter 1 a new variant of recombinase-polymerase amplification is presented, called RPA-blocked, based on the enrichment of minority alleles by introducing a blocking agent. In addition, this research has developed an analytical support consisting of a polycarbonate chip with covalently anchored allele-specific probes.The integration of the method has allowed the development of a portable system for the simultaneous genotyping of mutations in exons 9 and 20 of the PIK3CA gene. in cell lines and tumor tissues of cancer patients. In Chapter 2, the development of a genosensor that incorporates magnetic particles conjugated to allele-specific probes for the concentration and detection of the selective amplification product derived from RPA-blocked is described. With this genosensor, hybridization times and reaction volumes have been reduced. This approach has resulted in a portable and low-cost system for genotyping the KRAS gene applicable to solid tumor samples. Chapters 3 and 4 focus on the development of thermoplastic surfaces for the covalent anchoring of allele-specific probes mediated by dendrimeric molecules, with the aim of increasing the immobilization density. Thus, the covalent anchoring to activated polycarbonate and cycloolefin thermoplastic surfaces of allele-specific probes has been studied, mediated by carboxylic dendrimers through carbodiimide chemistry and by dendrons through the chemoselective reaction of the thiol-ino group. These multiplexed genosensors have allowed the genotyping of the V600 codon of the BRAF gene and the H1047 codon of the PIK3CA gene, in biopsied tissue samples. The research carried out in this thesis has given rise to new methodological contributions of interest based on obtaining integrated biosensor systems. These platforms will contribute to the development of massive diagnostic tools., [ES] La detección selectiva y sensible de variaciones de nucleótido único es fundamental para el diagnóstico precoz, la terapia individualizada y el pronóstico de enfermedades. La pandemia SARS-CoV-2 ha puesto de manifiesto la necesidad acuciante de desarrollar métodos de detección fiables, rápidos y sencillos para el diagnóstico masivo. Asimismo, existe una demanda creciente de biosensores genómicos que sean selectivos, multianalito y de bajo coste y permitan detectar e identificar ciertos biomarcadores oncológicos.La presente tesis doctoral se ha centrado en el desarrollo de sistemas integrados de amplificación isoterma, hibridación selectiva y biosensado óptico para la detección de mutaciones puntuales en los genes PIK3CA, KRAS y BRAF asociadas al cáncer colorrectal. Estos biomarcadores predictivos se relacionan con un incremento de la proliferación celular, apoptosis y resistencia a tratamientos con anticuerpos monoclonales (Cetuximab y Panitumumab). En este contexto, se han explorado los métodos isotermos de amplificación de ADN, dado que son particularmente adecuados para el desarrollo de una nueva generación de dispositivos de diagnóstico dirigidos a apoyar la medicina de precisión. En concreto, se ha seleccionado la amplificación isoterma por recombinasa-polimerasa (RPA) como una alternativa a los métodos de detección que requieren de infraestructuras singulares. Además, se ha investigado su integración con plataformas bioanalíticas, lo que supone un gran avance para la simplificación de los procesos de biorreconocimiento y su detección óptica. Esta metodología ha presentado ventajas frente a otros sistemas de detección de ADN, en términos de portabilidad y equipos, así como reducción de tiempos de ensayo y la posibilidad de realizar las pruebas de diagnóstico fuera del laboratorio. La presente tesis doctoral, enmarcada en este contexto, se estructura en 4 capítulos: En el capítulo 1 se presenta una nueva variante de la amplificación por recombinasa-polimerasa, denominada RPA-bloqueada, basado en el enriquecimiento de alelos minoritarios mediante de la introducción de un agente bloqueante. Además, en esta investigación se ha desarrollado un soporte analítico formado por un chip de policarbonato con sondas alelo-específicas ancladas covalentemente.La integración del método ha permitido desarrollar un sistema portátil para el genotipado simultáneo de mutaciones en los exones 9 y 20 del gen PIK3CA en líneas celulares y en tejidos tumorales de pacientes oncológicos. En el capítulo 2, se describe el desarrollo de un genosensor que incorpora partículas magnéticas conjugadas a sondas alelo-específicas para la concentración y detección del producto de amplificación selectivo derivado de la RPA-bloqueada. Con este genosensor, se han reducido los tiempos de hibridación y los volúmenes de reacción. Esta aproximación se ha concretado en un sistema portátil y de bajo coste para el genotipado del gen KRAS aplicable a muestras de tumores sólidos. Los capítulos 3 y 4 se centran en el desarrollo de superficies termoplásticas para el anclaje covalente de sondas alelo-específicas mediado por moléculas dendriméricas, con el objetivo de incrementar la densidad de inmovilización. Así, se ha estudiado el anclaje covalente a superficies termoplásticas de policarbonato y cicloolefina activadas, de sondas alelo-específicas, mediado por dendrímeros carboxílicos mediante la química de la carbodiimida y por dendrones mediante la reacción quimioselectiva del grupo tiol-ino. Dichos genosensores multiplexados han permitido el genotipado del codón V600 del gen BRAF y el codón H1047 del gen PIK3CA, en muestras de tejido biopsiado. Las investigaciones desarrolladas en la presente tesis han dado lugar a nuevas aportaciones metodológicas de interés basadas en la obtención de sistemas biosensores integrados. Estas plataformas, contribuirán al desarrollo de herramientas de diag, [CAT] La detecció selectiva i sensible de variacions de nucleòtid únic és fonamental per al diagnòstic precoç, la teràpia individualitzada i el pronòstic de malalties. La pandèmia SARS-CoV-2 ha posat de manifest la necessitat apressant de desenvolupar mètodes de detecció fiables, ràpids i senzills per al diagnòstic massiu. Així mateix, existeix una demanda creixent de biosensors genòmics que siguen selectius, multianàlit i de baix cost i permeten detectar i identificar uns certs biomarcadors oncológics. La present tesi doctoral s'ha centrat en el desenvolupament de sistemes integrats d'amplificació isoterma, hibridació selectiva i biosensat òptic per a la detecció de mutacions puntuals en els gens PIK3CA, KRAS i BRAF associades al càncer colorectal. Aquests biomarcadors predictius es relacionen amb un increment de la proliferació cel·lular, apoptosi i resistència a tractaments amb anticossos monoclonals (Cetuximab i Panitumumab). S'han explorat els mètodes isoterms d'amplificació d'ADN, atés que són particularment adequats per al desenvolupament d'una nova generació de dispositius de diagnòstic dirigits a donar suport a la medicina de precisió. En concret, s'ha seleccionat l'amplificació isoterma per recombinasa-polimerasa (RPA) com una alternativa als mètodes de detecció que requereixen d'infraestructures singulars. A més, s'ha investigat la seua integració amb plataformes bioanalítiques, la qual cosa suposa un gran avanç per a la simplificació dels processos de biorreconeiximent i la seua detecció òptica. Aquesta metodologia ha presentat avantatges enfront d'altres sistemes de detecció d'ADN, en termes de portabilitat i equips, així com reducció de temps d'assaig i la possibilitat de realitzar les proves de diagnòstic fora del laboratori. La present tesi doctoral, emmarcada en aquest context, s'estructura en 4 capítols: En el capítol 1 es presenta una nova variant de l'amplificació per recombinasa-polimerasa, denominada RPA-bloquejada, basat en l'enriquiment d'al·lels minoritaris mitjançant de la introducció d'un agent bloquejant. A més, en aquesta investigació s'ha desenvolupat un suport analític format per un xip de policarbonat amb sondes al·lel-específiques ancorades covalentemente.la integració del mètode ha permés desenvolupar un sistema portàtil per al genotipat simultani de mutacions en els exons 9 i 20 del gen PIK3CA en línies cel·lulars i en teixits tumorals de pacients oncològics. En el capítol 2, es descriu el desenvolupament d'un genosensor que incorpora partícules magnètiques conjugades a sondes al·lel-específiques per a la concentració i detecció del producte d'amplificació selectiu derivat de la RPA-bloquejada. Amb aquest genosensor, s'han reduït els temps d'hibridació i els volums de reacció. Aquesta aproximació s'ha concretat en un sistema portàtil i de baix cost per al genotipat del gen KRAS aplicable a mostres de tumors sòlids. Els capítols 3 i 4 se centren en el desenvolupament de superfícies termoplàstiques per a l'ancoratge covalent de sondes al·lel-específiques mediat per molècules dendrimériques, amb l'objectiu d'incrementar la densitat d'immobilització. Així, s'ha estudiat l'ancoratge covalent a superfícies termoplàstiques de policarbonat i cicloolefina activades, de sondes al·lel-específiques, mediat per dendrimers carboxílics mitjançant la química de la carbodiimida i per dendrones mitjançant la reacció quimioselectiva del grup tiol-ino. Dits genosensors multiplexats han permés el genotipat del codó V600 del gen BRAF i el codó H1047 del gen PIK3CA, en mostres de teixit biopsiat Les investigacions desenvolupades en la present tesi han donat lloc a noves aportacions metodològiques d'interés basades en l'obtenció de sistemes biosensors integrats. Aquestes plataformes, contribuiran al desenvolupament d'eines de diagnòstic massiu.

Tackling the first stages of the chondrogenic commitment is essential to drive chondrogenic differentiation to healthy hyaline cartilage and minimize hypertrophy. During chondrogenesis, the extracellular matrix continuously evolves, adapting to the tissue adhesive requirements at each stage. Here, we take advantage of previously developed nanopatterns, in which local surface adhesiveness can be precisely tuned, to investigate its effects on prechondrogenic condensation. Fluorescence live cell imaging, immunostaining, confocal microscopy and PCR analysis are used to follow the condensation process on the nanopatterns. Cell tracking parameters, condensate morphology, cell&ndash, cell interactions, mechanotransduction and chondrogenic commitment are evaluated in response to local surface adhesiveness. Results show that only condensates on the nanopatterns of high local surface adhesiveness are stable in culture and able to enter the chondrogenic pathway, thus highlighting the importance of controlling cell&ndash, substrate adhesion in the tissue engineering strategies for cartilage repair.

Osseointegration of metal prosthetic implants is a yet unresolved clinical need that depends on the interplay between the implant surface and bone cells. The lack of a relationship between bone cells and metal has traditionally been solved by coating the former with &ldquo, organic&rdquo, ceramics, such as hydroxyapatite. A novel approach is hereby presented, immobilizing covalently dendrimeric structures onto titanium implants. Amide-based amino terminal dendrons were synthetized and coupled to titanium surfaces in a versatile and controlled way. The dendritic moieties provide an excellent scaffold for the covalent immobilization of bioactive molecules, such as extracellular matrix (ECM) protein components or antibiotics. Herein, tripeptide arginine-glycine-aspartic acid (RGD) motifs were used to decorate the dendritic scaffolds and their influence on cell adhesion and proliferation processes was evaluated.

Orientador: Cátia Cristina Capelo Ornelas Megiatto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: As infecções causadas por microorganismos resistentes a múltiplas drogas (MDR) são um dos maiores problemas da saúde global. O surgimento de novas cepas resistentes destaca a necessidade de desenvolver novos agentes antimicrobianos. Para abordar esta problemática, este trabalho teve como objetivo sintetizar materiais nanoestruturados com elevado potencial antimicrobiano. Na primeira parte deste estudo, sintetizamos nanopartículas baseadas em dextrana acetalada (Ac-Dex) encapsulando nanopartículas de prata (Ag NPs) e antibióticos convencionais. As nanopartículas de Ac Dex foram desenvolvidas por meio de uma metodologia inovadora, que emprega a formamida com dupla função; solvente emulsificante e agente redutor dos íons de prata. As partículas de Ac-Dex foram caracterizadas pelas técnicas de microscopia eletrônica e espalhamento dinâmico de luz (DLS). Os resultados dessas análises possuem profunda coerência entre si, e revelam que as nanopartículas de Ac-Dex exibem diâmetro médio de aproximadamente 100 nm. Ainda, os resultados sugerem que as Ag NPs são formadas dentro da rede polimérica das nanopartículas de Ac-Dex. As vacâncias com dimensões nanométricas determinam o tamanho, formato e polidispersidade das Ag NPs formadas. As nanopartículas de Ac-Dex demonstraram elevada capacidade de carreamento de fármacos e resposta às variações de pH. Na segunda parte deste estudo, desenvolvemos nanopartículas de ouro (Au NPs) funcionalizadas com dendrons catiônicos e aniônicos. Descrevemos a síntese de dois dendrons com características desejáveis: elevada biodegradabilidade e solubilidade em água, além da presença de grupos carregados nas extremidades e grupo tiol na posição focal. Ambos os dendrons foram sintetizados através de dezessete etapas com rendimentos globais desejáveis (38-40%). Os dendrons derivados de amina e ácidos carboxílicos foram caracterizados por espectroscopia magnética nuclear (RMN) e espectrometria de massas (MS). Subsequentemente, os dendrons foram utilizados para funcionalizar Au NPs obtidas comercialmente. As Au NPs funcionalizadas com os dendrons foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), DLS e potencial zeta. O conjunto de resultados sugerem que a funcionalização das Au NPs ocorreram precisamente através do grupo tiol. Interessantemente, as Au NPs funcionalizadas com os dendrons demonstraram elevada absorção na região de 560 nm, o que torna possível a exploração de suas propriedades fototérmicas, especialmente para tratar infecções superficiais de pele. Na terceira parte do trabalho, descrevemos a agregação espontânea de três dendrímeros com terminais ferroceno. Esses agregados moleculares tendem a possuir elevada atividade antimicrobiana, uma vez que a maquinaria molecular dos microorganismos não possuem recursos para inativar esses materiais. Desse modo, desenvolvemos uma metodologia de nanoprecipitação para formar partículas de dendrímeros com elevada esfericidade e baixa polidispersidade. Surpreendentemente, observamos na ausência de fluoróforos tradicionais, a fluorescência dos agregados de dendrímeros. Considerando a relevância dessa observação, buscamos entender esse fenômeno de fluorescência não-tradicional para contribuir com o desenvolvimento de materiais com propriedades avançadas, incluindo atividade antimicrobiana. Neste trabalho, ainda não avaliamos as atividades antimicrobianas dos materiais desenvolvidos. No entanto, os três materiais nanoestruturados foram sintetizados com propriedades bem definidas e após uma revisão sistemática da literatura sobre o tema da resistência antimicrobiana. Assim, pretendemos demonstrar em trabalhos futuros o elevado caráter antimicrobiano de cada um dos materiais apresentados neste trabalho Abstract: Infections caused by multi-drug resistant (MDR) microorganisms is one of the most critical issues in global health. The emergence of new resistant strains stresses the need for discovery of novel antimicrobial agents. To address this issue, this work aimed to develop nanostructured materials with antimicrobial potential. In the first part of this study, we synthesized nanoparticles based on acetalated dextran (Ac-Dex) loaded with silver nanoparticles (Ag NPs) and conventional antibiotics. The Ac-Dex nanoparticles were developed through a novel methodology, which employs formamide as the emulsifying-solvent and reducing agent of silver ions. The resulting particles were characterized by electron microscopy and dynamic light scattering (DLS) techniques. These analyses exhibit profound coherence and reveal that Ac-Dex nanoparticles exhibit mean diameters of approximately 100 nm. Moreover, the results suggest that Ag NPs are formed inside the polymeric network. The nanoscopic vacancies inside the Ac-Dex nanoparticles tune the formation of Ag NPs in terms of size, shape, and polydispersity. The Ac-Dex nanoparticles exhibited high drug-loading capability and pH responsiveness. In the second part of this study, we developed gold nanoparticles (Au NPs) functionalized with cationic- and anionic-dendrons. We reported the synthesis of two dendrons with desirable features: high water solubility and biodegradability, presence of charged groups and a thiol moiety at the focal position. Both dendrons were synthesized through seventeen steps with suitable global yields (38-40%). The amine- and carboxyl- terminated dendrons were characterized by nuclear magnetic spectroscopy (NMR) and mass spectrometry (MS). Subsequently, the dendrons were employed to functionalize commercially available Au NPs. The dendronized Au NPs were assessed by scanning electron microscopy (SEM), DLS technique, and zeta potential. The results support that the functionalization of Au NPs occurred precisely from the thiol group at the focal point. Also, the dendronized Au NPs revealed a plasmonic absorption at 560 nm, which makes this nanomaterial a promising candidate for photothermal and antimicrobial therapy essentially to treat skin infections. Subsequently, in the final part of this study, we described the spontaneous self-assembly of three ferrocenyl dendrimers. The use of supramolecular-based antimicrobials might be an effective alternative since the molecular machinery of microorganisms does not have resources to inactivate molecular aggregates. Therefore, we developed a reproducible nanoprecipitation method to generate dendrimer-microparticles with high sphericity and low polydispersity. Surprisingly, we observed a strong fluorescence for the dendrimer self assemblies in the absence of traditional fluorophores. Considering the uniqueness of the phenomenon, we endeavored to understand the non-traditional fluorescence and further contribute to the development of advanced materials. In this work, we did not evaluate the antimicrobial activities of the new materials. However, the three different nanostructured systems were synthesized after a systematic survey concerning the antimicrobial resistance. Thus, we aim to demonstrate in future works the high antimicrobial potential of each material presented in this work Mestrado Química Orgânica Mestre em Química CAPES 0 CNPQ 134593/2018-9

β-lactams are the most widely drug prescribed against infections, but they are the most commonly reported medication allergy too. A correct diagnosis of these allergic reactions is crucial to avoid rejecting them by other more expensive broad-spectrum antibiotics, with potential risk factors for the development of multiple drug-resistant bacteria. [1] Skin testing is the most consensual approach to diagnose β-lactam allergy, but this in vivo test is not risky free and should be performed under strict hospital surveillance.[2] In vitro testing is not still widely used on account of their low sensitivity. We report the use of already haptenized fluorescent dendrimers [3] to control the preparation of materials for in vitro test, and their verification by testing on patient sera samples. This fluorescent dendrimer is obtained from a dye with two orthogonal functional groups suitable for click chemistry. [4] Acknowledgments: This work was supported by: MINECO CTQ2016-75870P, Andalusian Regional Ministry Health (PI-0250-2016); European Regional Development Fund and “Plan Propio Universidad de Málaga” (UMA-Andalucía-TECH). Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala mediante la explotación de fenómenos y sus propiedades. En este trabajo describimos los principales avances en el campo de nanotecnología aplicada a los servicios médicos, describiendo el amplio potencial que ofrece. Analizaremos su relación y los beneficios que ofrece a la Medicina, lo que representa para la salud humana y sus aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la Medicina. Concluimos expresando que la nanomedicina es una herramienta adecuada para generar nuevos medicamentos, con un profundo impacto y enormes beneficios en el diagnóstico temprano y la terapia de muchas enfermedades. Se debe profundizar en torno a los principios éticos que guiarán estos avances científicos y continuar explorando sus aplicaciones.

Fil: Igartúa, Daniela Edith. Universidad Nacional de Quilmes. Laboratorio de Bio-Nanotecnología; Argentina. Fil: Igartúa, Daniela Edith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Igartúa, D. E. (2019). Nanotecnología Farmacéutica basada en Dendrímeros aplicada al tratamiento del Alzheimer. (Tesis de doctorado). Universidad Nacional de Quilmes, Bernal, Argentina. La enfermedad de Alzheimer (EdA) es una enfermedad neurodegenerativa multifactorial, que no tiene cura ni tratamiento paliativo, por lo que es terminal. Además, es la forma más común de demencia y es el desorden que más afecta a los adultos mayores, siendo tan común como el paro cardiorrespiratorio. Asimismo, con el aumento de la expectativa de vida, se incrementa la prevalencia de la EdA, por lo que se generan impactos a nivel económico y sociopolítico que la han convertido en una prioridad de salud pública. La etiología de la EdA es multifactorial y poco comprendida, existiendo diversas hipótesis para explicar la patogénesis de la enfermedad. Recientemente, varios autores propusieron una nueva mirada enfatizando dos cuestiones: (1) el desarrollo de la EdA resulta de los efectos colectivos de múltiples factores que no están restringidos a una o más de las hipótesis etiológicas específicas; y (2) cada individuo podría sufrir una combinación particular de factores etiológicos, por lo que el desarrollo y progresión de enfermedad en cada individuo sería también particular. Sumado a ello, enfatizaron la complejidad del diseño de terapias efectivas para desórdenes del sistema nervioso central, debido a que la mayoría de las drogas no pueden acceder al cerebro por la presencia de la barrera hematoencefálica. Es necesario evaluar entonces nuevas vías de administración y/o la utilización de sistemas de delivery de drogas. En consecuencia, el objetivo general del presente trabajo ha sido diseñar y desarrollar terapias combinadas basadas en nanotecnología farmacéutica para el tratamiento de la EdA, con el fin de mejorar y potenciar el tratamiento actual. Dentro de la diversidad de nanomateriales que se han diseñado y construido en la nanotecnología farmacéutica, en este trabajo se han utilizado a los dendrímeros. Los dendrímeros (D) son polímeros tridimensionales con características únicas en el campo de los nanomateriales, que incluyen: arquitectura simétrica, estable y bien definida; tamaño monodisperso en el rango de los nanómetros; estructura ramificada multivalente y multifuncional; grupos superficiales de tipo, carga y cantidad controlada; relación área/volumen extremadamente alta; y elevada solubilidad en agua. Asimismo, han demostrado incrementar la solubilidad, estabilidad y biodisponibilidad de las drogas con las que interaccionan, por lo que se han convertido en sistemas de delivery de relevancia. Sumado a ello, los dendrímeros son el único tipo de nanopartículas con las características adecuadas para ser utilizados en una gran variedad de vías de administración, incluyendo la intravenosa, transdérmica, oral e intranasal. Particularmente, se utilizaron los dendrímeros PAMAM con core de etilendiamina de generación 4.0 (DG4.0) con grupos amino terminales, y de generación 4.5 (DG4.5) con grupos carboxílicos terminales. Además de sus características óptimas como nanotransportadores de drogas, los DG4.0 y DG4.5 han demostrado actuar como nanodrogas per se, presentando actividad como anti-bacterianos, como anti-virales, como inhibidores de la enzima acetilcolinesterasa, como inhibidores de la agregación de proteínas y como anti-inflamatorios. En este trabajo, con el objetivo de diseñar terapias multi-intervencionales para la EdA basadas en nanotecnología farmacéutica, se combinaron las drogas carbamazepina (CBZ, potenciador de la autofagia), tacrina (TAC, inhibidor de la enzima acetilcolinesterasa) y curcumina (CUR, inhibidor de la enzima acetilcolinesterasa y de la producción de β-amiloides, con propiedades anti-agregación de proteínas, anti-oxidante y anti-inflamatorias) con los dendrímeros DG4.0 y DG4.5 que actuarían como transportadores de las drogas mencionadas y como nanodrogas per se. Los objetivos específicos de este trabajo incluyeron: (1) Diseñar protocolos sencillos que permitan preparar complejos estables entre los dos tipos de dendrímeros y las tres drogas; (2) Caracterizar los complejos dendrímero-droga obtenidos en cuanto a capacidad de carga, incremento de la solubilidad de las drogas, estabilidad en el tiempo, interacción droga-dendrímero, y perfil de liberación de la droga; (3) Caracterizar el perfil toxicológico de los complejos dendrímero-droga mediante estudios ex vivo (en glóbulos rojos humanos), in vitro (en cultivo de células Neuro-2a) e in vivo (en larvas de zebrafish). Por un lado, se puso a punto un protocolo sencillo y reproducible, a través del cual se obtuvieron los complejos de DG4.0 o DG4.5 con CBZ, TAC o CUR. Por un lado, los DG4.0 y DG4.5 incorporaron alrededor de 20 moléculas de CBZ por dendrímero en sus bolsillos internos. Se encontró que los complejos DG4.0-CBZ y DG4.5-CBZ fueron estables durante 90 días a 37 °C y presentaron un perfil de liberación controlada del fármaco a pH fisiológico. Además, se estudió la nanotoxicidad de estos complejos. No se observó ningún efecto hemolítico en el modelo ex vivo. En cuanto a la toxicidad in vitro, los complejos DG4.5-CBZ redujeron significativamente la toxicidad causada por el fármaco libre, y no causaron neurotoxicidad, cardiotoxicidad, ni hepatotoxicidad en las larvas de zebrafish. Por otro lado, fue posible obtener suspensiones de DG4.0-TAC y DG4.5-TAC sin reducir la solubilidad del fármaco. Los estudios de FT-IR y de liberación in vitro confirmaron que la interacción entre la TAC y los DG4.5 fue de tipo electrostática. El perfil de toxicidad de la administración de los complejos D-TAC se estudió en ensayos ex vivo, in vitro e in vivo. No se observaron efectos hemolíticos. En ensayos in vitro, los complejos DG4.5-TAC redujeron la toxicidad del fármaco libre en relación a la viabilidad celular y a los niveles de actividad metabólica. Además, la administración in vivo en larvas de zebrafish de los complejos DG4.0-TAC y DG4.5-TAC redujo los efectos cardiotóxicos, morfológicos y hepatotóxicos observados en el tratamiento con TAC libre. Finalmente, la complejación con dendrímeros permitió incrementar la solubilidad de la CUR desde 1,6 µM (CUR libre) a ~177 µM para los DG4.0-CUR y ~105 µM para los DG4.5-CUR. Los complejos D-CUR presentaron una estabilidad aumentada respecto de la droga libre, tanto en solución acuosa como en estado sólido. Los estudios realizados permitieron comprobar que la CUR interaccionó tanto con los bolsillos internos de los dendrímeros como con sus grupos superficiales. No se observó ningún efecto hemolítico en el modelo ex vivo, así como tampoco se observaron efectos citotóxicos in vitro. Sin embargo, tanto la CUR como los complejos D-CUR produjeron efectos letales en concentraciones relativamente bajas en las larvas de zebrafish. Se ha reportado que los efectos tóxicos en este modelo animal se deben a la incapacidad de las larvas de metabolizar y eliminar la CUR, lo que da lugar a un proceso de bioacumulación. En conclusión, a través de los estudios de complejación realizados con CBZ, TAC y CUR, se ha demostrado la capacidad de los dendrímeros DG4.0 y DG4.5 de incrementar la solubilidad de drogas hidrofóbicas y de interaccionar con drogas hidrofílicas. Además, se ha demostrado que la interacción depende tanto de las características del dendrímero como de las características del fármaco, dando lugar a distintos patrones de complejación (encapsulación y/o anclaje). Sumado a ello, si se toman en consideración todos los resultados obtenidos, podemos concluir que se han desarrollado dos sistemas estables de delivery, basados en la complejación con dendrímeros, que aumentaron la solubilidad y estabilidad de las drogas CBZ y CUR. Asimismo, se ha desarrollado una terapia combinada basada en la co-administración de TAC y dendrímeros, que redujo los efectos hepatotóxicos de dicho fármaco. En este sentido, los resultados de este trabajo permitieron ampliar el conocimiento sobre la capacidad de los dendrímeros de actuar como nanotransportadores de distintos tipos de drogas, así como sobre los mecanismos que intervienen en su perfil toxicológico. Es decir, este trabajo podría funcionar como punto de partida para el diseño de terapias combinadas, basadas en dendrímeros capaces de actuar simultáneamente sobre varias hipótesis etiológicas de la EdA.

Traballo Fin de Grao en Química. Curso 2018-2019 Los dendrímeros son macromoléculas sintéticas con forma arborescente, que se caracterizan por tener estructuras monodispersas, bien definidas y con disposición globular en disolución. A diferencia de los polímeros tradicionales, son sintetizadas con un control preciso de seis parámetros de diseño fundamentales: tamaño, forma, superficie química, flexibilidad, arquitectura y composición elemental. Los dendrímeros se sintetizan a partir de un núcleo central multivalente al cual se le unen de una forma iterativa sucesivas capas de unidades ramificadas. Este tipo de química nos permite controlar el tamaño, el número de grupos funcionales en la periferia, y consecuentemente, sus propiedades físico-químicas. Todas las características mencionadas convierten a los dendrímeros en candidatos ideales para ser usados en un amplio rango de aplicaciones, desde catálisis, hasta aplicaciones en biomedicina. Sin embargo, la síntesis de estas moléculas es un proceso lento que requiere tiempo, precisión y un elevado número de etapas de purificación. El propósito de este proyecto es, por lo tanto, usar las nuevas oportunidades que nos ofrece la química click para optimizar la síntesis de dendrímeros. Este concepto, introducido por Sharpless en 2001, es usado para describir un tipo de química que se centra en diseñar nuevas rutas sintéticas con el fin de alcanzar altos rendimientos, evitar el uso de disolventes tóxicos y aumentar la economía atómica. En este trabajo, el concepto de “química click” va acompañado del uso de radiación microondas para disminuir el tiempo de reacción y alcanzar mejores rendimientos. Dendrimers are synthetic tree-like, well-defined, monodisperse and globular macromolecules that, in contrast to traditional polymers, are synthesized with precise control over six critical nanoscale design parameters: size, shape, surface chemistry, flexibility/rigidity, architecture, and elemental composition. They are composed of repetitive layers of branching units that emerge from a central core. This type of structure allow us to control the size, the number of terminal groups, and conssecuently, the physicochemical properties of dendrimers. All of these characteristics make them ideal candidates for a wide range of applications from catalysis to biomedical tools. Nevertheless, the synthesis of dendrimers is a slow process which requires time, accuracy and extensive purification steps. The purpose of this project is to show the new tolos that click chemistry could prvide us to improve the efficiency of dendrimer’s synthesis. The concept “click chemistry”, which was introducced by Sharpless in 2001, is focused on the development of new synthetic routes with the goal of reach high yields, the non-use of toxic solvents, and the impovement of chemical economy. In the project this concept goes hand in hand with the use of microwave irradiation to reach the reaction products and better yields. Os dendrímeros son macromoléculas sintéticas con forma arborescente, caracterizadas por ter estructuras monodispersas, ben definidas e con disposición globular en disolución. A diferenza dos polímeros tradicionais, son sintetizadas cun control preciso de seis parámetros de diseño fundamentais: tamaño, forma, superficie química, flexibilidade, arquitectura e composición elemental. Os dendrímeros sintetizanse a partir dun núcleo central multivalente ó cal engádeselle de forma iterativa capas sucesivas de unidades ramificadas. Este tipo de química permítenos controlar o tamaño, o número de unidades na periferia e consecuentemente, as suas propiedades físicoquímicas. Todas as características mencionadas convirten ós dendrímeros en candidatos ideais para ser usados nun amplio rango de aplicación, dende catálisis, ata aplicacións biomédicas. Sen embargo, a síntese destas moléculas é un proceso lento que require tempo, precisión e un elevado número de etapas de purificación. O propósito deste proxecto é polo tanto, empregar as novas oportunidades que nos ofrece a “química click” para optimizar a síntese de dendrímeros. Este concepo, introducido por Sharpless en 2001, utilízase para describir un tipo de química centrada en diseñar novas rutas sintéticas co fin de alcanzar altos rendementos, evitar o uso de disolventes tóxicos e aumentar a economía atómica. Neste traballo o concepto de química click vai acompañado do emprego de radiación microondas para diminuir o tempo de reacción e alcanzar mellores rendementos.

Background The major obstacle impeding human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) eradication in antiretroviral treatment (ART) treated HIV-1 subjects is the establishment of long-lived latently infected resting CD4+ T cells. Due to the fact that no drug has been effective, the search for new drugs and combinations are a priority in the HIV cure. Treatments based on nanotechnology have emerged as an innovative and promising alternative to current and conventional therapies. In this respect, nanotechnology opens up a new door for eliminating latent HIV infection. We studied the role of G1-S4, G2-S16 and G3-S16 polyanionic carbosilane dendrimers in the context of latent HIV-1 persistence. Moreover, we study the efficiency of these dendrimers in combination with latency reversal agents (LRAs) against HIV-1 infection. Methods J89GFP lymphocyte and THP89GFP monocyte derived cell lines latently infected with HIV-1 p89GFP were used as an in vitro model of latency for our study. Viability assays by 3-(4-5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and lactate dehydrogenase (LDH) were performed to determine the working concentrations of dendrimers and LRAs. Both cell lines were treated with G1-S4, G2-S16 and G3-S16 either alone or in combination with bryostatin (BRY), romidepsin (RMD) or panobinostat (PNB) for 24 and 48 h. The expression pattern of GFP was measured by flow cytometry and referred as measure of viral reactivation. Results and discussion The combination treatment of the dendrimers with the protein kinase C (PKC) agonist did not modify the antilatency activity in J89GFP lymphocyte cell line. Interestingly enough, G3-S16 dendrimer alone and its combination with BRY, RMD or PNB showed a significant increased expression of GFP in the THP89GFP monocyte cell line. Conclusion We showed for the first time that nanoparticles, in this case, G3-S16 anionic carbosilan dendrimer may play an important role in new treatments against HIV-1 infection.

Este trabajo de tesis se enmarca en un proyecto general en el cual se propone el desarrollo de boronolectinas, una clase de receptores sintéticos derivados de ácidos borónicos para el reconocimiento de hidratos de carbono de relevancia biológica. La reacción de reconocimiento en la que participan las boronolectinas es consecuencia de la interacción de los grupos cis-diol de los azúcares y estructuras relacionadas, con el átomo de boro para formar boronatos, por medio de una reacción covalente dinámica dada su reversibilidad modulada por variaciones de pH y presencia de analitos competitivos. En este trabajo se describe la síntesis de distintos receptores simples derivados de ácido benzoborónico y benzoboroxol a fin de estudiar su afinidad y los factores que la influyen frente a distintos analitos de interés: azúcares, catecoles, nucleósidos, nucleótidos y glicoproteínas modelo. Este análisis se realizó por espectroscopía de fluorescencia. Con los receptores seleccionados se sintetizaron sensores fluorescentes para carbohidratos y glicoproteínas derivados de clorotricarbocianinas activos en la zona del infrarrojo cercano (NIR) del espectro de radiación. La demanda de fluoróforos para marcación de biomoléculas en esta zona del espectro es intensa ya que ofrece mínima interferencia de absorción y fluorescencia en muestras biológicas, y una alta penetración en tejidos, lo que proporciona múltiples ventajas para su aplicación en biomedicina, microscopía de fluorescencia o química de materiales. Por microscopía confocal de fluorescencia, se obtuvieron imágenes de marcación selectiva de glicoproteínas en el contexto de células vivas, logrando un análisis multidimensional con el cual se pueden inferir correlaciones de importancia. Por último, se sintetizaron receptores multivalentes por conjugación de ácidos borónicos con dendrímeros de PAMAM y poliglicerol, como estrategia para mejorar la afinidad del evento de reconocimiento. Estas nanoboronolectinas se estudiaron también como potenciales sistemas de transporte y liberación de drogas nucleosídicas capaces de conjugarse con los ácidos borónicos de forma reversible controlada por pH. This thesis is part of a general project approaching the development of boronolectins, a class of synthetic receptors derived from boronic acids with molecular recognition capabilitie toward carbohydrates of biological relevance. Boronolectins achieve the recognition event as a consequence of the interaction between the boron atom with the cis-diol groups present in saccharides and related structures, to form stable boronates in aqueous medium. This reaction is a dynamic covalent interaction, which can be modulated by changes in pH and by displacement with competitive analytes. This work describes the synthesis of simple receptors derived from benzoboronic acid and benzoxaborole in order to study the affinity and the factors affecting the binding performance towards a set of analytes: saccharides, cathecoles, nucleosides, nucleotides and model glycoproteins. The binding analysis were performed by means of fluorescence spectroscopy. Novel fluorescent probes for carbohydrates active in the near infrared region (NIR) were synthesized with selected receptors and chlorotricarbocyanines. There is an increasing demand on NIR probes for detection of biomolecules due to the minimal interference of intrinsic absorption and emission in biological samples and deeper penetration of the incident light in tissues, becoming advantegous for fluorescence microscopy, biomedicine and materials chemistry. By means of confocal fluorescence microscopy, the fluorescent probes allowed to selectively image glycopropteins in live cells, achieving multidimensional analysis to infere important correlations. Also included in this work is the synthesis of multivalent receptors by conjugation of boronic acids with PAMAM dendrimers and dendritic polyglycerol, as a strategy to improve the affinity of the recognition event. These nanoboronolectins were preliminarly studied as potential delivery and release nanocarriers of nucleosidic drugs, triggered by changes in pH. Fil: Samaniego Lopez, Cecilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Betalactams are the most widely utilized drugs against infections but are the primary cause of allergic reactions to antibiotic drugs. REF1 An accurate diagnosis of these allergic reactions to betalactams is crucial to avoid the use of unnecessary alternative antibiotics that may reduce efficacy, lead to prolonged treatments, have a higher toxicity or induce bacterial resistance. The most consensual approach to diagnose betalactam allergy are in vivo tests. However, they are not risky free, require experienced personnel and are both time-consuming and expensive for health-care systems, being so in vitro test more appropriate or complementary to the in vivo tests. In vitro tests are not still widely used on account of their low sensitivity. Current efforts are in progress to improve these assays, thus allowing for better diagnosis of allergic responses within patients. REF 2 We report progress in the preparation of new functional materials for in vitro allergic diagnosis testing. In particular, the application of new approaches employing orthogonally functionalised fluorescent dyes based upon 4-amino-1,8 naphthalimide joined with the multivalence of polyamide dendrimers. REF 3 The in vitro diagnosis capabilities of these functional materials was verified by testing on patient sera samples, with results demonstrating their potential for application within the healthcare industry. Acknowledgments: The present study has been supported by MINECO CTQ2016-75870P; by Andalusian Regional Ministry Health (grants: PI-0250-2016); by the European Regional Development Fund (ERDF) and “Plan Propio Universidad de Málaga” (UMA-Andalucía-TECH). Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

The use of luminescent markers based on metal complexes in two-photon excitation microscopy techniques are of great interest in the field of bioimaging. However, despite the excellent luminescent properties of Pt(II) complexes, their application in this field is still limited, due to their poor solubility and quenching problems in aqueous media [1]. The insertion of a Pt(II) complex into a dendritic structure, gives as a result an unique luminescent marker soluble in biological media. Dendrimers provides excellent properties to the metal complex such as solubility in aqueous media, protection against quenching processes and binding to bacterial surfaces. The new probe can be used as bacteria cells marker in luminescent microscopy, operating under one or two-photon excitation (OPE/TPE) conditions, as well as in electron microscopy, thus providing a powerful tool in the field of bioimaging. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Orientador: Cátia Cristina Capelo Ornelas Megiatto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: A inflamação é um mecanismo patológico geral associado a numerosas doenças de grande impacto global como muitos tipos de câncer, distúrbios metabólicos e doenças infecciosas, neurodegenerativas e autoimunes. Por causa disso, o desenvolvimento de medicamentos capazes de tratar a inflamação crônica, de maneira eficaz e bem tolerada pelos pacientes, torna-se um campo interessante de pesquisa na busca pelo tratamento e cura de centenas de doenças. Os dendrímeros aparecem como um ponto de partida conveniente para o design desses medicamentos. Essas macromoléculas hiper-ramificadas de tamanho nanométrico e bem definidas têm propriedades químicas interessantes e uma ampla variedade de aplicações biológicas. A multivalência dos dendrímeros permitiu sua crescente importância em nanomedicina devido às suas propriedades intrínsecas em atividades biológicas e por serem carreadores versáteis de fármacos. Em nosso projeto, sintetizamos e funcionalizamos dendrímeros poliamida de gerações 2, 3 e 4 com potencial aplicação no tratamento de doenças causadas ou associadas a processos inflamatórios. O dendrímero poliamida geração 2 (18 terminais) foi homofuncionalizado com uma porção liberadora de NO ou um ácido biliar; enquanto as gerações 3 (36 terminais) e 4 (108 terminais) foram heterofuncionalizadas pela combinação desses dois tipos de moléculas ativas com reconhecida biocompatibilidade e propriedades anti-inflamatórias. Para avaliar a atividade biológica desses dendrímeros estudamos sua citotoxicidade e propriedades anti-inflamatórias em células THP-1, realizando os ensaios Alamar Blue e ELISA em sanduíche de fase sólida de IL-8 humana, respetivamente. Os resultados obtidos foram muito interessantes para a maioria dos compostos, mostrando efeitos anti-inflamatórios moderados a excelentes, especialmente para dendrímeros da geração 4, que exibiram porcentagens de inibição da secreção de IL-8 acima de 70%. Em particular, vale ressaltar os dendrímeros funcionalizados com 54 porções liberadoras de NO e 54 unidades de derivados dos ácidos ursodesoxicólico, hiodesoxicólico ou desoxicólico, que em concentrações de apenas 0,25, 0,16 e 0,20 nM apresentaram 76,1%, 81,5% e 85,6% de inibição da secreção de IL-8. Esses dendrímeros demonstraram ser candidatos com um excelente potencial contra doenças associadas a concentrações elevadas de IL-8, as quais estão relacionadas a processos inflamatórios agudos e crônicos. Além disso, os resultados sugerem que a atividade anti-inflamatória nesse caso é favorecida quando a estrutura do derivado do ácido biliar contém 2 grupos hidroxila; assim como se um deles estiver no átomo C7, a posição alfa mostrou melhores resultados. Esperamos que este projeto resulte em novos conhecimentos na área da química dos dendrímeros e processos inflamatórios e, possivelmente, permita o desenvolvimento de novos fármacos multi-alvo Abstract: Inflammation is a general pathomechanism associated with numerous diseases of great global impact as many cancers, metabolic disorders and infectious, neurodegenerative and autoimmune diseases. That is why the development of drugs that can treat chronic inflammation, in an effective way and are well tolerated by the patients, becomes an interesting field of research in the search for the treatment and cure of hundreds of diseases. Dendrimers appear as a convenient starting point for the design of these drugs. These nano-sized and well-defined hyperbranched macromolecules have interesting chemical properties and a wide variety of biological applications. Dendrimers¿ multivalency has enabled their increasing importance in nanomedicine due to their intrinsic properties in biological activities and for being versatile drug delivery carriers. In our project, we synthesized and functionalized generations 2, 3 and 4 polyamide dendrimers with potential application in the treatment of diseases caused or associated with inflammatory processes. Generation 2 polyamide dendrimer (18 termini) was homofunctionalized with a nitric oxide (NO)-releasing moiety or a bile acid; while generations 3 (36 termini) and 4 (108 termini) were heterofunctionalized by combining these two types of active moieties with recognized biocompatibility and anti-inflammatory properties. To evaluate the biological activity of these dendrimers we studied their cytotoxicity and their anti-inflammatory properties in THP-1 cells, performing Alamar Blue and Human IL-8 solid-phase sandwich ELISA assays, respectively. The results obtained were very interesting for many compounds, showing moderated to excellent anti-inflammatory effects, especially for generation 4 dendrimers, which exhibited percentages of inhibition of IL-8 secretion higher than 70%. Particularly, it is worth highlighting the dendrimers functionalized with 54 NO-releasing moieties and 54 units of derivatives of ursodeoxycholic, hyodeoxycholic or deoxycholic acids, which at concentrations of only 0.25, 0,16 and 0.20 nM showed 76.1%, 81.5% and 85.6% of inhibition of the IL-8 secretion. These dendrimers demonstrated to be candidates with an excellent potential against diseases associated with elevated concentrations of IL-8, which are related with acute and chronic inflammatory processes. Additionally, results suggest that the anti-inflammatory activity in this case is favored when the structure of the derivative of bile acid contains 2 hydroxyl groups; as well as if one of them is at the C7 atom, the alpha position showed better results. We expect that this project will result in new knowledge in the area of dendrimer chemistry and inflammatory processes, and possibly allows the development of new multi-target drugs Doutorado Química Orgânica Doutora em Ciências CAPES 001

La baja biodisponibilidad de los fármacos administrados por vía ocular para tratar las afecciones del segmento anterior del ojo, la toxicidad que pueden presentar algunos compuestos, bien por la irritabilidad que ocasionen o por los efectos secundarios que produzcan tras el paso a la circulación sistémica, y la frecuencia con la que hay que administrarlos, hacen que se planteen nuevas formas de encapsular y transportar el principio activo a su diana. Con este fin se presenta el uso de la nanotecnología, que pretende superar las barreras oculares y la compleja anatomía del ojo que impiden que la eficacia de los fármacos empleados a este nivel sea la esperada. Las nanopartículas lipídicas, los dendrímeros y los sistemas compuestos son tres de los sistemas de nanopartículas capaces de encapsular fármacos destinados al tratamiento de afecciones tales como el glaucoma, los procesos inflamatorios del ojo y las infecciones oculares. Cada uno de estos sistemas presenta unos componentes determinados y una estructura capaz de proporcionar ventajas que los fármacos tradicionales no presentan. Son muchas las investigaciones sobre estos tres sistemas de nanopartículas llevadas a cabo, principalmente de nanopartículas lipídicas y sistemas compuestos, en concreto de geles in situ. En ellas se está demostrando la capacidad de estos para superar las barreras, mejorando así la biodisponibilidad y disminuyendo la toxicidad. Aun siendo una tecnología en ciernes, el empleo de nanopartículas lipídicas, sistemas compuestos y dendrímeros para encapsular fármacos que actúen en el segmento anterior del ojo se prevee como una buena alternativa, aunque habrá que valorar también si son económicamente rentables. Universidad de Sevilla. Doble Grado en Farmacia y Óptica y Optometría

Specific cell interactions of surfaces grafted dendrimers have been applied to the study of cell adhesion. We have studied also the application of dendrimer-based uneven nanopatterns to evaluate the local RGD surface density effects on cell adhesion, as bioactive substrates to evaluate the impact of the RGD local surface density on the chondrogenic induction of adult human mesenchymal stem cells. Dendrimers that are modified through their peripheral groups have been employed for many biomedical purposes. IgE detection via specific interactions with synthetic Dendrimeric Antigens (DeAn) is also one of the objectives that have given more attention in our group. In this way, we have been developing different methodologies for the detection of immunoglobulins, as an in vitro method for the diagnosis of allergic reactions to drugs. We have required the development of new dendrimeric models for the study and application of these biomerdical areas. We have developed a new approach for the production of all-aliphatic polyamide dendrimers by iterative 3, 3′-diaminopivalic acid connections as building blocks for dendrimer construction. These dendrimers were studied in explicit solvent by atomistic forcefield-based molecular dynamics to characterize structural properties such as shape, radius and monomer distribution. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

RESUMEN: Los materiales poliméricos han sido ampliamente investigados para aplicaciones biomédicas, teniendo especial relevancia cuando se encuentran en forma de micro- y nano-partículas. Últimamente se ha ampliado su campo de aplicación al ser conjugados con péptidos y ácidos nucleicos, por lo tanto, el interés en el estudio de este tipo de materiales, así como también en la formulación de nanoestructuras funcionalizadas como materiales, dispositivos y vehículos de transporte de agentes terapéuticos ha aumentado. Las recientes investigaciones en nanosistemas se inspiran en fenómenos naturales que estimulan la integración de señales moleculares y la mimetización de procesos a nivel celular, de tejidos y órganos. Tecnológicamente, la capacidad de obtener nanoestructuras esféricas mediante la combinación de materiales que presenten propiedades distintas a las que ningún otro material individual posee por sí solo, es lo que hace que las nanocápsulas sean particularmente atractivas. Las potenciales ventajas de los sistemas de nanopartículas de tipo polimérico se destacan a lo largo de cada parte de este artículo de revisión. El presente artículo aborda los aspectos más relevantes sobre la estructura, composición y algunos métodos de elaboración de los sistemas nanoparticulados. Además, expone algunos de los trabajos más recientes, centrados en sistemas de nanopartículas basados en polímeros dirigidos a la administración de agentes, publicados en artículos especializados de investigación y revisiones durante los últimos años.

RESUMEN: Los materiales poliméricos han sido ampliamente investigados para aplicaciones biomédicas, teniendo especial relevancia cuando se encuentran en forma de micro- y nano-partículas. Últimamente se ha ampliado su campo de aplicación al ser conjugados con péptidos y ácidos nucleicos, por lo tanto, el interés en el estudio de este tipo de materiales, así como también en la formulación de nanoestructuras funcionalizadas como materiales, dispositivos y vehículos de transporte de agentes terapéuticos ha aumentado. Las recientes investigaciones en nanosistemas se inspiran en fenómenos naturales que estimulan la integración de señales moleculares y la mimetización de procesos a nivel celular, de tejidos y órganos. Tecnológicamente, la capacidad de obtener nanoestructuras esféricas mediante la combinación de materiales que presenten propiedades distintas a las que ningún otro material individual posee por sí solo, es lo que hace que las nanocápsulas sean particularmente atractivas. Las potenciales ventajas de los sistemas de nanopartículas de tipo polimérico se destacan a lo largo de cada parte de este artículo de revisión. El presente artículo aborda los aspectos más relevantes sobre la estructura, composición y algunos métodos de elaboración de los sistemas nanoparticulados. Además, expone algunos de los trabajos más recientes, centrados en sistemas de nanopartículas basados en polímeros dirigidos a la administración de agentes, publicados en artículos especializados de investigación y revisiones durante los últimos años. SUMMARY: Polymeric materials have been extensively investigated for biomedical applications including micro- and nanoparticles. Modern advances have broadened horizons for application with peptides and nucleic acids. Therefore, interests increased in the formulation of materials, devices and vehicles for transporting therapeutic agents in functionalized nanostructures. Recent nano-systems are inspired by natural phenomena that stimulate the integration of molecular signals and the mimicking of natural cellular processes, at tissue and organ levels. Technologically, the ability to obtain spherical nanostructures, which combine different properties, that no other single material possesses on its own, makes nanocapsules particularly attractive. Potential advantages over polymer nanoparticulate systems are highlighted throughout each part of this review article. Here, we address the most relevant aspects of structure, composition and methods of formulation of nanoparticulate systems. In addition, we outline some of the more recent works focusing on nanosized preparations, based on agent-directed polymers, found in specialized research articles that have emerged in the recent years.

"Los dendrímeros son macromoléculas con patrones fractales que poseen propiedades únicas incluyendo su alto peso molecular, su distribución globular, forman estructuras bien definidas y su fácil funcionalización en la periferia. Estas macromoléculas se caracterizan por tener un centro, capas de unidades ramificadas, y grupos terminales. Estos tienen varias aplicaciones; por ejemplo: se utilizan como catalizadores, biosensores, adhesivos en la administración de fármacos, agentes de contraste en resonancia magnética de imagen, antimicrobianos y en química de coordinación [Malgas-Enus et al, 2008; Helms et al, 2006; Villaraza et al, 2010; Abbasi et al, 2014; Baca et al, 2016]. En este trabajo de tesis se reporta la metodología y la caracterización electrónica, magnética y estructural de nuevos compuestos de coordinación a partir del ligante N,N,N´,N´-tetrakis-{3-[(3,5-diterbutil-2-hidroxibeciliden)-amino]propil}-1,4-butanodiamina (D4), ligante puente dicianamido (dca) e iones de la primera serie de transición. Se obtuvieron dos nuevos compuestos de coordinación a partir de síntesis tradicional."

"La vida depende de la existencia de biocatalizadores eficientes y específicos: las enzimas. Prácticamente todas las reacciones bioquímicas son catalizadas por una enzima [Nelson & Cox, 2009]. Las peroxidasas son enzimas que contienen al grupo hemo (Figura 1) en su estructura molecular, las cuales utilizan al peróxido de hidrógeno para oxidar una amplia variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos. La peroxidasa de rábano blanco (HRP) es una enzima importante que ha sido estudiada por más de un siglo. La HRP es una hemoproteína que incluyen en su sitio activo un anillo de protoporfirina ─ IX coordinada a un Fe(III) [Veitch, 2004]. Diversos grupos de investigación han sintetizado modelos que sean estructural, espectroscópica, electrónica, magnética y cinéticamente equivalentes al grupo prostético del sitio activo de las peroxidasas, tal es el caso de los compuestos modelos llamados porfirina ─ pinza propuestos por Reyes ─ Ortega en 1988. Estos modelos reciben este nombre debido a que se ha propuesto que ligantes poliméricos de cadena abierta y funcionalizados en las terminales como en el picdien (1,9-bis(2-piridil)-2,5,8-triazanonano) coordinándos axialmente al ion Fe(III) del grupo hemo, se fijan de modo similar a como lo haría una pinza [Reyes─Ortega et al, 1998]"

"Los dendrímeros son moléculas orgánicas poliméricas altamente ramificadas de tamaño nanoscópico y constan de tres partes principales: el núcleo, las capas interiores y los grupos terminales [Abbasi et al., 2014]. Además, se caracterizan por tener una estructura molecular compacta. Mediante la funcionalización de la periferia de los dendrímeros con moléculas que posean átomos donadores de densidad electrónica, estos, actúan como ligantes que se pueden coordinar a iones metálicos. Las porfirinas son macrociclos aromáticos tetrapirrólicos, con sustituyentes laterales y usualmente se encuentran coordinadas a un ion metálico en el centro del macrociclo mediante 4 enlaces covalentes coordinados. Las porfirinas juegan un papel importante en procesos biológicos de plantas y animales que incluyen transferencia electrónica, transporte de oxígeno y oxidación catalítica de sustratos. Las porfirinas tienen funciones interesantes en los sistemas biológicos ya que actúan como grupo prostético en las enzimas y realizan reacciones de catálisis de forma eficiente y con una gran selectividad en los organismos vivos. Por lo anterior se propone mimetizar al centro activo de las peroxidasas a través de un compuesto modelo para comprender los mecanismos de reacción de estas enzimas y comprobarlo con UV-Vis, IR, RMN-1H y RPE [Reyes-Ortega, 1998]."

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Uno de los desafíos más importantes en la ciencia de los materiales poliméricos es generar estructuras capaces de cumplir funciones específicas. Para ello, el diseño, la síntesis e ingeniería de estos materiales busca inspirarse en la naturaleza misma, lo que requiere de un estricto control de sus propiedades. La Cromatografía de Afinidad (AC) es uno de los métodos de separación más poderosos utilizados en la purificación de biomoléculas debido a la capacidad de generar interacciones específicas. El desafío en los materiales para soportes en AC consiste en obtener un sistema con buenas propiedades de transporte de masa, lo cual se genera mediante materiales altamente porosos, y además con capacidad de interaccionar específicamente con una biomolécula de interés. En línea con esto, las moléculas dendríticas constituyen una alternativa prometedora en cuanto a la separación de biomoléculas. Esto es debido a la gran densidad de grupos funcionales presentes, capaces de generar interacciones multivalentes. Además, la dendronización permite modificar polímeros convencionales, para lograr materiales híbridos con propiedades dendríticas en toda la red polimérica .En este contexto, se ubica el trabajo de Tesis Doctoral, titulado: Síntesis de polímeros dendronizados. Obtención de materiales para reconocimiento molecular específico. El mismo, se enfocó en la búsqueda de nuevos materiales porosos para su posterior aplicación como soportes en Cromatografía de Afinidad, preparados a partir de diferentes monómeros clásicos y estructuras dendríticas, que le aportarían nuevas propiedades (multifuncionalidad) al material final para favorecer interacciones bioespecíficas del soporte.Los materiales obtenidos se basaron en dos tipos de sistemas porosos: a) barras monolíticas macroporosas, obtenidas por polimerización en solución con solventes orgánicos, a partir de diferentes monómeros convencionales y un monómero dendrítico; b) criogeles supermacroporosos obtenidos por polimerización en soluciones acuosas e iniciada fotoquímicamente. En ambos materiales la dendronización fue eficiente, lográndose sinergismo entre las propiedades aportadas por cada tipo de monómero utilizado, lo que dio como resultado un material con potenciales aplicaciones como soporte.El trabajo de investigación fue desarrollado en diferentes etapas. En primera instancia, se realizó la síntesis y caracterización de nuevos macromonómeros dendríticos (MD), es decir, moléculas dendríticas de diferente generación, capaces de polimerizar mediante polimerización radicalaria, con diversas funcionalidades en la periferia (grupos amino, ácido o t-butilo). En una segunda etapa, se planteó el diseño, preparación y caracterización de los materiales macroporosos combinando monómeros clásicos, como acrilamida (AAm), ácido acrílico (AAc) y N-tris(hidroximetil) metilacrilamida (NAT), con las estructuras dendríticas previamente sintetizadas. Posteriormente, estos materiales dendronizados fueron empleados como soportes para la inmovilización de iones metálicos como ligandos específicos, tales como Cu(II) y Zn(II), para llevar a cabo finalmente el estudio de adsorción de diferentes proteínas séricas (Inmunoglobulina G y alfa-2-macroglobulina). El desarrollo de esta Tesis Doctoral destaca la importancia del diseño sintético de nuevos materiales y la capacidad de las estructuras dendríticas para gobernar las interacciones específicas. El trabajo presentado ha sido posible gracias a la labor interdisciplinaria y al aporte realizado por investigadores de distintas áreas. Debido a la relevancia de los resultados, se esperan desarrollos futuros en trabajos multidisciplinarios que posibiliten finalmente, la transferencia al sector productivo. Polymer science hasa prominent rolein different areas and various identified challenges. These challenges include both specific properties and functions of polymers. The design, synthesis and engineering of the materials requires a great control of their properties, being many of them inspired by nature. Affinity chromatography (AC) is one of the most powerful separation methods used in the purification of biomolecules due to the ability to generate specific interactions. The challenge is to yield a system with good mass transport properties and with ability to interact specifically with a biomolecule. The highly porous materials are the major alternative. Furthemore, dendritic molecules are hyperramified structures with high density of functional groups and they are a promising alternative to form part ofa support for AC, due to its capacity for multivalent interactions.In addition, the dendronization of conventional polymers generates hybrid materials which have the dendritic properties throughout the network. In this context, the present Thesis entitled: Synthesis of dendronized polymers. Obtaining materials for specific molecular recognition was developed. The goal of this work was to rationally design dendritic polymer-based monoliths that can be used as affinity chromatography supports. Thus, the monoliths could show optimal selectivity and affinity constant to the ligands, due to the cooperative effect of the dendritic moiety. These materials constitute novel and alternative dendritic-based hybrid polymers that synergistically combine the benefits and properties of macroporous polymer monoliths and hyperbranched molecules.The yielded materials were based on two types of porous systems: a) macroporous monoliths by polymerization in organic medium; b) supermacroporous cryogels by polymerization in aqueous solutions and photochemicalinitiated. Both systems were obtained from dendritic and classical monomers. In all cases, the dendronization process was efficient and some of the materials resulted with potential application as supports. Initially, a dendritic macromonomer(DM)from a commercial dendron was synthesized and characterized. The DM with different functional groups in the periphery (amino, acid or t-butyl) and of different generation, was polymerized in conditions of radical polymerization. Then, macroporous polymers (monoliths) were synthesized and XIV characterized. Classical monomers, such as acrylamide (AAm), acrylic acid (AAc) and N-tris (hydroxymethyl) methylacrylamide (NAT), and MD were combined. Finally, these dendronized materials were tested as supports ofimmobilized-metal affinity chromatography (IMAC). Metal ions (Cu2+and Zn2+) were chelated on the matrix to evaluate the adsorption of the serum proteins (immunoglobulin G and alpha-2-macroglobulin). The development of theThesis highlights the importance of the synthetic design of new materials and the promising characteristics of dendritic structures with respect to specific interactions. The highlights of the Thesis werethe synthetic design of new dendronized materials as support of AC where MD governed the specific interactions. The interdisciplinary work and the colaboration between investigators of different areas, allowed the developed of the research. Due to the relevance of the results, future researches are expected to allow the transference to the productive sector. Fil: García Schejtman, Sergio David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina

Los dendrímeros han generado un enorme interés debido a su particular estructura ramificada y su multivalencia. La extensa investigación que se ha llevado a cabo sobre este tipo de macromoléculas ha demostrado la naturaleza multidisciplinar de las mismas, describiéndose sus aplicaciones en química, física, biología, medicina o en la mejora de nuevos materiales. En particular, el desarrollo de nanoestructuras moleculares multivalentes, con tamaño y forma bien definida, tiene un enorme interés en el campo de la biomedicina. El empleo de estos sistemas como plataformas multifuncionales en el estudio de las reacciones adversas a fármacos RAF (alergia a antibióticos betalactámicos en particular) ha quedado ampliamente demostrado. La síntesis de una serie de Antígenos Dendriméricos (DeAn) y su anclaje sobre distintas superficies, ha permitido avanzar en el estudio del diagnóstico clínico de la alergia a antibióticos betalactámicos mediante la técnica de Radio Allergo Sorbent Test (RAST). Recientemente, se han iniciado trabajos enfocados hacia la aplicación de estas macromoléculas en otra área de la biomedicina. En particular, se han realizado estudios sobre los procesos de adhesión celular enfocados al empleo de células madres mesenquimales (MSC) en regeneración tisular. La incorporación de patrones de reconocimiento celular basados en el péptido RGD (Arginina-Glicina-Ácido aspártico) a estructuras dendriméricas provoca un aumento de la adhesión celular in vitro, observando no sólo un aumento de la adhesión de las células a la superficie sino que la eficacia de esta adhesión está relacionada con la forma en que el dendrímero presenta el tripéptido a la célula. El empleo de plataformas sólidas que contengan las estructuras dendriméricas funcionalizadas puede ser crucial para determinadas aplicaciones en regeneración tisular. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Los dendrímeros han sido empleados en una gran variedad de aplicaciones, entre las que destacan las del campo de la biomedicina. Estas macromoléculas multivalentes ofrecen la posibilidad de incorporar múltiples funcionalidades en partes precisas de su estructura y muestran grandes expectativas para su aplicación en nanomedicina.1 Sin embargo, es crucial desarrollar dendrímeros multifuncionales con estructuras bien definidas y con el mismo nivel de precisión que las moléculas biológicas. Un requisito clave para producir un nuevo material dendrimérico es el desarrollo de nuevos esquemas sintéticos que puedan ofrecer el grado requerido de precisión estructural.2 Recientemente se ha presentado una nueva clase de dendrímero basado en unidades de 2,2-Bis(Aminoalquil) PropanAmiDas denominado BAPAD. El enfoque sintético empleado consiste en el empleo del ácido 3,3’-diazidopiválico como unidad de crecimiento, empleando el ácido carboxílico en la generación de nuevos enlaces amidas.3 El control de la síntesis de los correspondientes dendrones nos ha permitido el diseño de una serie de estructuras dendriméricas con funcionalidades específicas para determinadas aplicaciones. Estos dendrones han sido empleados en estudios de maduración de células dendríticas.4 En esta comunicación se presenta el diseño de nuevos dendrones para aplicaciones biológicas. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Los dendrímeros son un tipo de macromoléculas poliméricas de tamaño nanométrico que constituyen la cuarta clase de las arquitecturas poliméricas y tienen cabida en el ámbito de la nanotecnología aplicada a la medicina. Se caracterizan por presentar una estructura muy bien definida, con baja polidispersidad y un exterior multivalente con posibilidad de funcionalización base de la interacción con multitud de especies. Sin embargo, lo más destacable es el elevado control que se posee sobre el diseño estructural, lo cual aporta versatilidad y gran potencialidad en diversos campos de aplicación. Así, en el campo de la medicina resultan prometedores agentes transportadores de fármacos y material genético para constituir nuevas formulaciones terapéuticas encaminadas a mejorar la eficacia y seguridad de moléculas activas. De acuerdo con ello, en este trabajo se recogen las propiedades fisicoquímicas más destacadas y que suponen factores determinantes en su interacción con diferentes sustratos. Asimismo, se detalla la naturaleza de los procesos de complejación con fármacos y material genético, así como los cambios conformacionales que dichas estructuras inducen en estos últimos y los factores de los que dependen. En virtud de sus numerosas aplicaciones en terapias in vivo es importante indagar sobre su toxicidad, muy relacionada con su estructura, la cual presenta buenas perspectivas y posibilidades tangibles de mejora. Por último, se recogerán algunas de las aportaciones más relevantes de los dendrímeros como transportadores de fármacos frente a la administración clásica de moléculas activas. Finalmente, se realiza una comparativa con otros agentes alternativos, como son las nanopartículas y los liposomas, los cuales se emplean también recientemente en nuevas formulaciones para la mejora de las características farmacocinéticas y farmacológicas de principios activos. Universidad de Sevilla. Grado en Farmacia

Los dendrímeros son excelentes plataformas multifuncionales para una gran cantidad de diferentes aplicaciones. En particular, el desarrollo de nanoestructuras moleculares multivalentes, con tamaño y forma bien definida, tiene un enorme interés en el campo de la biomedicina.1 Actualmente resulta necesario poder obtener dendrímeros multifuncionales, con estructuras muy precisas, diseñados específicamente para determinadas aplicaciones. Con las herramientas adecuadas se pueden incluir en la estructura del dendrímero los grupos requeridos en posiciones específicas del mismo. Recientemente se diseñó y sintetizó un nuevo tipo de dendrímero (dendrón) basado en el acoplamiento iterativo de unidades de 2,2-Bis(aminoalquil)propanamidas (BAPAD).2,3 Este representa un modelo versátil a la hora de incorporar determinadas funcionalidades en su estructura. Sin embargo, la síntesis de este nuevo dendrímero se abordó utilizando como sustrato de partida el ácido 3,3´-dicloropiválico. Los grupos amino superficiales de esta nueva macromolécula se encuentran en posiciones relativas 1,3, lo que para determinadas aplicaciones, donde la funcionalización del dendrímero en su superficie requiere introducir grupos relativamente voluminosos, supone un problema de reactividad dado la congestión estérica que se provoca. Se presenta el diseño y la síntesis de nuevos dendrímeros donde los grupos amino superficiales, necesarios para determinadas aplicaciones, queden en posiciones relativas 1,7. Formalmente implica la preparación de dendrímeros con brazos más largos que podrán minimizar los problemas de congestión estérica. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Submitted by António Freitas (amsf@uma.pt) on 2017-09-21T10:07:56Z No. of bitstreams: 1 MestradoNádiaNunes.pdf: 7764341 bytes, checksum: d1832cc3a3477c66757de7a7303c9dd6 (MD5) Made available in DSpace on 2017-09-21T10:07:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MestradoNádiaNunes.pdf: 7764341 bytes, checksum: d1832cc3a3477c66757de7a7303c9dd6 (MD5) Previous issue date: 2017-07-14

Nitroaromatic compounds are very used in the pharmaceutical industry for their known biological properties. One of the probable mechanisms of action of this class of compounds may be involved in redox reactions. The identification of nitro and its products, for a technique simple, sensitive and low cost technique such as electrochemical techniques, is fundamental, because through them it is possible to analyze the solubilization process of these compounds in association with some encapsulating agents. A feature of nitro compound studied, 2 - [(4-nitrophenyl) amino]-4,5,6,7-tetrahydro-4H-benzo [β] thiophene-3-carbonitrile, (6CN10) is its low solubility in water, which justifies its combination with substances such as cyclodextrin and dendrimers, such as PAMAM. The formation of an inclusion complex between 6CN10 and β-cyclodextrin and 6CN10 and PAMAM 3rd generation was evaluated in this work through electrochemical and spectroscopic techniques. The electrochemical system was composed of three electrodes, Ag/AgCl/Cl- saturated (reference), platinum (auxiliary), glassy carbon with and without modification with carbon nanotubes (NTC) or gold (Au) (working) in a buffered medium pH 7.03 with and without a cosolvent and a Na2SO4 solution of 0.2 mol L-1. Also was performed spectroscopic studies by UVVis in aqueous-ethanolic medium in different concentrations of β-Cyclodextrin, as well as the characterization of the complex 6CN10: PAMAM in methanolic solution. The studies demonstrated that the 6CN10 has standard reduction mechanism of nitroaromatic in potential within the expected range for compounds with biological activity its mechanism of action may be associated with the redox process The first analysis showed the interaction of 6CN10 as β-CD and the influence of time in this process. By forming a self-assembled monolayer (SAM) of β-CD-SH on the Au electrode it was possible to determine the equilibrium constant between the complex 6CN10:β-CD with value 3,3x105 M-1. Already by spectrophotometric methods, the constant was 7,86x104 M-1. Regarding the PAMAM the first results verified the influence of time on complex formation between 6CN10:PAMAM, reaching the optimum time of 30 minutes. Then With the increasing variations in the concentration of 6CN10 it was possible to determine the equilibrium constant (KF = 5,61x105 M-1) between the complex 6CN10:PAMAM, in NTC sensor. It is observed that the obtained value is relatively higher in comparison with the electrochemical constant for the complex 6CN10:β-CD. This favoring behavior 6CN10:PAMAM complex can also be observed by the values of LD and LQ obtained, which were, respectively, 1,49x10-6 and 4,96x10-6 mol L-1 to the complex with PAMAM and 1,83x10-6 and 6,1x10-6 mol L-1 to β-CD. When the SAM of PAMAM-MUA was used the constant obtained was of 2,16x105 M-1. In characterizing the 6CN10:PAMAM complex per UV-Vis, the results show that a higher amount than the number of PAMAM ramifications (32 ramifications) and of the 6CN10 interacted, suggesting that the nitro interacted of different forms with PAMAM. Both encapsulating agents demonstrated efficiency for complex formation with the compound under study, but PAMAM presented subtle advantage. However both could be used for the development of different pharmaceutical formulations containing the nitro compound. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Os nitrocompostos aromáticos são muito aplicados na indústria farmacêutica por suas conhecidas propriedades biológicas. Um dos prováveis mecanismos de ação dessa classe de compostos pode estar envolvido em reações de oxirredução. A identificação do nitro e de seus produtos, por uma técnica simples, sensível e de baixo custo como as técnicas eletroquímicas, é fundamental, pois através delas é possível analisar o processo de solubilização desses compostos em associação com alguns agentes encapsulantes. Uma característica do nitrocomposto estudado, 2-[(4-nitrofenil)-amino]-4,5,6,7-tetraidro-4H-benzo[b]tiofeno-3-carbonitrila, (6CN10) é sua baixa solubilidade em água, o que justifica sua associação com substâncias como ciclodextrina e dendrímeros, como o PAMAM. A formação de um complexo de inclusão entre o 6CN10 e a β-Ciclodextrina e 6CN10 e PAMAM 3ª geração foi avaliado nesse trabalho através das técnicas eletroquímicas e espectroscópicas. O sistema eletroquímico utilizado foi composto por 3 eletrodos, Ag/AgCl/Cl- saturado (referência), platina (auxiliar), carbono vítreo com e sem modificação com nanotubos de carbono (NTC) ou ouro (Au) (trabalho), em meio tamponado pH 7,03 com e sem um cosolvente, e em uma solução de Na2SO4 a 0,2 mol L-1. Também foram realizados estudos espectroscópicos por UV-Vis em meio aquoso-etanólico em diferentes concentrações de β-Ciclodextrina, bem como a caracterização do complexo 6CN10:PAMAM em solução metanólica. Os estudos demonstraram que o 6CN10 possui mecanismo de redução padrão de nitroaromáticos com potencial dentro da faixa esperada para compostos com atividade biológica, podendo seu mecanismo de ação estar associado ao processo redox. As primeiras analises demonstram a interação do 6CN10 como β-CD e a influência do tempo nesse processo. Através da formação de uma monocamada auto-organizada (SAM) de β-CD-SH no eletrodo de Au, foi possível determinar a constante de equilíbrio entre o complexo 6CN10:β-CD com valor de 3,3x105 M-1. Já por métodos espectrofotométricos, a constante foi de 7,86x104 M-1. Em relação ao PAMAM os primeiros resultados verificaram a influência do tempo na formação do complexo entre 6CN10:PAMAM, chegando ao tempo otimizado de 30 min. Em seguida, com as variações crescentes na concentração de 6CN10 foi possível determinar a constante de equilíbrio (Kf=5,61x105 M-1) entre o complexo 6CN10:PAMAM em sensor de NTC. Observou-se que o valor obtido é relativamente maior em comparação com a constante eletroquímica para o complexo 6CN10:β-CD. Tal comportamento de favorecimento do complexo 6CN10:PAMAM também pode ser observado pelo valores de LD e LQ obtidos, que foram, respectivamente, 1,49x10-6 e 4,96x10-6 mol L-1 para o complexo com PAMAM e de 1,83x10-6 e 6,1x10-6 mol L-1 para β-CD. Quando a SAM de PAMAM-MUA foi utilizada, a constante obtida foi de 2,16x105 M-1. Ao caracterizar o complexo 6CN10:PAMAM por UV-Vis, os resultados demostraram que uma quantidade maior que o nº de ramificações do PAMAM (32 ramificações) e do 6CN10 interagiram, propondo que o nitro interage por diferentes formas com o PAMAM. Ambos os agentes encapsulantes demonstraram eficiência para formação do complexo com o composto em estudo, porém o PAMAM apresentou uma sutil vantagem. Entretanto, ambos poderiam ser utilizados para o desenvolvimento de diferentes formulações farmacêuticas contendo o nitrocomposto.

β-lapachone (βLP) is a highly studied and promising plant-derived quinone in the treatment of cancer, but one of its characteristics limits its pharmacological properties, which is its low solubility in water. In the present study an alternative to increase the solubility of β-lapachone naphthoquinone with polyamidoamine dendrimer (PAMAM) of generation 2 and 3 (G2 and G3), Which is a highly branched and nanometer-sized polymer. Electrochemical techniques such as cyclic voltammetry were used, in protic media (phosphate pH 7.0) using glassy carbon as working electrode, while the counter electrode was a Pt wire and the reference electrode an Ag|AgCl|Cl− (saturated), using a Autolab PGSTAT12 potentiostat. All experiments were conducted at room temperature (25 ± 2 ºC) and purging an inert gas (Argon). Also complexes of βLP with PAMAM were prepared and characterized by spectroscopy techniques, as UV visible (UV-vis) and Infrared by Fourier Transform (FTIR). In the electrochemical studies, it was observed a better amount of current to BLP when it was analyzed electrode modified with carbon nanotube (CNT) and PAMAM G2 or G3 than when it was only with the CNT, indicating a higher interaction of this quinone with dendrimer. Varying the concentration of the βLP with CNT/PAMAM G2 or G3 electrode can calculate the constant of interaction between them (6,63x102 e 2,59x102). To have the most of active sites available of the dendrimer and propose how is this interaction, the PAMAM G2 was immobilized on the gold electrode with MUA and the concentration of the quinone was varied and the equilibrium constant of the calculated complex (2,9x104). Studies with the free PAMAM in solution were performed, in which increasing concentrations of PAMAM was added in a medium with the non-solubilized quinone, where was observed a gradual increase in the peak current of reduction and oxidation, until system saturation, indicating phase transfer. Spectroscopic studies of UV-vis have shown the formation of the complex from changes in the absorption band of the βLP and FTIR indicated that the interaction between these compounds probably occurs through the carbonyl groups of the quinone with the amide groups inside the dendrimer. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico β-lapachona (βLP) é uma quinona de origem vegetal bastante estudada e promissora no tratamento do câncer, porém sua baixa solubilidade em água limita explorar ainda mais suas propriedades farmacológicas. Por isto, neste trabalho é apresentado uma alternativa para aumentar a solubilidade da naftoquinona β-lapachona com o dendrímero poliamidoamina (PAMAM) de geração 2 e 3 (G2 e G3), que é uma classe de polímeros altamente ramificados e de tamanho nanométrico. A técnica eletroquímica de voltametria cíclica foi escolhida para analisar a interação entre estes compostos em meio prótico (tampão fosfato pH = 7,0), utilizando eletrodos de carbono vítreo e ouro, modificados ou não, como eletrodo de trabalho, um fio de platina como contra eletrodo e Ag|AgCl|Cl− (saturado) como eletrodo de referência. As medidas eletroquímicas foram realizadas em um potenciostato/galvanostato Autolab PGSTAT (AUT73222). Todos os experimentos foram conduzidos em temperatura ambiente (25 ± 2 °C) e sob atmosfera inerte. Também foram preparados complexos da β-lapachona com PAMAM que foram caracterizados por técnicas espectrocrópicas de ultravioleta vísivel (UV-vis) e Infravermelho por Transformada de Fourrier (FTIR). Nos estudos eletroquímicos observou-se maior intensidade de corrente para a β-lapachona quando utilizou-se eletrodo modificado com nanotubo de carbono (CNT) e PAMAM G2 ou G3, do que quando utilizado o eletrodo de carbono vítreo modificado com CNT, indicando uma maior interação desta quinona com dendrímero. Ao variar a concentração da βLP com eletrodo CNT/PAMAM G2 ou G3, calculo-se a constante de interação entre eles com valores de 6,63x102 e 2,59x102 M-1, respectivamente. A fim de dispor da maior parte dos sítios ativos do dendrímero e propor como ocorre esta interação, o PAMAM G2 foi imobilizado em eletrodo de ouro com MUA e a concentração da quinona foi variada e a constante de equilíbrio do complexo calculada dando 2,9x104 M-1. Estudos com o PAMAM livre em solução foram realizados, adicionando concentrações crescentes do PAMAM em meio aquoso com a quinona não solubilizada, em que se observou um aumento gradativo na corrente de pico de redução e oxidação, até a saturação do sistema, indicando transferência de fase. Os estudos espectroscópicos de UV-vis demostraram a formação do complexo a partir de mudanças na banda de absorção da βLP em 256 nm e os estudos de FTIR indicaram que a interação entre estes compostos provavelmente ocorre através dos grupos carbonila da quinona com os grupos amida do interior do dendrímero.