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Over time, the effective resistance mechanisms to various first- and second-line drugs against the disease of tuberculosis make its treatment extremely difficult. This work presents a new approach to synthesizing a hybrid of antituberculosis medications: isoniazid (INH) and pyrazinamide (PZA). The synthesis was performed using ultrasound-assisted synthesis to obtain an overall yield of 70%, minimizing the reaction time from 7 to 1 h. The evaluation of the biological activity of the hybrid (compound 2) was tested using the tetrazolium microplate assay (TEMA), showing inhibition in the growth of Mycobacterium tuberculosis H37Rv at a concentration of 0.025 mM at pH 6.0 and 6.7. Resumen Debido a los grandes mecanismos de resistencia a lo largo del tiempo de diversos fármacos de primera y segunda línea contra la enfermedad de la tuberculosis, el tratamiento sigue dificultándose. Este trabajo presenta un nuevo enfoque para sintetizar un híbrido de fármacos antituberculosos: isoniazida (INH) y pirazinamida (PZA). La síntesis fue asistida por ultrasonido con el fin de obtener un rendimiento global del 70%, minimizando el tiempo de reacción de 7 a ' h. La evaluación de la actividad biológica del híbrido (compuesto 2) se probó usando el ensayo de microplaca de tetrazolio (TEMA), que mostró una inhibición en el crecimiento de Mycobacterium tuberculosis H37Rv a una concentración de 0,025 mM a pH 6,0 y 6,7. Resumo Devido aos grandes mecanismos de resistência ao longo do tempo a diversos fármacos de primeira e segunda linha contra a tuberculose, o que torna seu tratamento extremamente difícil. Este trabalho apresenta uma nova abordagem para sintetizar um híbrido de fármacos antituberculose: isoniazida (INH) e pirazinamida (PZA) A síntese foi realizada utilizando a síntese assistida por ultrassom de forma a obter um rendimento global de 70%, minimizando o tempo de reação de 7 h para ' h. A avaliação da atividade biológica do híbrido (composto 2) foi testada utilizando o ensaio de microplaca de tetrazólio (TEMA), mostrando uma inibição no crescimento de Mycobacterium tuberculosis H37Rv na concentração de 0,025 mM em pH 6,0 e 6,7.

Resumen Introducción: La prevención de la tuberculosis activa en los grupos de riesgo es clave para el control y eliminación de la tuberculosis. El tratamiento de la infección tuberculosa latente (TITL) con rifapentina e isoniazida en dosis semanales por 12 semanas es más corto que con otros esquemas, tiene menor hepatotoxicidad, mejor adherencia y es costo-efectivo. El objetivo del estudio es evaluar la factibilidad de implementar este esquema a nivel programático en Chile. Métodos: Se hizo una intervención piloto en territorios seleccionados entre mayo de 2018 y marzo de 2019. En esos territorios se reemplazó el esquema normado de TITL con isoniazida 6 meses por el esquema rifapentina-isoniazida 12 semanas. Además, se amplió la población objetivo, incluyendo a contactos mayores de 14 años. El tratamiento consistió en la administración conjunta de isoniazida y rifapentina por vía oral con frecuencia semanal, por 12 semanas, de forma supervisada por personal de salud. Resultados: Ingresaron 238 pacientes al piloto, de los cuales 53% fueron mujeres y 54,2% fueron mayores de 14 años. Del total de pacientes, 203 (85,3%) completaron el tratamiento, 22 (9,2%) lo abandonaron, 8 (3,4%) presentaron reacciones adversas y 5 tuvieron otros motivos de egreso. Conclusión: Tanto el TITL con rifapentinaisoniazida por 3 meses en dosis semanales supervisadas, como la incorporación de contactos adultos a TITL, son factibles de implementar a nivel programático en Chile.

Objetivo general: Determinar la resistencia de la Isoniazida y Rifampicina frente a otros antimicrobianos en pacientes adultos con tuberculosis. Objetivos específicos: Identificar la resistencia de la Isoniazida frente a otros antimicrobianos en pacientes adultos con tuberculosis. Identificar la resistencia de la Rifampicina frente a otros antimicrobianos en pacientes adultos con tuberculosis. Metodología: Se realizó una revisión bibliográfica sistemática de artículos publicados en inglés y español correspondientes al año 2016 hasta el 2021 en las bases de datos Science Direct y PubMed. La búsqueda se realizó por medio de la abreviatura PICO. La estrategia de búsqueda se llevó a cabo en la plataforma de los descriptores en Ciencias de la Salud (DeCS)”Adulto” “Tuberculosis” “Isoniazida” “Rifampicina” “Antimicrobianos” “Resistencia a fármacos” y en inglés de (MeSH) “Adult” “Mycobacterium tuberculosis” “Isoniazid” “Rifampin” “Anti-Infective” “Agents Drug Resistance, se empleó los operadores booleanos AND y OR. Se esquematizó el diagrama de flujo (PRISMA). El análisis de las fuentes bibliográficas permitió la compresión y el análisis de los referentes teóricos. Conclusiones: Se concluye que, la mutación S315T del gen katG, se ve implicada en la resistencia a isoniazida, para confirmar ello se debe realizar uso de pruebas como el PCR-RFLP. La detección temprana ayudará en la eficacia del tratamiento en pacientes con tuberculosis que presenten resistencia a la isoniazida. Se concluye que el gen KatG no es el único involucrado en la resistencia a la isoniazida. Puesto que, un estudio identificó que el gen rpoB también ofrecía resistencia a este tratamiento, así como a la rifampicina. Es decir, la resistencia a estos dos fármacos es similar, debido a la mutación de los genes de mycobacterium tuberculosis.

Nanopartículas (NPs) de trimesato de hierro (III) mesoporoso MIL-100(Fe) fueron cargadas con el fármaco antituberculoso (anti-TB) de primera línea isoniazida (INH) (NPs INH@MIL-100), alcanzando una gran carga farmacológica, y microencapsuladas en microsferas de manitol (Ma MS) mediante una simple técnica de atomización. Las MS obtenidas fueron caracterizadas, presentando adecuadas propiedades morfológicas y aerodinámicas para su llegada a la zona profunda del pulmón. Se llevó a cabo la liberación del sistema y del fármaco en medios acuosos (agua MilliQ, tampón fosfato salino (PBS) y fluido pulmonar simulado (SLF)) a 37 °C. Se demostró que las partículas fueron liberadas con un tamaño nanométrico y carga negativa, siendo la INH mejor liberada en PBS que en agua. Además, se realizaron estudios in vitro empleando células A549, demostrando baja citotoxicidad de los sistemas, corroborándose la presencia y ubicación dentro de las células. Finalmente, se realizaron estudios in vivo administrando de forma intratraqueal las MS a ratas Wistar- Kyoto. Las MOFs alcanzaron las distintas partes de pulmón (superior, medio e inferior). Los resultados mostraron que no hubo embolismo pulmonar y la presencia de un parénquima normal, apariencia de alvéolos de paredes delgadas, ausencia de cualquier signo de inflamación y no producción de interleucina-6 (IL-6) (comparado al grupo control). De este modo, los resultados confirman que nuestro sistema micro-nanoparticulado es un prometedor candidato para el tratamiento local pulmonar de enfermedades infecciosas, como la TB. 2023-03-30

SUMMARY Introduction: Leishmaniasis is a disease caused by protozoa of the genus Leishmania and is considered endemic in 98 countries. Treatment with pentavalent antimonials has a high toxicity, which motivates the search for effective and less toxic drugs. α- and β-lapachones have shown different biological activities, including antiprotozoa. In recent studies, the isonicotinoylhydrazone and phthalazinylhydrazone groups were considered innovative in the development of antileishmania drugs. Molecular hybridization is a strategy for the rational development of new prototypes, where the main compound is produced through the appropriate binding of pharmacophoric subunits. Aims: To synthesize four hybrids of α- and β-lapachones, together with the isonicotinoylhydrazone and phthalazinylhydrazone groups and to determine the antileishmania activity against the promastigotic forms of L. amazonensis, L. infantum and L. major. Results: β-lapachone derivatives were more active against all tested leishmania species. βACIL (IC50 0.044μM) and βHDZ (IC50 0.023μM) showed 15-fold higher activity than amphotericin B. The high selectivity index exhibited by the compounds indicates greater safety for vertebrate host cells. Conclusion: The results of this work show that the hybrids βACIL and (3HDZ are promising molecules for the development of new antileishmania drugs. RESUMEN Introducción: Leishmaniasis es una enfermedad causada por protozoos del género Leishmania y se considera endémica en 98 países. El tratamiento con antimoniales pentavalentes tiene una alta toxicidad, lo que motiva la búsqueda de fármacos eficaces y menos tóxico. α- y β-lapachones han mostrado diferentes actividades biológicas, incluido los antiprotozoarios. En estudios recientes, los grupos isonicotinoilhidra-zona y ftalazinilhidrazona se consideraron innovadores en el desarrollo de fármacos antileishmania. La hibridación molecular es una estrategia para el desarrollo racional de nuevos prototipos, donde el compuesto principal se produce a través de la unión apropiada de subunidades farmacofóricas. Objetivos: Sintetizar cuatro híbridos de α- y β-lapachones, junto con los grupos isonicotinoilhidrazona y ftalazinilhidrazona y determinar la actividad antileishmania frente a las formas promastigotas de L. amazonensis, L. infantum y L. major. Resultados: Los derivados de β-lapachone fueron más activos contra todas las especies de leishmania probadas. La βACIL (CI50 0,044μM) y βHDZ (CI50 0,023μM) mostraron actividad 15 veces mayor que la anfotericina B. El alto índice de selectividad que presentan los compuestos indica una mayor seguridad para las células huésped del vertebrado. Conclusión: Los resultados de este trabajo demuestran que los híbridos (ACIL y (HDZ son moléculas prometodoras para el desarrollo de nuevos fármacos antileishmania. RESUMO Introdução: A leishmaniose é uma doença causada por protozoários do género Leishmania e é considerada endémica em 98 países. O tratamento com antimoniais pentavalentes apresenta alta toxicidade, o que motiva a pesquisa por medicamentos eficazes e menos tóxicos. α- e β-lapachones tém mostrado diferentes atividades biológicas, incluindo antiprotozoários. Em estudos recentes, os grupos isonicotinoilhi-drazona e ftalazinilhidrazona foram considerados inovadores no desenvolvimento de drogas antileishmania. A hibridização molecular é uma estratégia para o desenvolvimento racional de novos protótipos, onde o composto principal é produzido através da ligação apropriada de subunidades farmacofóricas. Objetivos: Sintetizar quatro híbridos de α- e β-lapachones, juntamente com os grupos isonicotinoil-hidra-zona e ftalazinilhidrazona e determinar a atividade antileishmania contra as formas promastigóticas de L. amazonensis, L. infantum e L. major. Resultados: Os derivados de β-lapachona foram mais ativos contra todas as espécies de leishmania testadas. BACIL (IC50 0,044 μM) e βHDZ (IC50 0,023 μM) apresentaram atividade 15 vezes maior do que a anfotericina B. O alto índice de seletividade dos compostos indica maior segurança para células hospedeiras de vertebrados. Conclusaõ: Os resultados deste trabalho mostram que os híbridos βACIL e βHDZ são moléculas promissoras para o desenvolvimento de novos fármacos antileishmania.

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais RESUMO I O diagnóstico rápido de Mycobacterium tuberculosis resistente aos fármacos é um desafio em países de baixa renda. Os métodos indicadores de oxi-redução colorimétricos como Resazurin Microtitre Assay (REMA) são relativamente novos e indicados pela Organização Mundial da Saúde como testes para determinar a sensibilidade aos fármacos antituberculose. O ojetivo do estudo foi comparar o resultado da Concentração Inibitória Mínima (MIC) do Mycobacterium tuberculosis por REMA com MGIT-960 kit SIRE (BD BACTECTM MGITTM 960 System), GenoType®MTBDRplus e GeneXpert®MTB/RIF. Foram incluídos 27 isolados clínicos de M. tuberculosis (14 sensíveis e 13 resistentes) pelo método MGIT-960 kit SIRE. O MIC foi realizado pelo método REMA (MIC-REMA), e os testes genotípicos por GenoType®MTBDRplus e GeneXpert®MTB/RIF. Para a análise de comparação entre os métodos foi utilizado o teste exato de Fisher’s. A concordância entre os resultados do MIC-REMA com o MGIT-960 kit SIRE e o GenoType®MTBDRplus para rifampicina (RIF) e para isoniazida (INH) com kappa < 0,001. A mesma concordância foi encontrada entre MIC-REMA de RIF com GeneXpert®MTB/RIF com kappa < 0,001. Esses resultados mostram que o MIC-REMA foram altamente concordantes com os testes fenotípicos e genotípicos para RIF e INH. RESUMO II Em muitos países os testes diagnósticos para a tuberculose (TB) ainda é realizada por métodos convencionais como a baciloscopia e cultura em meio Löwenstein-Jensen (LJ) e o teste de sensibilidade (TS) pelo método da proporção indireto (MP) que requer 6 a 8 semanas para produzir resultados. Estima-se que um número expressivo de casos de TB-DR não são diagnosticados prontamente e ficam sem tratamento eficaz. Para o controle global da TB-DR, os laboratórios de micobacteriologia devem fortalecer a capacidade de realizar o TS de primeira e segunda linha por meio de métodos rápidos. A Organização Mundial da Saúde (OMS) recomendou o uso de métodos para tornar mais efetivo o controle da TB e principalmente da TB-DR que tem um aumento significativo de casos anualmente. Dentre eles, encontra-se o Nitrate Reductase Assay (NRA), que tem mostrado excelentes resultados, rapidez, aplicabilidade e baixos custos. Este estudo teve como objetivo avaliar o TS aos fármacos de primeira linha direto de amostras clínicas respiratórias pelo método NRA (NRA-D) utilizando o kit SIRE Nitratase®PNB para estimar o desempenho do método comparando com o MGIT 960 kit SIRE, método utilizado como referência. Métodos: As amostras respiratórias com baciloscopia positiva foram coletadas em dois hospitais de Belo Horizonte, Minas Gerais (MG), Brasil, um de referência em TB e outro de alto complexidade. As amostras foram processadas nos respectivos laboratórios e após testadas quanto à sensibilidade a rifampicina (RIF), isoniazida (INH), estreptomicina (S) e etambutol (E) por NRA-D no laboratório de Micobactérias da Faculdade de Medicina e pelo MGIT 960 no laboratório de referência do estado de MG. Resultados: A concordância entre os métodos foi avaliada pelo parâmetro k, que teve como resultados: 0,96, 0,92, 0,88 e 0,66 para rifampicina (RIF), isoniazida (INH), estreptomicina (S) e etambutol (E), respectivamente. A sensibilidade e especificidade foram de 99,3% e 100% para RIF, 98,6% e 95,2% para INH, 98,7% e 100% para S e 99,4% e 100% para E, respectivamente, mostrando excelente acurácia quando comparado com o MGIT 960 kit SIRE. Com relação ao tempo de leitura, 33,3% das amostras foram reveladas após 14 dias, 38,8% após 21dias ( total acumulado de 72% em 21 dias) e 27,8% após 28 dias, que são semelhantes aos dos métodos automatizados. Conclusão: os resultados de acúracia e concordância e a rapidez da obtenção dos resultados, mostram que esse método pode ser utilizado em substituição aos métodos mais demorados em países onde não há recursos para o uso de técnicas moleculares e automatizadas.

The increase in the production of pharmaceutical products has been gradually increasing and, consequently, the residues of these products inappropriately in the aquatic environment as well. In this context, the scarcity of ecotoxicological studies on drugs of the tuberculostatic class in the aquatic environment is highlighted. Thus, the present study aimed to evaluate the presence of tuberculostatic drugs used as a standardized scheme by the Brazilian Ministry of Health for the treatment of tuberculosis (Rifampicin, Isoniazid, Pyrazinamide and Etambutol), by calculating the predicted environmental concentration (PEC) in surface waters of the municipality from Cubatão (São Paulo, Brazil). In addition, adverse biological effects on the test organisms Daphnia similis and Echinometra lucunter for the drugs Isoniazid and Pyrazinamide were evaluated. The PEC values were calculated among the four tuberculostatic drugs according to the guideline of the European Medicines Agency (EMEA) (CHMP, 2006). Afterwards, toxicity tests were performed on D. similis and E. lucunter according to Brazilian Association of Technical Standards ABNT NBR 12713:2016 e ABNT NBR 15350:2012, respectively. PEC values for all four tuberculostatic drugs included in the present study showed values that exceeded the limit considered by the EMEA of 0.01 µg.L-1. For the toxicity test with D. similis, the drugs Isoniazid and Pyrazinamide presented EC50 values of 69.97 mg.L-1 and 44.49 mg.L-1, respectively, being classified as “harmful” according to the Directive of the European Economic Community (EEC) 93/67 / EEC. As for the toxicity test with E. lucunter, the drugs Isoniazid and Pyrazinamide showed IC50 values of 23.66 mg.L-1 and 17.21 mg.L-1, respectively, results that are also considered “harmful” according to with Directive 93/67 / EEC. The results of this research may serve as subsidies to new legislation and the creation of government programs that seek solutions promoting reduction and even the elimination of pharmaceuticals in the aquatic environment. Con el tiempo, el crecimiento en la producción de productos farmacéuticos ha ido aumentando gradualmente y, en consecuencia, los residuos de estos productos de manera inapropiada también en el medio acuático. En este contexto, se destaca la escasez de estudios ecotoxicológicos sobre fármacos de la clase tuberculostática en el medio acuático. Así, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar la presencia de fármacos tuberculostáticos utilizados como esquema estandarizado por el Ministerio de Salud de Brasil para el tratamiento de la tuberculosis (Rifampicina, Isoniazida, Pirazinamida y Etambutol), mediante el cálculo de la Concentración Ambiental Estimada (CAE) en aguas superficiales del municipio de Cubatão (São Paulo, Brasil). Además, se evaluaron los efectos biológicos adversos sobre los organismos de prueba Daphnia similis y Echinometra lucunter para los fármacos Isoniazida y Pirazinamida. CAE se calcularon entre los cuatro fármacos tuberculostáticos de acuerdo con las directrices de la Agencia Europea de Medicamentos (EMEA) (CHMP, 2006). Posteriormente, se realizaron pruebas de toxicidad en D. similis y E. lucunter según la Asociación Brasileña de Normas Técnicas (ABNT). Los resultados de las CAEs para todos los fármacos tuberculostáticos incluidos en el presente estudio mostraron valores superiores al límite considerado por la EMEA de 0,01 µg.L-1. Para el ensayo de toxicidad con D. similis, los fármacos Isoniazida y Pirazinamida tuvieron valores de CE50 de 69,97 mg.L-1 y 44,49 mg.L-1, respectivamente, siendo clasificados como “nocivos” según la Directiva de la Economía Europea. Comunidad (CEE) 93/67 / CEE. En cuanto al ensayo de toxicidad con E. lucunter, los medicamentos Isoniazida y Pirazinamida mostraron valores de IC50 de 23,66 mg.L-1 y 17,21 mg.L-1, respectivamente, resultados que también se consideran “nocivos” según la Directiva 93/67/ CEE. Los resultados de esta investigación pueden servir como subsidios a la nueva legislación y también a la creación de programas gubernamentales que busquen soluciones que promuevan la reducción e incluso la eliminación de las drogas en el medio acuático. Com o passar do tempo, o crescimento da produção de produtos farmacêuticos vem aumentando gradativamente e consequentemente, os resíduos destes produtos de forma inadequada no ambiente aquático também. Neste contexto, destaca-se a escassez de estudos ecotoxicológicos sobre os medicamentos da classe dos tuberculostáticos no meio aquático. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar a presença dos fármacos tuberculostáticos utilizados como esquema padronizado pelo Ministério da Saúde para o tratamento de tuberculose (Rifampicina, Isoniazida, Pirazinamida e Etambutol) em águas superficiais do município de Cubatão (São Paulo, Brasil), através do cálculo da concentração ambiental estimada (CAE). Adicionalmente, foram avaliados os efeitos biológicos adversos nos organismos-testes Daphnia similis e Echinometra lucunter para os fármacos Isoniazida e Pirazinamida. As concentrações ambientais estimadas foram calculadas para os quatro fármacos tuberculostáticos de acordo com a diretriz da Agência Europeia de Medicamentos (EMEA) (CHMP, 2006). Após, foram realizados ensaios de toxicidade em D. similis e E. lucunter de acordo com as normas ABNT NBR 12713:2016 e ABNT NBR 15350:2012, respectivamente. Os resultados das CAE para todos os fármacos tuberculostáticos incluídos neste estudo apresentaram valores superiores ao limite considerado pela EMEA de 0,01 µg.L-1. Para o ensaio de toxicidade com D. similis, os fármacos Isoniazida e Pirazinamida apresentaram valores de CE50 respectivamente 69,97 mg.L-1 e 44,49 mg.L-1 sendo estes classificados como “nocivos” de acordo com a Diretiva da Comunidade Econômica Europeia (CEE) 93/67/CEE. Já para o ensaio de toxicidade com o organismo-teste Echinometra lucunter, os fármacos Isoniazida e Pirazinamida apresentaram valores de CI50 23,66 mg.L-1 e 17,21 mg.L-1, respectivamente, resultados que os também como “nocivos” de acordo com a Diretiva 93/67/CEE. Os resultados desta pesquisa poderão servir como subsídios a novas legislações e a criação de programas governamentais que buscam soluções promovendo redução e até mesmo a eliminação de fármacos no ambiente aquático.

As zeólitas são aluminossilicatos que apresentam como uma de suas principais características poros e cavidades de dimensões bem definidas, elevada área específica e capacidade de troca catiônica, conferindo habilidade de peneiramento e armazenamento de moléculas, fazendo com que sejam amplamente aplicados e estudados para diversas finalidades. A isoniazida é um dos fármacos utilizados para o tratamento de tuberculose, doença infectocontagiosas que possui um alto índice de mortalidade mundial, apresenta elevada solubilidade em água e baixa permeabilidade. Por outro lado, a olanzapina é um agente antipsicótico usado para o tratamento de esquizofrenia e doenças de desordem mental, apresentando baixa solubilidade e pouca biodisponibilidade oral. Considerando essas premissas essa tese tem como objetivo central estudar a aplicação das zeólitas sintéticas Beta, Mordenita e Faujasita como ferramentas na melhoria tecnológica dos fármacos isoniazida e olanzapina. Para tal, as zeólitas e fármacos foram previamente caracterizados e os parâmetros relacionados a adsorção e liberação avaliados. Para o estudo conduzido com a isoniazida foram realizadas cinéticas de adsorção a diferentes pH’s, resultados que foram ajustados aos modelos matemáticos de Langergren, a equação de pseudo-segunda ordem e a difusão intrapartículas do modelo de Weber e Morris. Tendo-se como base os resultados cinéticos, foram construídas isotermas de adsorção, considerando o pH mais favorável e o tempo em que o equilíbrio de adsorção é atingido, pH 3 e 4 horas para a Faujasita e pH 6 e 10 horas para a Beta, os resultados obtidos foram ajustados a modelos matemáticos de Langmuir e Freündlich. Materiais híbridos compostos por cada tipo de zeólita e a isoniazida foram formulados e caracterizados por diversas técnicas e os híbridos compostos com as zeólitas Faujasita e Beta estudados quanto a liberação da isoniazida em dois meios de liberação, meio ácido e tampão fosfato, com a finalidade de avaliar se esses híbridos conseguem proporcionar ou não um controle na liberação da isoniazida nesses meios. Esses resultados da cinética de liberação foram ajustados aos modelos matemáticos de Korsmeyer-Peppas e Higuchi. Em paralelo, como uma forma de melhor compreender as interações entre zeólita e isoniazida, foram realizados estudos de modelagem molecular, explorando a mecânica molecular clássica, aplicando o campo de força, baseado em potenciais interatômicos empíricos, com melhor ajuste para o sistema zeólita fármaco, o COMPASS27. Estudos de adsorção também foram conduzidos com a olanzapina onde foi avaliado a influência do pH, do tempo de contato e da concentração inicial da solução de fármaco, assim como estudo de liberação. Os resultados mostraram que as zeólitas Beta e Faujasita foram as que apresentaram melhor capacidade de retenção, em que para a Faujasita só é observada uma adsorção considerável de olanzapina com mudança do pH do meio para 6. Para o estudo com a olanzapina também foi observado maior proteção frente a degradação térmica e liberação em meio ácido do fármaco retido da zeólita. Zeolites are aluminosilicates that present as one of their main characteristics pores and cavities of well-defined dimensions, high specific area and cation exchange capacity, conferring ability to sieve and store molecules, making them widely applied and studied for various purposes. Isoniazid is one of the drugs used to treat tuberculosis; an infectious and contagious disease that has a high worldwide mortality rate has high water solubility and low permeability. On the other hand, olanzapine is an antipsychotic agent used for the treatment of schizophrenia and diseases of mental disorder, presenting low solubility and little oral bioavailability. Considering these premises, this thesis has the central objective of studying the application of the synthetic zeolites Beta, Mordenite and Faujasita as tools in the technological improvement of the drugs isoniazid and olanzapine. For that, the zeolites and drugs were previously characterized and the parameters related to adsorption and release were evaluated. For the study conducted with isoniazid, adsorption kinetics were performed at different pH's, results that were adjusted to the Langergren mathematical models, the pseudo-second order equation and the intraparticle diffusion of the Weber and Morris model. Based on the kinetic results, adsorption isotherms were constructed, considering the most favorable pH and the time in which the adsorption equilibrium is reached, pH 3 and 4 hours for Faujasita and pH 6 and 10 hours for Beta, the data isotherm were adjusted to Langmuir and Freündlich mathematical models. Hybrid materials composed of each type of zeolite and isoniazid were formulated and characterized by several techniques and the hybrids composed with zeolites Faujasita and Beta studied regarding the release of isoniazid in two release media, acid medium and phosphate buffer, with the purpose of to evaluate if these hybrids are able to provide control over the release of isoniazid in these media. These results of the release kinetics were adjusted to the mathematical models of Korsmeyer-Peppas and Higuchi. In parallel, as a way to better understand the interactions between zeolite and isoniazid, molecular modeling studies were carried out, exploring classical molecular mechanics, applying force fields based on empirical interatomic potentials with a better fit for the drug zeolite system, COMPASS27. Adsorption studies were also conducted with olanzapine where the influence of pH, contact time and the initial concentration of the drug solution was evaluated, as well as a release study. The results showed that Beta and Faujasita zeolites showed the best retention capacity, where for Faujasita only a considerable adsorption of olanzapine is observed with a change in the pH of the medium to 6. For the study with olanzapine, it was also observed greater protection against thermal degradation and more resistance at the release in the acid medium of the drug retained from the zeolite.

As zeólitas são aluminossilicatos formados pela união de unidades TO4 onde o átomo T geralmente é Si e Al. Estes sólidos apresentam como uma de suas principais características poros e cavidades de dimensões bem definidas, elevadas áreas específicas e capacidade de troca catiônica, conferindo habilidade de peneiramento e armazenamento de moléculas. Estas propriedades fazem que estes materiais sejam recentemente amplamente aplicados e estudados para diversas finalidades, dentre elas se destacam aplicações que visam o melhoramento de medicamentos, tratamentos e diagnóstico de doenças. Considerando essas premissas essa tese tem como objetivo central estudar a aplicação das zeólitas sintéticas Beta, Mordenita e Faujasita, já consolidadas industrialmente, como ferramentas na melhora tecnológica dos fármacos isoniazida e olanzapina. A ioniazida é um dos fármacos utilizados para o tratamento de turbeculose, doença infectocontagiosas que possui um alto índice de mortalidade mundial. A isoniazida é um bactericida que apresenta elevada solubilidade em água e baixa permeabilidade. Por outro lado, a olanzapina é um agente antipisicótico usado para o tratamento de esquizofrenia e doenças de desordem mental, apresentando baixa solubilidade e pouca biodisponibilidade oral. Na busca de um uso mais eficiente destes fármacos, esta tese estuda o desenvolvimento de novos carreadores a base de zeólitas para serem empregados na liberação modificada dos mesmos. Para tal, as zeólitas e fármacos foram previamente caracterizados e os parâmetros relacionados a adsorção e liberação avaliados. Para o estudo conduzido com a isoniazida foram realizadas cinéticas de adsorção a diferentes pH’s, resultados que foram ajustados aos modelos matemáticos de Langergren, a equação de pseudo-segunda ordem e a difusão intrapartículas do modelo de Weber e Morris. Tendo-se como base os resultados cinéticos, foram construídas isotermas de adsorção, considerando o pH mais favorável e o tempo em que o equilíbrio de adsorção é atingido, pH 3 e 4 horas para a Faujasita e pH 6 e 10 horas para a Beta, os resultados obtidos foram ajustados a modelos matemáticos de Langmuir e Freündlich. Materiais híbridos compostos por cada tipo de zeólita e a isoniazida foram formulados e caracterizados por diversas técnicas e os híbridos compostos com as zeólitas Faujasita e Beta estudados quanto a liberação da isoniazida em dois meios de liberação, meio ácido e tampão fosfato, com a finalidade de avaliar se esses híbridos conseguem proporcionar ou não um controle na liberação da isoniazida nesses meios. Esses resultados da cinética de liberação foram ajustados aos modelos matermáticos de Korsmeyer-Peppas e Higuchi. Em paralelo, como uma forma de melhor compreender as interações entre zeólita e isoniazida, foram realizados estudos de modelagem molecular, explorando a mecânica molecular clássica, aplicando campo de força baseado em potenciais interatômicos empíricos com melhor ajuste para o sistema zeólita fármaco, o COMPASS27. Estudos de adsorção também foram conduzidos com a olanzapina onde foi avaliado a influência do pH, do tempo de contato e da concentração inicial da solução de fármaco, assim como estudo de liberação. Os resultados mostraram que as zeólitas Beta e Faujasita foram as que apresentaram melhor capacidade de retenção, em que para a Faujasita só é observado uma adsorção considerável de olanzapina com mudança do pH do meio para 6. Para o estudo com a olanzapina também foi observado maior proteção frente a degradação térmica e liberação em meio ácido do fármaco retino da zeólita., Zeolites are aluminosilicates formed by the union of TO4 units where the T atom is usually Si and Al. These solids have, as one of their main characteristics, well-defined pores and cavities, high specific areas and cation exchange capacity, conferring sieving ability and storage of molecules. These properties mean that these materials have recently been widely applied and studied for several purposes, among them applications that aim to improve medicines, treatments and diagnosis of diseases. Considering these premises, this thesis has the central objective of studying the application of the synthetic zeolites Beta, Mordenite and Faujasita, already industrially consolidated, as tools in the technological improvement of the drugs isoniazid and olanzapine. Isoniazid is one of the drugs used to treat tuberculosis, an infectious disease that has a high worldwide mortality rate. Isoniazid is a bactericide that has high water solubility and low permeability. On the other hand, olanzapine is an antiphysical agent used for the treatment of schizophrenia and diseases of mental disorder, presenting low solubility and little oral bioavailability. In the search for a more efficient use of these drugs, this thesis studies the development of new carriers based on zeolites to be used in their modified release. For that, the zeolites and drugs were previously characterized and the parameters related to adsorption and release were evaluated. For the study conducted with isoniazid, adsorption kinetics were performed at different pH's, results that were adjusted to the Langergren mathematical models, the pseudo-second order equation and the intraparticle diffusion of the Weber and Morris model. Based on the kinetic results, adsorption isotherms were constructed, considering the most favorable pH and the time in which the adsorption balance is reached, pH 3 and 4 hours for Faujasita and pH 6 and 10 hours for Beta, the results obtained were adjusted to mathematical models by Langmuir and Freündlich. Hybrid materials composed of each type of zeolite and isoniazid were formulated and characterized by several techniques and the hybrids composed with zeolites Faujasita and Beta studied regarding the release of isoniazid in two release media, acid medium and phosphate buffer, in order to to evaluate whether or not these hybrids can provide control over the release of isoniazid in these media. These results of the release kinetics were adjusted to the Korsmeyer-Peppas and Higuchi mathematical models. In parallel, as a way to better understand the interactions between zeolite and isoniazid, molecular modeling studies were carried out, exploring classical molecular mechanics, applying force fields based on empirical interatomic potentials with better adjustment for the drug zeolite system, COMPASS27. Adsorption studies were also conducted with olanzapine where the influence of pH, contact time and initial concentration of the drug solution was evaluated, as well as a release study. The results showed that Beta and Faujasita zeolites showed the best retention capacity, where for Faujasita only a considerable adsorption of olanzapine is observed with a change in the pH of the medium to 6. For the study with olanzapine, it was also observed greater protection against thermal degradation and release in acid medium., Las zeolitas son aluminosilicatos formados por la unión de unidades TO4 donde suele ser Si y Al. Estos sólidos tienen como una de sus principales características poros y cavidades bien definidos, áreas específicas elevadas y capacidad de intercambio catiónico, lo que les confiere capacidad de tamización y carga de moléculas. Estas propiedades hacen que en los últimos tiempos estos materiales hayan sido ampliamente aplicados y estudiados con diversos fines, entre los que destacan las aplicaciones que tienen como objetivo el diseño de medicamentos, tratamientos y diagnóstico de enfermedades. Teniendo en cuenta estas premisas, esta tesis tiene como objetivo central estudiar la aplicación de las zeolitas sintéticas Beta, Mordenita y Faujasita, ya consolidadas industrialmente, como herramientas en la mejora tecnológica de los tratamientos con los fármacos isoniazida y olanzapina. La isoniazida es uno de los fármacos que se utilizan para tratar la turbeculosis, una enfermedad infecciosa que tiene una alta tasa de mortalidad en todo el mundo. La isoniazida es un bactericida que tiene alta solubilidad en agua y baja permeabilidad. Por otro lado, la olanzapina es un agente utilizado para el tratamiento de la esquizofrenia y enfermedades del trastorno mental, presentando baja solubilidad y poca biodisponibilidad oral. En la búsqueda de un uso más eficiente de estos fármacos, esta tesis estudia el desarrollo de nuevos excipientes basados en zeolitas para ser utilizados en la liberación modificada de los fármacos. Para ello, previamente se caracterizaron las zeolitas y fármacos y se evaluaron los parámetros relacionados con la adsorción y liberación. Para el estudio realizado con isoniazida, se realizaron cinéticas de adsorción a diferentes pH's; resultados que fueron ajustados a los modelos matemáticos de Langergren, la ecuación de pseudo-segundo orden y la difusión intrapartícula del modelo de Weber y Morris. Con base en los resultados cinéticos, se construyeron isotermas de adsorción, considerando el pH más favorable y el tiempo en que se alcanza el equilibrio de adsorción; pH 3 y 4 horas para Faujasita y pH 6 y 10 horas para Beta, los resultados obtenidos fueron ajustados a modelos matemáticos de Langmuir y Freündlich. Se formularon y caracterizaron materiales híbridos compuestos por cada tipo de zeolita e isoniazida mediante varias técnicas y se estudiaron los híbridos compuestos con zeolitas Faujasita y Beta respecto a la liberación de isoniazida en dos medios de liberación, medio ácido y tampón fosfato, con el fin de para evaluar si estos híbridos pueden proporcionar control sobre la liberación de isoniazida en estos medios. Los resultados de la cinética de liberación se ajustaron a los modelos matemáticos de Korsmeyer-Peppas e Higuchi. Paralelamente, como una forma de comprender mejor las interacciones entre zeolita e isoniazida, se realizaron estudios de modelado molecular, explorando la mecánica molecular clásica, aplicando campos de fuerza basados en potenciales interatómicos empíricos con mejor ajuste para el sistema de zeolita fármaco, COMPASS27. También se realizaron estudios de adsorción con olanzapina donde se evaluó la influencia del pH, el tiempo de contacto y la concentración inicial de la solución del fármaco, así como un estudio de liberación. Los resultados mostraron que las zeolitas Beta y Faujasita mostraron la mejor capacidad de retención, donde para Faujasita solo se observa una adsorción considerable de olanzapina con un cambio en el pH del medio a 6. Para el estudio con olanzapina, también se observó mayor protección contra la degradación térmica y la liberación en medio ácido del fármaco retenido en la zeolita., Tesis Univ. Granada.

Antecedentes: Estudios previos demuestran una baja adherencia a la terapia preventiva con isoniazida (TPI) en estudiantes de medicina. Objetivo: Determinar la proporción de estudiantes de medicina con TB latente que cumplen con la TPI y los factores que influyen en este cumplimiento. Material y métodos: Estudio de métodos mixtos, con un componente cuantitativo transversal analítico y un componente cualitativo. Se envió un cuestionario en línea a estudiantes de medicina de segundo a séptimo año de una universidad privada en Lima y se realizó entrevistas a profundidad a aquellos con PPD positivo que aceptaron participar. Resultados: Ciento cuarenta y siete participantes respondieron la encuesta, 86/147 (58.5%) mujeres, la mediana de edad fue de 22 años (rango intercuartil: 21-23), 37/147 (25.2%) reportaron un PPD positivo, 21/33 (64%) refirieron que se le indicó TPI, 13/33 (39%) refirieron haberla iniciado y 8/33 (24%) completaron la TPI. Los factores que facilitaron el inicio de TPI fue haber recibido la indicación para iniciarlo, el conocimiento sobre la TB latente y/o la TPI y recomendación de parte de un médico cercano. Las barreras principales fueron dificultades para navegar por los procesos para la obtención de la TPI. El uso de recordatorios contribuyó a la adherencia, mientras que la dificultad para recordar tomar la TPI fue una barrera. Conclusiones: El inicio y adherencia a la TPI en estudiantes de medicina con TB latente es subóptima.

RESUMEN Introducción: La tuberculosis pediátrica ha sido una epidemia mundial oculta durante décadas con dificultades para su control, entre las que se encuentra el difícil cumplimiento terapéutico debido a la correcta administración del tratamiento en niños que no pueden deglutir presentaciones farmacéuticas sólidas. El tratamiento de la tuberculosis es una terapia combinada, por lo que en su diseño se tiene que tener en cuenta el volumen final a administrar de todas las formulaciones así como su palatabilidad para favorecer la adherencia terapéutica. Objetivo: Evaluación de la efectividad y seguridad de una fórmula magistral de isoniazida 50 mg/mL. Material y métodos: Estudio observacional retrospectivo de 5 años de duración, incluyendo a todos los pacientes que recibieron dicha fórmula. Se registraron las siguientes variables: edad, sexo, indicación, reacciones adversas y evolución. Bases de datos: Silicon® (soporte informático de dispensación) y IANUS® (historia clínica electrónica). La efectividad se valoró mediante criterios clínicos, radiológicos y/o analíticos. Para la detección de reacciones adversas se realizaron analíticas de sangre y se evaluó la aparición de síntomas asociados a la ingesta de sorbitol que contiene la fórmula. Resultados: Composición de la fórmula (100 mL): isoniazida 5 g, agua conservans 50 mL (contiene Nipagin® 0,08% y Nipasol® 0,02%) y sorbitol 70% 50 mL. El periodo de caducidad establecido fue de 30 días coincidiendo con el referenciado en la bibliografía. El pH de la fórmula orale líquida (FOL) elaborada fue de 6,45±0,05 que corresponde con el de máxima estabilidad del principio activo. Un total de 43 pacientes (22 mujeres) con una mediana de edad de 0,87 (0,1-6) años recibieron tratamiento con isoniazida, el 62,8% lo recibieron como profilaxis y el 37,1% como tratamiento. El 88,4% de los casos se resolvieron favorablemente. 3 pacientes suspendieron tratamiento por no precisar continuación de profilaxis, 1 paciente por resistencias del microorganismo y 1 paciente por hepatotoxicidad. Conclusiones: Isoniazida 50 mg/mL ha resultado ser una fórmula magistral segura y efectiva para profilaxis y tratamiento de la tuberculosis en la edad pediátrica.

A tuberculose é a segunda maior causa de mortes ocasionadas por agravamento de uma infecção no mundo. A isoniazida e a rifampicina são fármacos de primeira linha bastante eficazes no tratamento e na prevenção dessa doença. Entretanto, a administração desses medicamentos pode ocasionar efeitos colaterais graves, como neuropatia periférica, hepatotoxicidade e hematotoxicidade, oriundos do uso prolongado dessas substâncias. Dessa forma, faz-se necessário a busca por novos sistemas de liberação para fármacos tuberculostáticos, de modo a evitar efeitos adversos indesejados, proteger o fármaco da degradação no trato gastrointestinal, aumentar a sua biodisponibilidade e, consequentemente, melhorar a sua eficácia terapêutica. O presente trabalho estudou a obtenção de sistemas pH-responsivos para isoniazida e rifampicina, utilizando a palygorskita como nanocarreador, um material natural, abundante e de baixo custo. O processo de incorporação foi avaliado por meio de um planejamento fatorial, a fim de se investigar a influência de alguns fatores na adsorção dos fármacos. O experimento utilizando a concentração máxima (0,075 mg/mL para isoniazida e 0,125 mg/mL para rifampicina), menor massa de palygorskita (300 mg) e pH mais baixo (pH 2), foi o mais eficiente perante os demais experimentos realizados, resultando em uma maior dose de fármaco incorporado, equivalente a 12,93 mg/g de palygorskita para isoniazida e 33,62 mg/g de palygorskita para rifampicina. Os resultados obtidos pelas técnicas de caracterização empregadas (Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier, Difração de raios-X, Termogravimetria/Termogravimetria Derivada, Calorimetria Exploratória Diferencial, Potencial Zeta, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva) e pela aplicação de modelos cinéticos e isotérmicos de adsorção, comprovaram, a incorporação dos fármacos no argilomineral e ajudaram a elucidar o mecanismo de interação entre os materiais. Por meio dos estudos de liberação in vitro realizados com os materiais híbridos, conseguiu-se constatar a eficácia dos sistemas pH-dependentes obtidos para os fármacos. Mais de 60% da dose, em ambos os casos, foi liberada em meio intestinal (pH 6,8 e pH 7,4). O estudo cinético mostrou que o modelo de ordem zero e o modelo de Higuchi foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais para a isoniazida e rifampicina, respectivamente, indicando que a liberação ocorre de forma prolongada a partir da palygorskita. Tuberculosis is the second leading cause of death due to the worsening of an infection in the world. An isoniazid and rifampicin are the first in the heavily affected line in the treatment and prevention of this disease. However, administration of these drugs may cause serious effects, such as peripheral neuropathy, hepatotoxicity and hematotoxicity, resulting from prolonged use of these substances. Thus, it is necessary to search for new release systems for tuberculostatic drugs, in order to avoid unwanted adverse effects, protecting or against gastrointestinal tract degradation, increasing bioavailability and, consequently, improving therapeutic efficacy. The present work studies the pH-responsive systems for INH and RIF, using a palygorskite as nanocarrier, a natural, abundant and low cost material. The incorporation process was evaluated through a factorial design, and finally investigated the influence of some factors on drug adsorption. The experiment using a maximum concentration (0.075 mg/mL for isoniazid and 0.125 mg/mL for rifampicin), lower palygorskite mass (300 mg) and lower pH (pH 2) was the most efficient during the other experiments, resulting in a higher dose of incorporated drug, equivalent to 12.93 mg/g palygorskite for isoniazid and 33.62 mg/g palygorskite for rifampicin. The results obtained by the characterization techniques (Infrared Spectroscopy with Fourier Transform, X-Ray Diffraction, Thermogravimetry/Derivative Thermogravimetry, Differential Scanning Calorimetry, Zeta Potential, Scanning Electron Microscopy and Dispersive Energy Spectroscopy) and the application of kinetic and isothermal models of adsorption, proved the incorporation of the drugs in the clay and helped to elucidate the mechanism of interaction among the materials. Through in vitro release studies carried out with hybrid materials, it was possible to verify the effectiveness of the pHdependent systems obtained for the drugs. More than 60% of the dose, in both cases, was released in the intestinal medium (pH 6.8 and pH 7.4). The kinetic study showed that the zero order model and the Higuchi model was the one that best fitted the experimental data for isoniazid and rifampicin, respectively, indicating that the release occurs in a prolonged way from the palygorskite.

A tuberculose (TB) ? uma doen?a infecciosa causada principalmente pelo Mycobacterium tuberculosis (Mtb) e ? respons?vel por milh?es de mortes. Al?m disso, novas cepas de Mtb resistentes aos medicamentos para TB est?o surgindo e se espalhando. Em particular, o principal f?rmaco de primeira linha para a TB, a isoniazida (INH), precisa ser ativada dentro das c?lulas micobacterianas pela enzima catalase-peroxidase KatG para exercer sua atividade antimicrobiana, e as muta??es no gene katG s?o uma das principais causas de resist?ncia a INH. O IQG-607 ? um composto met?lico an?logo da INH que foi desenvolvido para inibir o mesmo alvo de INH, a enzima do sistema FAS-II enoil-ACP-redutase (InhA), sem a necessidade de ativa??o pela KatG. No entanto, foi mostrado recentemente que, dentro das c?lulas micobacterianas, a atividade do IQG-607 tamb?m depende da KatG. Portanto, assim como a INH, esse composto tamb?m pode se comportar como um pr?-f?rmaco, necessitando de ativa??o pela KatG para poder inibir a InhA. Para testar essa hip?tese, foi avaliada a capacidade de uma KatG recombinante de Mtb (MtKatG) em utilizar o IQG-607 como substrato em rea??es de oxida??o e na forma??o de adutos com NAD+. A MtKatG recombinante foi produzida em E. coli e, posteriormente, purificada em um protocolo de tr?s etapas para obter uma prote?na homog?nea. Um m?todo baseado em HPLC foi otimizado para monitorar os produtos de oxida??o e forma??o de adutos, e nosso sistema de ensaio foi validado por meio de rea??es controle usando INH como substrato. Foi observado que o composto IQG-607 n?o ? um substrato para a MtKatG recombinante em todas as condi??es testadas. Com base nesses resultados, sugere-se que o composto IQG-607 possa se comportar como um pr?-prof?rmaco, liberando a por??o INH dentro das c?lulas micobacterianas, que, por sua vez, atuaria como um pr?-f?rmaco, requerendo a ativa??o da KatG para formar o aduto ativo INH-NAD. Tuberculosis (TB) is an infectious disease caused mainly by Mycobacterium tuberculosis (Mtb) and is responsible for millions of deaths. Moreover, new Mtb strains resistant to TB drugs are emerging and spreading. In particular, the main first-line TB drug, isoniazid (INH), must be activated inside mycobacterial cells by the catalase-peroxidase enzyme KatG to exert its antimicrobial activity, and mutations on the katG gene are a major cause of INH resistance in clinics. The metal-containing compound IQG-607 is an INH analogue that was developed to inhibit the same target of INH, the FASII enzyme enoyl-ACP-reductase (InhA), without requiring activation by the KatG. However, we showed recently that inside mycobacterial cells the activity of IQG-607 is also dependent on KatG. Hence, this compound might also be activated by KatG, requiring its activation to inhibit InhA. Therefore, we evaluated the ability of recombinant MtKatG to use IQG-607 as a substrate in oxidation reactions and for adduct formation with NAD+. A recombinant MtKatG was produced in E. coli and purified in a 3-step protocol to obtain a homogenous protein. An HPLC method was optimized to monitor both oxidation and adduct products, and our assay system was validated by performing control reactions using INH as a substrate. We found that the metal-based compound IQG-607 is not a substrate for recombinant MtKatG under all tested conditions. Based on our results, we suggest that IQG-607 might behave as a pre-prodrug, releasing the INH moiety inside mycobacterial cells, which then requires KatG activation to form the active INH-NAD adduct. Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES

This work presents the synthesis, characterization and reactivity studies of a new ruthenium polypyridine complex containing a bipyridine ligand modified with the pro-drug isoniazid, cis-[Ru (bpy)2(mbpy-izd)]2+ (Ru-izd). This proposal expects to create a photoactivatable system of isoniazid by taking advantage of the photogeneration of radical oxidizing species. The synthesis of this complex was optimized by high performance liquid chromatography (HPLC), characterized by spectroscopic techniques, electrochemistry, mass spectrometry, elemental analysis and Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR). Reactivity studies were carried out investigating the stability at different pH values, photogeration of radical species, photochemical stability and biological activity against Mycobacterium tuberculosis and Gram positive and negative bacteria. The obtained results were consistent with the proposed formulation of the complex along with an expressive level of purity. Photochemical studies indicate photo activation of this complex, with formation of an oxidized end product in the form of isonicotinic acid, suggesting formation of intermediate active species. The reactivity studies also suggest that the complex presents satisfactory stability at pH 4 to 12, but it decomposes at pH below 3. Biological assays performed on Mycobacterium tuberculosis revealed encouraging results, with 18-fold improved activity if compared to the precursor complex as measured without proper light protection. In the studies conducted with Gram positive and negative bacteria, both bactericidal (MBC) and bacteriostatic (MIC) biological activity were observed only for the Ru-izd complex and under light irradiation conditions, which strengthens the perspective of its performance as a possible photoactivatable drug. Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudos de reatividade de um novo complexo polipiridínico de rutênio, contendo uma bipiridina modificada com o pró-fármaco isoniazida, cis-[Ru(bpy)2(mbpy-izd)]2+ (Ru-izd), de forma que possa funcionar como um sistema fotoativável da isoniazida a partir da fotogeração de espécies oxidantes radicalares. A síntese do complexo foi otimizada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), sendo este composto caracterizado por técnicas espectroscópicas, eletroquímica, espectrometria de massas, análise elementar e Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H). Estudos de reatividade foram realizados investigando-se a estabilidade em diferentes valores de pHs, fotogeração de espécies radicalares, estabilidade fotoquímica e atividade biológica frente ao Mycobacterium tuberculosis e bactérias Gram positivas e negativas. Os resultados obtidos mostraram-se consistentes com a obtenção do complexo proposto e com expressiva pureza. Os ensaios fotoquímicos indicaram a foto ativação do complexo, com formação de um produto oxidado na forma de ácido isonicotínico, sugerindo formação de espécie ativa intermediária. Os estudos de reatividade sugeriram ainda que o complexo apresenta satisfatória estabilidade em pH 4 a 12, mas se decompõe em pH abaixo de 3. Os ensaios biológicos feitos em cepas de Mycobacterium tuberculosis revelaram resultados animadores, com atividade melhorada em cerca de 18 vezes comparativamente ao complexo precursor em testes realizados sem o abrigo de luz. Nos estudos conduzidos com bactérias Gram positivas e negativas, observou-se atividade biológica tanto bactericida (MBC) como bacteriostática (MIC) apenas para o complexo Ru-izd e sob condições de irradiação, o que fortalece a perspectiva de sua atuação como um possível fármaco fotoativado.

A tuberculose é uma doença infeciosa provocada pelo Mycobacterium tuberculosis. A transmissão da bactéria ocorre por via inalatória, após o que a mesma se aloja nos macrófagos existentes na região alveolar. A bactéria tem a capacidade de sobreviver e multiplicar-se mesmo depois de fagocitada pelos macrófagos alveolares, podendo ficar em estado latente por vários meses e até anos. Apesar de existir uma vacina contra a doença, a denominada BCG, de Bacillus Calmette-Guérin, esta não é totalmente eficaz e muitas pessoas desenvolvem a doença apesar de imunizadas. A tuberculose continua a ser a principal causa de morte evitável a nível mundial e está a reaparecer na Europa, estando muito associada aos casos de co-morbilidade com o vírus da imunodeficiência humana (VIH). Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), a terapia da tuberculose é obrigatoriamente combinada, para potenciar a eficácia do tratamento. Neste contexto, a isoniazida (INH) e a rifabutina (RFB) são dois dos fármacos de primeira linha utilizados, a última usada particularmente nos casos em que o doente apresenta também infeção por VIH. Estas moléculas apresentam características diferentes, nomeadamente em termos de massa molecular e afinidade aquosa. A INH é uma molécula hidrofílica com 137 g/mol, enquanto a RFB tem 847 g/mol e é hidrofóbica, exigindo solventes orgânicos ou soluções ácidas para dissolver. Considerando a tuberculose pulmonar como a principal manifestação da doença, a administração direta de antibióticos ao pulmão e, particularmente, aos alvéolos, onde residem os macrófagos que atuam como hospedeiros da bactéria, compreende uma abordagem muito promissora, permitindo a entrega de fármacos no local primário da infeção. Esta estratégia implica o desenvolvimento de formulações para inalação, requerendo o uso de transportadores de fármacos que exibam propriedades aerodinâmicas adequadas para alcançar a região alveolar, onde residem os macrófagos que podem, assim, internalizar os fármacos. A literatura mostra que, para alcançar esta zona do pulmão, os transportadores devem ter um diâmetro aerodinâmico entre 1 e 5 μm. Na realidade, devido à geometria dos pulmões, as partículas a utilizar como transportadores precisam de ter um tamanho suficientemente pequeno para entrar nas vias aéreas inferiores, mas a sua massa deve ser suficiente para impedir que sejam exaladas juntamente com o ar expirado, o que justifica o intervalo de diâmetros referido anteriormente e a frequente utilização de micropartículas para inalação. A opção pela utilização de transportadores como veículos dos fármacos requer também que a matriz constituinte das partículas seja o mais inerte possível, não induzindo toxicidade ou reações de inflamação. Neste sentido, os materiais de origem natural e, particularmente, os polímeros como os polissacáridos, são reportados como tendo maior probabilidade de exibir biocompatibilidade e biodegradabilidade, duas características essenciais para uma aplicação na área da administração de fármacos. Considerando que o agente patogénico se aloja nos macrófagos alveolares, os fármacos devem alcançar este compartimento intracelular antes de ocorrer a sua libertação a partir do transportador inalado, o que ficará facilitado pela internalização dos próprios transportadores pelas células. Para melhorar este processo de internalização, alguns trabalhos reportam a funcionalização da superfície das partículas com ligandos que são reconhecidos pelos recetores dos macrófagos. Alguns polímeros naturais apresentam uma importante vantagem a esse respeito, sendo compostos por unidades estruturais que são reconhecidas diretamente por vários recetores dos macrófagos. O sulfato de condroitina (ChS) e a k-carragenina (CRG) são dois exemplos desses polímeros naturais. O primeiro é composto por unidades alternadas de N-acetilgalactosamina e ácido glucurónico, enquanto o último contém resíduos de galactose-4-sulfato e galactose anidra. Ambos estão reportados como sendo reconhecidos especificamente pelos macrófagos, bem como por proporcionarem a ativação destas células. Neste trabalho, foram produzidas micropartículas por um processo de atomização, as quais contêm os fármacos modelo (INH e RFB) de forma combinada, respeitando assim as indicações da Organização Mundial da Saúde. Os fármacos foram sempre associados às micropartículas numa razão de massa polímero/INH/RFB de 10/1/0.5. À formulação produzida com CRG, adicionou-se um outro polímero de matriz de forma a mitigar o potencial inflamatório que tem sido reportado para a CRG na literatura. As micropartículas foram, neste caso, preparadas com uma relação de massa de amido/CRG de 8/2. Esta formulação obteve um rendimento de produção de 70% e associou efetivamente 96% da INH e 74% da RFB. Ao analisar o diâmetro aerodinâmico foi verificado que este variou entre 3.3 μm e 3.9 μm e obteve-se uma percentagem de partículas finas de 32% - 38%. Estes valores seriam satisfatórios não fosse a deposição de aproximadamente 50% das partículas na zona correspondente à garganta. Por esse motivo, identificou-se a necessidade de aperfeiçoamento desta formulação para utilização futura. Por outro lado, para as micropartículas compostas por ChS como material de matriz, foram testados dois solventes (etanol e ácido clorídrico) para solubilização da RFB, avaliando-se qual dos dois conduz à obtenção de partículas com melhores características. Ambas as formulações evidenciaram micropartículas de forma esférica, com uma superfície tendencialmente mais rugosa após a associação dos fármacos. Os rendimentos de produção foram bastante satisfatórios, na ordem dos 80%, e os fármacos foram associados com eficácia de 95% para INH e 59-69% para RFB. Apesar de ambas as formulações apresentarem diâmetros aerodinâmicos semelhantes (3.8 – 4.0 μm), as micropartículas produzidas com etanol demonstraram melhores resultados, registando uma maior percentagem de partículas finas (43% contra 35% nas micropartículas preparadas com HCl), o que reflete melhor capacidade para alcançar a região respiratória e uma maior dose de fármaco contida na fração de partículas finas que alcançarão a zona alveolar. Acresce que esta formulação permitiu ainda maior controlo sobre a libertação dos fármacos associados, nomeadamente da RFB. Desta forma, a formulação de micropartículas em que o etanol foi utilizado como solvente, foi selecionada para prosseguir os ensaios de biocompatibilidade em células. Na formulação de micropartículas com matriz à base de amido/CRG não foi possível testar a utilização de etanol, uma vez que o protocolo de preparação implica o recurso a um banho de água quente durante o processo de atomização, o qual levaria à evaporação do solvente. Assim se justifica que essas micropartículas tenham sido produzidas unicamente com ácido clorídrico como co-solvente. A atividade inibitória dos fármacos modelo contra a M. bovis BCG foi mantida após o processo de microencapsulação por atomização em todas as formulações, independentemente dos materiais de matriz e dos solventes utilizados, o que indica a adequação do método de produção das micropartículas. Por forma a avaliar o perfil de citotoxicidade das micropartículas desenvolvidas, foram realizados ensaios em diferentes linhas celulares humanas, variando concentrações e tempos de exposição (até 24 h). As micropartículas foram testadas em células epiteliais alveolares (A549) e em macrófagos derivados de monócitos (dTHP-1), ambos de grande relevância no contexto da tuberculose pulmonar. Verificou-se que as micropartículas compostas por amido/CRG podem apresentar algumas limitações, com algum nível de toxicidade indesejável, ao contrário das micropartículas com matriz de ChS, que mantiveram os níveis de viabilidade celular acima de 70% em todas as condições testadas. Os macrófagos derivados de monócitos foram ainda utilizados para testar quer a capacidade das células para capturar as micropartículas, quer a capacidade das últimas para induzir a ativação dos macrófagos. O ensaio de captura macrofágica demonstrou que, em comparação, as micropartículas de ChS conseguem um maior nível de internalização para um tempo de exposição e uma dose semelhante. Por outro lado, a produção de interleucinas (TNF-α e IL-8) pelas células foi mais pronunciada após contacto com as micropartículas de amido/CRG, indicando uma maior apetência destas para ativar os macrófagos mesmo a concentrações mais baixas. Considerando os bons resultados obtidos com as micropartículas com matriz de ChS, a avaliação do seu perfil toxicológico foi aprofundada por meio da realização de um estudo multiparamétrico, o qual recorreu à utilização de macrófagos de ratinho (células J774A.1). O estudo envolveu a incubação das células com concentrações não tóxicas dos materiais, realizando-se posteriormente, por microscopia de fluorescência, uma análise de conteúdos específicos que indicam a resposta celular. Os parâmeros analisados foram a atividade mitocondrial, a área da célula, a área do núcleo, a permeabilidade da membrana, o conteúdo de fosfolípidos (fosfolipidose) e o conteúdo de lípidos neutros (esteatose). Após incubação com as micropartículas de ChS (produzidas com etanol), não foi verificada nenhuma alteração nos parâmetros estudados. Apenas para a RFB na forma livre se verificou uma alteração da quantidade de fosfolípidos existentes quando comparado com o controlo de células não expostas. Contudo, estas alterações apenas se verificaram em concentrações de fármaco muito mais elevadas do que as presentes nas micropartículas, pelo que se acredita que a níveis terapêuticos não ocorrerão as alterações verificadas, o que foi sugerido também quando se testaram as micropartículas com fármaco. Foi realizado também um estudo preliminar in vivo em ratinhos BALB/c, no qual os animais foram expostos a micropartículas sem fármaco. Devido ao facto dos materiais de matriz utilizados neste trabalho, o sulfato de condroitina e o amido/CRG, não terem utilização reportada para via inalatória, considerou-se relevante fazer uma análise preliminar da resposta dos animais ao contacto com os mesmos. Foram testadas as micropartículas quer de ChS, quer de amido/CRG, as quais foram administradas aos ratinhos por inalação, num total de dez aplicações num intervalo temporal de duas semanas. Após o sacrifício dos animais foi avaliado o índice tecidular de diferentes órgãos, nomeadamente fígado, pulmão e rim, e realizada a análise de esfregaços sanguíneos, de modo a verificar o tipo de leucócitos presentes. Não foram observadas alterações do índice tecidular de nenhum dos órgãos analisados, nem se registaram modificações das percentagens dos vários leucócitos constituintes do sangue, para nenhuma das formulações de micropartículas. Os níveis séricos de ALT, AST e LDH, marcadores de alterações tecidulares, também não demonstraram alterações significativas, o que indica a tolerância dos animais ao contacto com as micropartículas e os seus materiais constituintes. As formulações desenvolvidas ao longo deste trabalho demonstraram possuir características adequadas para a entrega de fármacos por via inalatória, com o propósito de alcançar a região alveolar e proporcionar um direcionamento para os macrófagos. No geral, a formulação com matriz de sulfato de condroitina (ChS/INH/RFB), produzida utilizando etanol como co-solvente, foi a que demonstrou melhores propriedades, sendo aquela identificada como tendo mais potencial. Tuberculosis remains a leading cause of death, with therapeutic failure being mainly due to non-compliance with prolonged treatments, often associated with severe side-effects. New therapeutic strategies are demanded and, considering that the lung is the primary site of infection, direct lung delivery of antibiotics is an interesting and, possibly, effective approach. Therapeutic success in this context depends on suitable carriers that reach the alveoli where Mycobacterium hosts (macrophages) reside, as well as on their ability to promote macrophage capture and intracellular accumulation of drugs. In this work, we propose inhalable polymeric microparticles produced by spray-drying and tailored to suitable aerodynamic properties to reach the alveoli. Macrophage targeting will be driven by microparticle composition based on chondroitin sulphate or k-carrageenan. Both are sulphated polymers composed by moieties preferentially recognised by macrophage surface receptors. The spray-dried microparticles successfully associated two first-line antitubercular drugs (isoniazid and rifabutin). Furthermore, starch/CRG and ChS microparticles presented satisfactory aerodynamic properties, compatible with deep lung deposition. In ChS microparticles, ethanol and HCl were tested as co-solvents to aid the solubilisation of RFB and microparticles produced with ethanol general revealed the best features, being selected for further assessment. ChS-based formulations evidenced absence of toxicity in alveolar epithelial cells and macrophages (human and mouse). Starch/CRG formulation exhibited some toxicity, especially in mouse macrophages. The latter further elicited stronger production of interleukins from human macrophages, compared with the mild response to ChS microparticles, which reflects the ability to activate macrophages. ChS microparticles also evidenced better ability to undergo macrophage uptake and were, thus, further evaluated in a high content analysis (HCA) assay evaluating the response of mouse macrophages to exposure (lipid accumulation, nuclei area, etc.). The results revealed no subtoxic effects after 48 h exposure. Free RFB demonstrated some phospholipid accumulation, which was overpassed upon microencapsulation. Considering the general trend of the results, good indications are given that encourage the continuation of the studies in order to establish the potential of these microparticles as inhalable carriers in tuberculosis treatment.