A la Recerca de nous fàrmacs: el cas d'alguns antiretrovirals

En aquest treball es fa una breu història del desenvolupament de la terapèutica química i, en especial, del disseny racional de nous fàrmacs. Es presenta un exemple concret de l'ús de la tècnica computacional del docking a la recerca de noves «petites molècules» antiretrovirals.This paper gives a brief historical overview of the development of medicinal chemistry and especially of the rational design of new drugs. The specific example is presented of the use of the computer docking technique in the search for new small antiretroviral molecules

Antitumour activity of coordination polymer nanoparticles

Altres ajuts: the ICN2 is funded by the CERCA programme / Generalitat de Catalunya.Nanoscale coordination polymers (NCPs) have fascinated researchers over the last years. Their intrinsic theranostic properties of metal ions and organic ligands, the encapsulation of several drugs/biomolecules with excellent yields and the surface functionalisation, enhancing their biocompatibility and targeting, have remarkably impacted in prospective drug delivery alternatives in medicine. Moreover, the properties and characteristics of these nanoparticles (NPs) can be fine-tuned thanks to the synthetic flexibility of coordination chemistry. For all these reasons, the number of examples published has grown exponentially over the last years, embracing different disciplines such as molecular electronics, sensors or nanomedicine, among others. Specifically, significant advances in antitumoural applications are reported, one of the areas where this novel family of NPs has experienced a considerable advance. NCPs have accomplished a high sophistication degree and efficiency as theranostic nanoplatforms (i.e., drug delivery carriers and bioimaging probes) with long residence time in the bloodstream, targeting capacities and remarkable cellular internalisation. In this review, an introduction emphasizing the advantages of NPs for cancer treatment is included. Later on, the most representative examples of NCPs for antitumoural applications are described grouped into six mean representative areas: i) encapsulation approaches, ii) stimuli-responsive NCPs, iii) metal chemotherapy, iv) photodynamic therapy (PDT), v) unconventional therapeutic approaches and vi) theranostics. Particular emphasis is given to understand the encapsulation/release properties of these particles at the nanoscale and their interaction with biological environments, highlighting any limitation and challenges that these systems are facing from a clinical translation perspective and envisioning possible future trends and areas that will deserve further attention for the following years

Síntesi de nous compostos tipus catecol amb aplicació en materials funcionals

En el nostre grup d'investigació i en col·laboració amb el grup d'investigació del doctor Daniel Ruiz-Molina del Centre d'investigació en Nanociència i Nanotecnologia (CIN2) d'aquest campus universitari, hem iniciat un projecte que es planteja aconseguir biomimetitzar certes proteïnes adhesives de mol·luscs, en que la seva adherència es deu a la presència de la funcionalitat catecol. Aprofitant aquesta propietat adhesiva dels catecols, l'objectiu és poder desenvolupar nous materials per a recobriments hidro- i oleofòbics, i nous materials adhesius sent necessari el desenvolupament de protocols sintètics per a l'obtenció de compostos tipus catecol convenientment substituïts. En el present treball de recerca s'ha aconseguit la síntesi del nou catecol 10, que presenta en la seva estructura una cadena alquílica parcialment fluorada amb la finalitat de fer-ne recobriments hidro- i oleofòbics, i l'optimització i escalat del catecol 2, que presenta una cadena alquílica, amb la finalitat de fer-ne recobriments hidrofòbics. També s'ha explorat en la síntesi de catecols amb una funcionalitat tiol amb la finalitat de poder desenvolupar superfícies o nanopartícules d'or adhesives. Partint del producte comercial 17, s'ha aconseguit obtenir 10 en tres etapes sintètiques i un rendiment global del 57% i 2 en dues etapes sintètiques i un rendiment global del 63% a escala multigram, millorant la metodologia sintètica existent que consistia en quatre etapes sintètiques i un 48% de rendiment global

Síntesis de nuevos catecoles como precursores de materiales adhesivos bioinspirados

En nuestro grupo de investigación y en colaboración con el Doctor Daniel Ruiz-Molina del Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología (CIN2) de este campus universitario, hemos iniciado un proyecto que se plantea lograr biomimetizar ciertas proteínas adhesivas de moluscos, cuya adherencia se debe a la presencia de la funcionalidad catecol. El objetivo es poder desarrollar nuevos materiales adhesivos basados en esa funcionalidad, siendo necesaria por lo tanto el desarrollar protocolos sintéticos para la obtención de compuestos tipo catecol convenientemente sustituidos. Concretamente, en el presente trabajo de Master en Experimentación Química se ha conseguido la síntesis de los nuevos catecoles 1 y 2, que incorporan en su estructura una cadena alquílica acabada con la funcionalidad tiol, con el fin de poder desarrollar más adelante superficies o nanopartículas de oro adhesivas. Para la síntesis del 4-(3'-mercaptopropil)catecol 1 se ha puesto a punto una ruta de obtención partiendo del producto comercial eugenol, consistente en 3 etapas sintéticas y con un rendimiento global cercano al 70%. También se ha desarrollado una ruta sintética para el 4-(7'-mercaptopropil)catecol 2 que parte del 3,4-dimetoxibenzaldehído, y consta de 6 etapas, presentando un rendimiento global del 25%.En el present treball de Màster en Experimentació Química s'ha aconseguit la síntesi de nous catecols 1 i 2 amb la finalitat d'aconseguir desenvolupar més endavant superfícies o nanopartícules d'or adhesives. Per la síntesi del 4-(3'-mercaptopropil)catecol 1 s'ha posat a punt una ruta d'obtenció partint del producte comercial eugenol, consistent en 3 etapes sintètiques y amb un rendiment global proper al 70%. També s'ha desenvolupat una ruta sintètica pel 4-(7'-mercaptopropil)catecol 2 que parteix del 3,4-dimetoxibenzaldehído, y consta de 6 etapes, presentant un rendiment global del 25%

Nova síntesi enantioselectiva de la (R)- i (S)-4-hidroxi-2-ciclohexenona

En el present treball de recerca s'ha plantejat la síntesi de forma enantioselectiva d'ambdós enantiòmers de la 4-hidroxi-2-ciclohexenona i derivats O-protegits. Així, s'ha dut a terme una aproximació sintètica a partir de la 1,4- ciclohexandiona parcialment protegida amb etilenglicol, per obtenir els dos enantiòmers de la molècula objectiu i derivats O-protegits, reproduint metodologies ja emprades en el nostre grup de recerca. D'aquesta manera, s'han obtingut ambdós enantiòmers del derivat O-protegit en un total de 5 passos, amb un rendiment del 60% i un 92% d'excés enantiomèric. Amb aquesta síntesi enantioselectiva s'aconsegueix una millora dels resultats del nostre grup de recerca, essent també una estratègia sintètica molt competitiva amb les que ja estan publicades tant pel bons rendiments obtinguts com per l'excés enantiomèric. L'accessibilitat del producte de partida i el fàcil escalatge de les reaccions fan d'aquesta estratègia sintètica una interessant opció a tenir en compte

Síntesi de la molècula ML-10 i del seu precursor immediat per poder obtenir 18F-ML-10, d'ús en tècniques PET

El 18F-ML-10 és un radiofàrmac utilitzat com a traçador de cèl·lules apoptòtiques mitjançant la tècnica del PET (Positron Emission Tomography). En el present treball de recerca s'ha dut a terme la síntesi de dos precursors del 18F-ML-10, i del producte final no marcat isotòpicament, el ML-10. S'ha plantejat una síntesi convergent per l'obtenció del compost final 3, partint del malonat de di-tert-butil i l'1,5-pentandiol. Tant el precursor tosilat 1 com el mesilat 2 s'han sintetitzat en 3 etapes amb un 29% i un 36% de rendiment, respectivament. El compost 3, utilitzat com a referència en la síntesi del 18F-ML-10, s'ha sintetitzat en 2 etapes a partir del precursor 2 amb un rendiment total de la síntesi del 31%. El procés de radiomarcació s'està portant a terme a l'Institut d'Alta Tecnologia - Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (IAT-PRBB), on posteriorment es faran estudis neurològics i oncològics on el seguiment de processos apoptòtics és clau

Bioinspired Functional Catechol Derivatives through Simple Thiol Conjugate Addition

The combination of the surface-adhesive properties of catechol rings and functional moieties conveying specific properties is very appealing to materials chemistry, but the preparation of catechol derivatives often requires elaborate synthetic routes to circumvent the intrinsic reactivity of the catechol ring. In this work, functional catechols are synthesized straightforwardly by using the bioinspired reaction of several functional thiols with o-benzoquinone. With one exception, the conjugated addition of the thiol takes place regioselectively at the 3-position of the quinone, and is rationalized by DFT calculations. Overall, this synthetic methodology provides a general and straightforward access to functional and chain-extended catechol derivatives, which are later tested with regard to their hydro-/oleophobicity, colloidal stability, fluorescence, and metal-coordinating capabilities in proof-of-concept applications

Mussel-inspired hydrophobic coatings for water-repellent textiles and oil removal

A series of catechol derivatives with a different number of linear alkyl chain substituents, and different length, have been shown to polymerize in the presence of aqueous ammonia and air, yielding hydrophobic coatings that present the ability to provide robust and efficient water repellency on weaved textiles, including hydrophilic cotton. The polymerization strategy presented exemplifies an alternative route to established melanin- and polydopamine-like functional coatings, affording designs in which all catechol (adhesive) moieties support specific functional side chains for maximization of the desired (hydrophobic) functionality. The coatings obtained proved effective in the transformation of polyester and cotton weaves, as well as filter paper, into reusable water-repellent, oil-absorbent materials capable of retaining roughly double their weight in model compounds (n-tetradecane and olive oil), as well as of separating water/oil mixtures by simple filtration

Two-photon neuronal and astrocytic stimulation with azobenzene-based photoswitches

This is an open access article published under an ACS AuthorChoice License. See Standard ACS AuthorChoice/Editors' Choice Usage Agreement - https://pubs.acs.org/page/policy/authorchoice_termsofuse.htmlSynthetic photochromic compounds can be designed to control a variety of proteins and their biochemical functions in living cells, but the high spatiotemporal precision and tissue penetration of two-photon stimulation have never been investigated in these molecules. Here we demonstrate two-photon excitation of azobenzene-based protein switches and versatile strategies to enhance their photochemical responses. This enables new applications to control the activation of neurons and astrocytes with cellular and subcellular resolution

Rationally designed azobenzene photoswitches for efficient two-photon neuronal excitation

Manipulation of neuronal activity using two-photon excitation of azobenzene photoswitches with near-infrared light has been recently demonstrated, but their practical use in neuronal tissue to photostimulate individual neurons with three-dimensional precision has been hampered by firstly, the low efficacy and reliability of NIR-induced azobenzene photoisomerization compared to one-photon excitation, and secondly, the short cis state lifetime of the two-photon responsive azo switches. Here we report the rational design based on theoretical calculations and the synthesis of azobenzene photoswitches endowed with both high two-photon absorption cross section and slow thermal back-isomerization. These compounds provide optimized and sustained two-photon neuronal stimulation both in light-scattering brain tissue and in Caenorhabditis elegans nematodes, displaying photoresponse intensities that are comparable to those achieved under one-photon excitation. This finding opens the way to use both genetically targeted and pharmacologically selective azobenzene photoswitches to dissect intact neuronal circuits in three dimensions