Nitrofurazone and its nitroheterocyclic analogues: a study of the electrochemical behavior in aqueous medium

The biological action of drugs with potential antichagasic activities can be better understood by knowing their reduction mechanism. For this proposal, the electrochemical reduction of nitrofurazone (NF) and its analogues, nitrofurfurilidene thiosemicarbazone (NFS), nitrothiophene semicarbazone (NT), nitrothiophene thiosemicarbazone (NTS), was studied by differential pulse and cyclic voltammetries and chronoamperometry in aqueous medium by using a glassy carbon electrode. Those three synthetic analogues have oxygen and sulfur atoms arranged between the nitroheterocyclic ring (furan and thiophene, respectively) and the carbonyl group (semicarbazone and thiosemicarbazone, respectively). The respective hydroxylamine derivatives are the main products formed in acidic medium, being its formation linearly pH dependent. Although chronoamperometric data show that this reduction involves 4 electrons, its corresponding reduction voltammetric wave, in alkaline medium, is unfolded and a reversible reduction peak at a more positive potential appears. This peak is characterized as a nitro anion radical formation, whose decay is caused by a disproportionation reaction. Its kinetic stability was studied by the current ratio values of the R - NO2/R - NO2•- redox couple and the second-order constant (k2) was determined, being NTS the analogue that registered the highest stability.A compreensão do mecanismo de redução de compostos com potencial atividade antichagásica pode contribuir para o melhor entendimento de sua ação biológica. Com este objetivo, a redução eletroquímica de nitrofural (nitrofurazona, NF) e seus análogos, nitrofurfurilideno tiossemicarbazona (NFS), nitrotiofeno semicarbazona (NT), nitrotiofeno tiossemicarbazona (NTS), foi estudada pelas voltametrias de pulso diferencial, cíclica e cronoamperometria em meio aquoso, utilizando eletrodo de carbono vítreo. Esses três análogos sintéticos apresentam átomos de oxigênio e de enxofre distribuídos no anel heterocíclico (furano e tiofeno, respectivamente) e no grupo carbonila (semicarbazona e tiossemicarbazona, respectivamente). A hidroxilamina é o principal produto formado em meio ácido, sendo sua formação linearmente dependente do pH. A cronoamperometria mostrou que esta redução envolve 4 elétrons. Entretanto, em meio alcalino, esta onda de redução é desdobrada e um pico reversível a potencial mais positivo foi registrado, correspondendo à formação nitro ânion radical. O nitro ânion radical sofre desproporcionamento e sua estabilidade cinética foi avaliada aplicando a razão de corrente correspondente ao par reversível R - NO2/R - NO2•- e as constantes de segunda ordem (k2) foram determinadas. A partir dos valores de k2 observou-se que o análogo NTS registrou a maior estabilidade.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Universidade de São Paulo Faculdade de Ciências Farmacêuticas Departmento de FarmáciaUniversidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Departmento de Ciências Exatas e da TerraUNIFESP, Departmento de Ciências Exatas e da TerraProc. 2011/11499-0SciEL

Physico-chemical characterization of inclusion complex between hydroxymethylnitrofurazone and hydroxypropyl-beta-cyclodextrin

Hydroxymethylnitrofurazone (NFOH) is a prodrug that is active against Trypanosoma cruzi. It however presents low solubility and high toxicity. Hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HP-beta-CD) can be used as a drug-delivery system for NFOH modifying its physico-chemical properties. The aim of this work is to characterize the inclusion complex between NFOH and HP-beta-CD. The rate of NFOH release decreases after complexation and thermodynamic parameters from the solubility isotherm studies revealed that a stable complex is formed (deltaGº= 1.7 kJ/mol). This study focuses on the physico-chemical characterization of a drug-delivery formulation that comes out as a potentially new therapeutic option for Chagas disease treatment.FAPESPCoordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES

β-amino alcohols and their respective 2-phenyl-N-alkyl aziridines as potential DNA minor groove binders

It is known that aziridines and nitrogen mustards exert their biological activities, especially in chemotherapy, via DNA alkylation. The studied scaffold, 2-phenyl-1-aziridine, provides a distinct conformation compared to commonly used aziridines, and therefore, leads to a change in high-strained ring reactivity towards biological nucleophiles, such as DNA. The above series of compounds was tested in three breast cell lines: MCF-10, a healthy cell; MCF-7, a hormone responsive cancer cell; and MDA-MB-231, a triple negative breast cancer cell. Both aziridines and their precursors, β-amino alcohols, showed activity towards these cells, and some of the compounds showed higher selectivity index than cisplatin, the drug used as control. When the type of cell death was investigated, the synthesized compounds demonstrated higher apoptosis and lower necrosis rates than cisplatin, and when the mechanism of action was studied, the compounds were shown to interact with DNA via its minor groove instead of alkylation or intercalation

Theoretical and voltammetric studies of 5-Nitro-heterocyclic derivatives with potential trypanocidal activities

Stereoelectronic properties of nitro-heterocyclic bioisosteric congeners were investigated using theory-level quantum chemistry and cyclic voltammetry with the goal of determining physico-chemical properties that affect the redox potential of the nitro group. Molecular geometry, physicochemical properties and stereoelectronic surfaces, such as molecular electrostatic potential, and HOMO and LUMO orbitalar distributions, were calculated using the AM1 semiempirical method. The redox potential of nitro-heterocyclic compounds, which corresponds to the (Ar-NO2/Ar-NO2•- ) redox couple, was measured in aprotic media (DMSO and 0.1 mol L-1 Bu4NH4BF4) using glassy carbon as working electrode, Pt wire, Ag/AgCl, KCl(sat) as counter and reference electrodes, respectively. Analysis of minimal energy conformers of all derivatives indicated a break in structural planarity located between the hydrazine nitrogen and benzamide moiety. No statistical correlation was obtained using the PLS regression method, taking in account all physicochemical properties and the redox potential, which might result from the lack of coplanarity effect in the molecular structure of the compounds

Physico-chemical characterization of inclusion complex between hydroxymethylnitrofurazone and hydroxypropyl-b-cyclodextrin

Hydroxymethylnitrofurazone (NFOH) is a prodrug that is active against Trypanosoma cruzi. It however presents low solubility and high toxicity. Hydroxypropyl-b-cyclodextrin (HP-b-CD) can be used as a drug-delivery system for NFOH modifying its physico-chemical properties. The aim of this work is to characterize the inclusion complex between NFOH and HP-b-CD. The rate of NFOH release decreases after complexation and thermodynamic parameters from the solubility isotherm studies revealed that a stable complex is formed (DGº= 1.7 kJ/mol). This study focuses on the physico-chemical characterization of a drug-delivery formulation that comes out as a potentially new therapeutic option for Chagas disease treatment312290295COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP00019-08-0305/03045-9; 04/02091-4; 06/00787-

Desenvolvimento de um modelo para avaliar o nível de manutenção Lean de uma organização : caso de estudo

Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia MecânicaA criação de um modelo de avaliação Lean é importante para criar boas práticas a aplicar na área da manutenção, como principio de uma atividade que utiliza ferramentas Lean e consciente de todas as suas vantagens. A implementação de filosofia Lean na manutenção visa melhorar o planeamento e a programação das atividades, aumentar a produtividade, motivar os trabalhadores, ajudar na introdução de novos hábitos e de novas atitudes no trabalho e ainda identificar os desperdícios que devem ser eliminados. A competitividade e o preço excessivo dos produtos (bens ou serviços) que o cliente final não quer pagar, faz com que as empresas públicas e privadas tomem medidas para evitar todo o tipo de desperdícios, rentabilizando ao máximo a sua cadeia de valor. A filosofia Lean foi uma das formas encontradas para identificar e eliminar alguns desses desperdícios, melhorando o processo produtivo e, desta forma, tornando as organizações mais competitivas. O Lean tem várias ferramentas podendo ser aplicadas em diversas áreas. Uma dessas áreas é a manutenção, onde se pretende que os equipamentos operem sem interrupções e com uma produção de qualidade. Algumas das ferramentas do Lean encaixam-se perfeitamente na área da manutenção para identificação de desperdícios, criação de valor, realização de planeamento, melhoria do sistema de trabalho na organização e até no próprio desenvolvimento dos trabalhadores. A presente dissertação visa mostrar algumas das ferramentas mais comuns da filosofia Lean com aplicabilidade na manutenção de equipamentos de apoio à atividade de um serviço publico e ao desenvolvimento de um modelo de avaliação com apresentação através de estudo de caso. No trabalho infra são apresentadas diversas ferramentas Lean, nomeadamente 5s, trabalho padronizado, (standardwork uniformização), gestão visual (andon), melhoria continua (kaisen), mapeamento fluxo de valor na manutenção (MVSM), SIPOC, gestão visual, 5w, ciclo PDCA. O modelo de avaliação está estruturado em 3 grandes áreas “Clientes”, “Organização” e “Fornecedores”, vai subdividir-se em 7 critérios e 60 atributos. Dos 60 atributos, foram desenvolvidos 6 e que compõem mais de 70 atributos, perfazendo mais de 130 no final o modelo proposto neste trabalho.The creation of a lean evaluation model is important to create good practice in the field of maintenance as the principle of an activity that uses lean tools aware of all its advantages. Implementing Lean's philosophy of maintenance aims to improve planning and scheduling of activities, increase productivity, motivate employees, assist in introducing new habits and new attitudes at work, and identify the wastes that need to be eliminated. Competitiveness and the excessive price of products (goods or services) that the final customer does not want to pay, makes public and private companies take measures to avoid all types of waste, making the most of its value chain. The Lean philosophy was one of the ways found to identify and eliminate some of these wastes, improving the production process and thus making companies more competitive. Lean has several tools that can be applied in several areas. One of these areas is maintenance, where the equipment is intended to operate without interruption and with a quality production. Some of Lean's tools fit perfectly into the maintenance area for waste identification, value creation. The present dissertation aims to show some of the most common tools of the Lean philosophy with applicability in the maintenance of equipment to support the activity of a public service and the development of an evaluation model with presentation through case study. In the work below are presented several Lean tools, namely 5s, standardized work, (standardwork standardization), visual management (andon), continuous improvement (kaisen), maintenance value flow mapping (MVSM), SIPOC, visual management, 5w, cycle PDCA. The avaliation model is structured in 3 large areas "Customers", "Organization" and "Suppliers", will be subdivided into 7 criteria and 60 attributes. Of the 60 attributes were developed 6 and that make up more than 70 attribute attributes, preferring more than 130 at the end the model proposeN/

Potential antichagasic: the rational pursuit of compounds with selective action by cruzain

A doença de Chagas, parasitose endêmica causada pelo Trypanosoma cruzi, se apresenta como grande causa de morbimortalidade, afetando cerca de 18 milhões de pessoas no continente americano e causando 21.000 mortes, a cada ano. Atualmente, estima-se que 100 milhões de pessoas estejam sob risco de contaminação nos 18 países da área endêmica da doença. A quimioterapia contra a tripanossomíase americana é constituída por apenas dois fármacos, nifurtimox e benznidazol, que não apresentam ação adequada na fase crônica da doença. Por estas razões, é premente a necessidade de novas e mais eficazes alternativas terapêuticas. A cruzaína, mais abundante cisteíno-protease do parasita, é enzima essencial em todos os estágios de modificação celular do parasita e está, também, presente no processo de invasão e modificação do sistema imune do hospedeiro. Além disso, apresenta diferenças em relação a enzimas dessa categoria no hospedeiro. Trata-se, pois, de excelente alvo bioquímico para a pesquisa de novos agentes contra o T. cruzi. Face ao exposto e tendo-se em vista a especificidade da cruzaína, considera-se de grande interesse a compreensão do mecanismo de interação de compostos com essa enzima com o intuito de planejar derivados com atividade antichagásica potencial. O presente trabalho teve o objetivo de elucidar a afinidade de diferentes classes de compostos pela enzima, na busca racional de novos tripanomicidas. Assim, pró-fármacos peptídicos recíprocos, derivados de primaquina(PQ) e de nitrofural(NF), anteriormente sintetizados, e pró-fármacos peptídicos duplos do hidroximetilnitrofural (NFOH) planejados, e cuja síntese foi estudada, foram submetidos a estudos de modelagem molecular e de docking. Os peptídios foram escolhidos com base na cisão específica pelacruzaína. Avaliou-se a interação com a enzima e elucidar o mecanismo de liberação dos fármacos e composto ativo a partir desses derivados. Os estudos indicaram que o melhor transportador a ser utilizado no planejamento de novos pró-fármacos é o dipeptídio LysArg, corroborando o que havia sido observado nos ensaios em cultura de células infectadas . com o T. cruzi. Ante a possibilidade de um segundo mecanismo de ação pela interação entre a Cys25 da cruzaína e o grupo semicarbazona, presente no NF e no NFOH, planejaram-se e sintetizaram-se análogos destes compostos, utilizando bioisosterismo clássico entre enxofre e oxigênio. Estudos de modelagem molecular e docking indicaram a participação também deste mecanismo de ação na atividade dos referidos derivados nitro-heterocíclicos. Todos os bioisósteros apresentaram ação inibitória na cruzaína IC50 entre 2,71 µM e 22,83 µM - evidenciando, também, este mecanismo de ação. Com o objetivo de se estudar a influência do grupamento (tio)semicarbazona presente nos derivados bioisostéricos sintetizados, realizaram-se estudos de QSAR 20 e 3D em série de compostos descritos na literatura, obtendo-se modelos robustos e com grau elevado de predição, comprovando a ação na cruzaína. Tais grupos podem ser utilizados no planejamento de novos tripanomicidas. Complementando a busca racional de novos antichagásicos potenciais, efetuou-se triagem virtual de novos ligantes utilizando o planejamento racional com base na estrutura do receptor (SBDD) a partir de modelo farmacofórico específico obtido para a cruzaína. Esse estudo proporcionou a sugestão de vinte moléculas a partir do banco de dados CHEMDIV, com possível ação inibitória da enzima. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que os estudos realizados com pró-fármacos e análogos por meio de processos racionais de planejamento forneceram dados importantes para a pesquisa de candidatos a novos fármacos antichagásicos.Chagas \' disease, a parasitosis caused by Trypanosoma cruzi, is an endemic disease that affects most part of Latin America. About 18 million people are infected by the parasite and around 21 thousand deaths are related to Chagas\' disease each year. Nowadays, 100 millions of people are estimated to be under the risk of infection in the 18 countries of the endemic areas. The therapeutic armamentarium available against Chagas\' disease is comprehended by only two drugs, nifurtmox and benznidazol, which are not effective in the chronic phase of the disease. Cruza in, the most abundant cysteine protease of the parasite, is essential in all stages of the cellular development of the parasite and responsible for invasion and modification of the immunologic system of the human host. Besides, it has differences relatively to those enzymes in the humans. So, it is an excellent biochemical target for searching new agents against T. cruzi. This said and in the view of cruzain specificity, understanding the mechanism of interaction of compounds with this enzyme is considered very interesting in order to design derivatives with potential anti-Chagas\'disease. The present work had the objective of elucidating the affinity of different classes \'of compounds to the enzyme, in the rational search for new trypanomicides. So, mutual peptide prodrugs, derived from primaquine (PQ) and nitrofurazone (NF), previously synthesized, and designed double peptide prodrugs of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH), which synthesis has been studied, were submitted to molecular modeling and docking studies. The peptides were chosen based on specific cleavage by cruzain. The interaction with the enzyme and the drug as well as the active compound release mechanism from those derivatives were evaluated. The studies have indicated the dipeptide LysArg as the best carrier to be used in the design of new prodrugs, corroborating what had been earlier observed in the tests of T. cruzi infected cell culture. Based on the possibility of a second mechanism of action through the interaction between cruzain Cys 25 and the semicarbazone group, found in NF and NFOH, analogs of this c/ass of compounds were designed, and synthesized, using classic bioisosterism between sultur and oxygen. Molecular modeling and docking studies have indicated also the participation of this mechanism in the activity of the nitro-heterocyclic compounds referred. All bioisosters showed to inhibit cruzain IC50 between 2.71 µM and 22.83 µM -- also evidencing this mechanism of action. With the purpose of studying the influence of (thio)semicarbazone group present in the synthesized bioisoster derivatives, 20 and 3D QSAR have been developed for a series of compounds reported in the literature, leading to robust and high- preditive leveI models, confirming their action in cruzaine. Those groups might be used in the design of new trypanomicides. Complementing the rational search for new antichagasic compounds, a virtual screening of new ligands, using the structure-based drug design (SBDD) was developed based on a specific pharmacophore model obtained for cruzain. This study have provided the suggestion of twenty compounds from the CHEMDIV data bank with possible inhibitory activity in cruzain. Based on the results obtained, the conclusion is that the studies herein developed with prodrugs and analogs through rational drug design lead to important data towards the research of new candidates as new antichagasic drugs

Potential antichagasic agents: synthesis of hydroxymethylnitrofurazone Mannich bases

A doença de Chagas é endemia que afeta grande parte da América Latina. Estima-se que de 18 a 20 milhões de pessoas estejam infectadas pelo parasita causador da doença e que ocorram, aproximadamente, 50.000 mortes relacionadas à doença de Chagas por ano, nos 21 países da área endêmica. O arsenal terapêutico atualmente usado contra a parasitose, constituído por apenas dois fármacos, é insuficiente, considerando-se, também, que ambos não apresentam ação adequada na fase crônica da doença. Em razão de se tratar de parasitose que acomete apenas países em desenvolvimento, o interesse na pesquisa de novos antichagásicos é consideravelmente baixo por parte dos países que se destacam na introdução de novos fármacos na terapêutica. Resta aos países envolvidos a procura por novas alternativas quimioterápicas. Face ao exposto e ante à alta atividade, em testes in vitro contra o Trypanosoma cruzi, do derivado hidroximetilado do nitrofural, intermediário de síntese de bases de Mannich, obtido em trabalhos anteriores, o objetivo do presente projeto foi sintetizar bases de Mannich desse derivado com aminoácidos lisina e arginina e o dipeptídio lisina-arginina resultante. Os compostos foram sintetizados utilizando-se métodos clássicos e alternativos e grupos protetores, normalmente utilizados na síntese de peptídios e outros, tentativamente empregados, como os grupos metílico e etílico. Em adição, experimentos foram efetuados com o objetivo de otimizar a síntese do hidroximetilnitrofural. Os derivados sintetizados foram analisados por IV, RMN 1H e 13C, e alguns deles, também, por espectrometria de massas. Eles serão submetidos a testes in vitro em cultura de células infectadas com T. cruzi tão logo os grupos protetores sejam removidos. Além disso, serão efetuados testes de liberação para estudo da respectiva estabilidade. Dessa forma, esperam-se obter subsídios importantes para estudos mais aprofundados do seu mecanismo de ação e da possível mutagenicidade envolvida.Chaga\'s disease is an endemic disease that aftects most part of Latin Arnerica. About 18 to 20 million people are infected by the parasite and around 50 thousand deaths are related to Chagas\' disease each year, in the 21 countries of endemic areas. The therapeutic armamentarium available against the disease is constituted by only two drugs and is insufficient, considering, also, that the drugs are not efficient in the chronic phase of the disease. As a parasitosis that only occurs in developing countries, the interest in the research for new antichagasic agents is considerably low in countries that are responsible for the introduction of new drugs in the therapeutics. So, the search for new chemotherapeutic alternatives is a task for the involved countries. In view of the situation and taking into account the high activity in in vitro tests against Trypanosoma cruzi showed by nitrofurazone hydroxymethyl derivative, an intermediary of Mannich bases reaction previously synthesized, the objective of this work was to synthesize its Mannich bases. The carriers used were aminoacids lysine and arginine and its dipeptide, lysinearginine. The compounds were synthesized using classic and alternative methods and protecting groups, currently used in peptide synthesis and others temptatively employed, as methyl and ethyl groups. Also, many experiments were performed in order to achieve the optimization of hydroxymethylnitrofurazone synthesis. The derivatives synthesized were analyzed by IR, 1H and 13C NMR, and some also by mass spectrometry. They will be submitted to in vitro tests with cell infected with T. cruzi as soon as the protecting groups are removed. Besides, tests of drug release will be performed to study their stability. We expect to obtain important information toward better comprehension of their mechanism of action and possible mutagenicity involved

Potential antichagasic agents: synthesis of hydroxymethylnitrofurazone Mannich bases

A doença de Chagas é endemia que afeta grande parte da América Latina. Estima-se que de 18 a 20 milhões de pessoas estejam infectadas pelo parasita causador da doença e que ocorram, aproximadamente, 50.000 mortes relacionadas à doença de Chagas por ano, nos 21 países da área endêmica. O arsenal terapêutico atualmente usado contra a parasitose, constituído por apenas dois fármacos, é insuficiente, considerando-se, também, que ambos não apresentam ação adequada na fase crônica da doença. Em razão de se tratar de parasitose que acomete apenas países em desenvolvimento, o interesse na pesquisa de novos antichagásicos é consideravelmente baixo por parte dos países que se destacam na introdução de novos fármacos na terapêutica. Resta aos países envolvidos a procura por novas alternativas quimioterápicas. Face ao exposto e ante à alta atividade, em testes in vitro contra o Trypanosoma cruzi, do derivado hidroximetilado do nitrofural, intermediário de síntese de bases de Mannich, obtido em trabalhos anteriores, o objetivo do presente projeto foi sintetizar bases de Mannich desse derivado com aminoácidos lisina e arginina e o dipeptídio lisina-arginina resultante. Os compostos foram sintetizados utilizando-se métodos clássicos e alternativos e grupos protetores, normalmente utilizados na síntese de peptídios e outros, tentativamente empregados, como os grupos metílico e etílico. Em adição, experimentos foram efetuados com o objetivo de otimizar a síntese do hidroximetilnitrofural. Os derivados sintetizados foram analisados por IV, RMN 1H e 13C, e alguns deles, também, por espectrometria de massas. Eles serão submetidos a testes in vitro em cultura de células infectadas com T. cruzi tão logo os grupos protetores sejam removidos. Além disso, serão efetuados testes de liberação para estudo da respectiva estabilidade. Dessa forma, esperam-se obter subsídios importantes para estudos mais aprofundados do seu mecanismo de ação e da possível mutagenicidade envolvida.Chaga\'s disease is an endemic disease that aftects most part of Latin Arnerica. About 18 to 20 million people are infected by the parasite and around 50 thousand deaths are related to Chagas\' disease each year, in the 21 countries of endemic areas. The therapeutic armamentarium available against the disease is constituted by only two drugs and is insufficient, considering, also, that the drugs are not efficient in the chronic phase of the disease. As a parasitosis that only occurs in developing countries, the interest in the research for new antichagasic agents is considerably low in countries that are responsible for the introduction of new drugs in the therapeutics. So, the search for new chemotherapeutic alternatives is a task for the involved countries. In view of the situation and taking into account the high activity in in vitro tests against Trypanosoma cruzi showed by nitrofurazone hydroxymethyl derivative, an intermediary of Mannich bases reaction previously synthesized, the objective of this work was to synthesize its Mannich bases. The carriers used were aminoacids lysine and arginine and its dipeptide, lysinearginine. The compounds were synthesized using classic and alternative methods and protecting groups, currently used in peptide synthesis and others temptatively employed, as methyl and ethyl groups. Also, many experiments were performed in order to achieve the optimization of hydroxymethylnitrofurazone synthesis. The derivatives synthesized were analyzed by IR, 1H and 13C NMR, and some also by mass spectrometry. They will be submitted to in vitro tests with cell infected with T. cruzi as soon as the protecting groups are removed. Besides, tests of drug release will be performed to study their stability. We expect to obtain important information toward better comprehension of their mechanism of action and possible mutagenicity involved