Therapeutics bioconjugates: evaluation of iminoboronates as payload delivery system for cancer

The advent of bioconjugation impacted deeply the world of sciences and technology. New biomolecules were found, biological processes were understood, and novel methodologies were formed due to the fast expansion of this area. The possibility of creating new effective therapies for diseases like cancer is one of big applications of this now big area of study. Off target toxicity was always the problem of potent small molecules with high activity towards specific tumour targets. However, chemotherapy is now selective due to powerful linkers that connect targeting molecules with affinity to interesting biological receptors and cytotoxic drugs. This linkers must have very specific properties, such as high stability in plasma, no toxicity, no interference with ligand affinity nor drug potency, and at the same time, be able to lyse once inside the target molecule to release the therapeutic warhead. Bipolar environments between tumour intracellular and extracellular medias are usually exploited by this linkers in order to complete this goal. The work done in this thesis explores a new model for that same task, specific cancer drug delivery. Iminoboronates were studied due to its remarkable selective stability towards a wide pH range and endogenous molecules. A fluorescence probe was design to validate this model by creating an Off/On system and determine the payload release location in situ. A process was optimized to synthetize the probe 8-(1-aminoethyl)-7-hydroxy-coumarin (1) through a reductive amination reaction in a microwave reactor with 61 % yield. A method to conjugate this probe to ABBA was also optimized, obtaining the iminoboronate in good yields in mild conditions. The iminoboronate model was studied regarding its stability in several simulated biological environments and each half-life time was determined, showing the conjugate is stable most of the cases except in tumour intracellular systems. The construction of folate-ABBA-coumarin bioconjugate have been made to complete this evaluation. The ability to be uptaken by a cancer cell through endocytosis process and the conjugation delivery of coumarin fluorescence payload are two features to hope for in this construct.

Drugs in ads and news: educating people in the nineteenth century press

This research aims at finding out how scientific knowledge reached the common people in nineteenth century Portugal, using newspapers as the main source of information. Collecting news on science and technology is part of a larger research project focused on producing a History of the Popularization of Science and Technology in Portugal, following a model already developed in the UK and the USA (Bauer 2007). This source was probably the most widespread vehicle to divulge the latest scientific news at the time to an unspecialised audience. The following themes are approached: Drug advertisements in the nineteenth century. How did scientific knowledge on diseases and treatments reach the consumer? How did newspapers deal with epidemics? What were the prevention measures and the known treatments at the time? And what was the role of newspapers as educators? Ads show us the interest on divulging new products and the role of publicity as moulder of minds. All these questions introduce us to the role of the media on the subject of social perception of science and technology and the way scientific knowledge reached the common citizen.

Investigation of trypanothione synthetase of Leishmania infantum as a potential target for new anti-parasitic drugs

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Development of novel active pharmaceutical ionic liquids and salts based on antibiotics and anti-fungal drugs

Ionic Liquids (ILs) are class of compounds, which have become popular since the mid-1990s. Despite the fact that ILs are defined by one physical property (melting point), many of the potential applications are now related to their biological properties. The use of a drug as a liquid can avoid some problems related to polymorphism which can influence a drug´s solubility and thus its dosages. Also, the arrangement of the anion or cation with a specific drug might be relevant in order to: a) change the correspondent biopharmaceutical drug classification system; b) for the drug formulation process and c) the change the Active Pharmaceutical Ingredients’ (APIs). The main goal of this Thesis is the synthesis and study of physicochemical and biological properties of ILs as APIs from beta-lactam antibiotics (ampicillin, penicillin G and amoxicillin) and from the anti-fungal Amphotericin B. All the APIs used here were neutralized in a buffer appropriate hydroxide cations. The cation hydroxide was obtained on Amberlite resin (in the OH form) in order to exchange halides. The biological studies of these new compounds were made using techniques like the micro dilution and colorimetric methods. Overall a total of 19 new ILs were synthesised (6 ILs based on ampicillin, 4 ILs, based on amoxicillin, 6 ILs based on penicillin G and 4 ILs based on amphotericin B) and characterized by spectroscopic and analytical methods in order to confirm their structure and purity. The study of the biological properties of the synthesised ILs showed that some have antimicrobial activity against bacteria and yeast cells, even in resistant bacteria. Also this work allowed to show that ILs based on ampicillin could be used as anti-tumour agents. This proves that with a careful selection of the organic cation, it is possible to provoke important physico-chemical and biological alteration in the properties of ILs-APIs with great impact, having in mind their applications.

Desperdício de medicamentos em ambiente hospitalar : identificação dos pontos críticos no circuito, impacto no consumo de recursos e estratégias de controlo

RESUMO - Numa época de constrangimento orçamental, os hospitais do SNS vêm-se na obrigação de melhorar a eficiência de utilização dos recursos disponíveis, por forma a contribuir para o seu equilíbrio financeiro. Cabe a cada prestador analisar a sua posição, avaliar as suas oportunidades e adoptar estratégias que a curto, médio ou longo prazo se traduzam numa efetiva melhoria na eficiência. A análise e o controlo do desperdício associado à prestação de cuidados de saúde apresentam-se, globalmente, como uma dessas oportunidades. Neste trabalho são exploradas oportunidades de redução de desperdício em medicamentos, numa perspectiva meramente operacional, a nível das funções desempenhadas pelos Serviços Farmacêuticos (SF). No hospital em estudo acompanhou-se as diferentes linhas de produção dos SF, nomeadamente as tarefas envolvidas no processo de Distribuição Individual Diária em Dose Unitária, na distribuição de medicamentos para o Serviço de Urgências (SU) e na preparação de citotóxicos e imunomoduladores para o Hospital de Dia de Oncologia. Durante o ano de 2013, os SF devolveram aos fornecedores 0,07% e abateram 0,05% da despesa em medicamentos. A análise dos erros de medicação registados reflete o tipo de distribuição adotado para a maioria dos serviços de internamento do hospital. As melhorias encontradas a este nível passam pelo reforço de recursos humanos a desempenhar as tarefas de dispensa de medicamentos mas também pela implementação de uma cultura de registo de erros e acidentes, baseada no sistema de informação, para que se consiga quantificar o desperdício associado e agir com vista à optimização do circuito. A relação entre o método de distribuição adotado para o SU e a utilização do medicamento neste serviço foi apenas investigada para os medicamentos de registo individual de administração. Foi determinado um índice de eficiência de utilização de 67,7%, entre o dispensado e o administrado. Às discrepâncias encontradas está associado um custo de 32 229,6 € para o ano de 2013. Constatou-se também que, a nível do consumo de citotóxicos e imunomoduladores houve, durante o mês de abril de 2013, um índice de desperdício médio de 14,7%, entre o prescrito e o consumido, que se traduziu num custo do desperdício mensal de 13 070,9 €. Com base no desperdício mensal estimou-se que o desperdício anual associado à manipulação de citotóxicos e imunomoduladores deverá corresponder a 5,5% da despesa anual do serviço com estes medicamentos. Não obstante as limitações encontradas durantes o trabalho, e parte do desperdício apurado ser inevitável, demonstrou-se que o desperdício em medicamentos pode traduzir-se numa fatia não negligenciável mas controlável da despesa do hospital em estudo. No seguimento do seu conhecimento, a sua contenção pode ter um impacto na redução de despesa a curto-médio prazo, sem a necessidade de racionamento da utilização de medicamentos e sem alterar os padrões de qualidade assistencial exigidos pela tutela e pelos doentes. Por último, são apresentadas recomendações para a redução do desperdício em medicamentos, adequadas a cada uma das dimensões analisadas.

Evaluation of antihypertensive drugs in patients with obstructive sleep apnea and in rats submitted to chronic intermittent hypoxia

RESUMO: A hipertensão arterial (HA) é uma patologia altamente prevalente, embora claramente subdiagnosticada, em doentes com síndrome de apneia obstrutiva do sono (SAOS). Estas duas patologias apresentam uma estreita relação e a monitorização ambulatória da pressão arterial (MAPA), por um período de 24 horas, parece ser o método mais preciso para o diagnóstico de hipertensão em doentes com SAOS. No entanto, esta ferramenta de diagnóstico para além de ser dispendiosa e envolver um número acrescido de meios técnicos e humanos, é mais morosa e, por conseguinte, não é utilizada por rotina no contexto do diagnóstico da SAOS. Por outro lado, apesar da aplicação de pressão positiva contínua nas vias aéreas (CPAP – Continous Positive Airway Pressure) ser considerada a terapêutica de eleição para os doentes com SAOS, o seu efeito no abaixamento da pressão arterial (PA) parece ser modesto, exigindo, por conseguinte, a implementação concomitante de terapêutica anti-hipertensora. Acontece que são escassos os dados relativos aos regimes de fármacos anti-hipertensores utilizados em doentes com SAOS e, acresce ainda que, as guidelines terapêuticas para o tratamento farmacológico da HA, neste grupo particular de doentes, permanecem, até ao momento, inexistentes. A utilização de modelos animais de hipóxia crónica intermitente (CIH), que mimetizam a HA observada em doentes com SAOS, revela-se extremamente importante, uma vez que se torna imperativo identificar fármacos que promovam um controle adequado da PA neste grupo de doentes. No entanto, estudos concebidos com o intuito de investigar o efeito anti-hipertensor dos fármacos neste modelo animal revelam-se insuficientes e, por outro lado, os escassos estudos que testaram fármacos anti-hipertensores neste modelo não foram desenhados para responder a questões de natureza farmacológica. Acresce ainda que se torna imprescindível garantir a escolha de um método para administração destes fármacos que seja não invasivo e que minimize o stress do animal. Embora a gavagem seja uma técnica indiscutivelmente eficaz e amplamente utilizada para a administração diária de fármacos a animais de laboratório, ela compreende uma sequência de procedimentos geradores de stress para os animais e, que podem por conseguinte, constituir um viés na interpretação dos resultados obtidos. O objectivo global da presente investigação translacional foi contribuir para a identificação de fármacos anti-hipertensores mais efectivos para o tratamento da HT nos indivíduos com SAOS e investigar mecanismos subjacentes aos efeitos sistémicos associadas à SAOS bem como a sua modulação por fármacos anti-hipertensores. Os objectivos específicos foram: em primeiro lugar,encontrar novos critérios, baseados nas medidas antropométricas, que permitam a identificação de doentes com suspeita de SAOS, que erroneamente se auto-classifiquem como nãohipertensos, e desta forma promover um uso mais criterioso do MAPA; em segundo lugar, investigar a existência de uma hipotética associação entre os esquemas de fármacos antihipertensores e o controle da PA (antes e após a adaptação de CPAP) em doentes com SAOS em terceiro lugar, avaliar a eficácia do carvedilol (CVD), um fármaco bloqueador β-adrenérgico não selectivo com actividade antagonista α1 intrínseca e propriedades anti-oxidantes num modelo animal de hipertensão induzida pela CIH; em quarto lugar, explorar os efeitos da CIH sobre o perfil farmacocinético do CVD; e, em quinto lugar, investigar um método alternativo à gavagem para a administração crónica de fármacos anti-hipertensores a animais de laboratório. Com este intuito, na primeira fase deste projecto, fizemos uso de uma amostra com um número apreciável de doentes com SAOS (n=369), que acorreram, pela primeira vez, à consulta de Patologia do Sono do CHLN e que foram submetidos a um estudo polissonográfico do sono, à MAPA e que preencheram um questionário que contemplava a obtenção de informação relativa ao perfil da medicação anti-hipertensora em curso. Numa segunda fase, utilizámos um modelo experimental de HT no rato induzida por um paradigma de CIH. Do nosso trabalho resultaram os seguintes resultados principais: em primeiro lugar, o índice de massa corporal (IMC) e o perímetro do pescoço (PP) foram identificados como preditores independentes de “auto-classificação errónea” da HA em doentes com suspeita de SAOS; em segundo lugar, não encontramos qualquer associação com significado estatístico entre os vários esquemas de fármacos anti-hipertensores bem como o número de fármacos incluídos nesse esquemas, e o controle da PA (antes e depois da adaptação do CPAP); em terceiro lugar, apesar das doses de 10, 30 e 50 mg/kg de carvedilol terem promovido uma redução significativa da frequência cardíaca, não foi observado qualquer decréscimo na PA no nosso modelo animal; em quarto lugar, as razões S/(R+S) dos enantiómeros do CVD nos animais expostos à CIH e a condições de normóxia revelaram-se diferentes; e, em quinto lugar, a administração oral voluntária mostrou ser um método eficaz para a administração diária controlada de fármacos anti-hipertensores e que é independente da manipulação e contenção do animal. Em conclusão, os resultados obtidos através do estudo clínico revelaram que o controle da PA, antes e após a adaptação do CPAP, em doentes com SAOS é independente, quer do esquema de fármacos anti-hipertensores, quer do número de fármacos incluídos num determinado esquema. Os nossos resultados salientam ainda a falta de validade da chamada self-reported hypertension e sugerem que em todos os doentes com suspeita de SAOS, com HA não diagnosticada e com um IMC e um PP acima de 27 kg/m2 e 39 cm, respectivamente, a confirmação do diagnóstico de HA deverá ser realizada através da MAPA, ao invés de outros métodos que com maior frequência são utilizados com este propósito. Os resultados obtidos no modelo animal de HA induzida pela CIH sugerem que o bloqueio do sistema nervoso simpático, juntamente com os supostos efeitos pleiotrópicos do CVD, não parece ser a estratégia mais adequada para reverter este tipo particular de hipertensão e indicam que as alterações farmacocinéticas induzidas pela CIH no ratio S/(R+S) não justificam a falta de eficácia anti-hipertensora do CVD observada neste modelo animal. Por último, os resultados do presente trabalho suportam ainda a viabilidade da utilização da administração oral voluntária, em alternativa à gavagem, para a administração crónica de uma dose fixa de fármacos anti-hipertensores.---------------------------- ABSTRACT: Hypertension (HT) is a highly prevalent condition, although under diagnosed, in patients with obstructive sleep apnea (OSA). These conditions are closely related and 24-hour ambulatory blood pressure monitoring (ABPM) seems to be the most accurate measurement for diagnosing hypertension in OSA. However, this diagnostic tool is expensive and time-consuming and, therefore, not routinely used. On the other hand, although continuous positive airway pressure (CPAP) is considered the gold standard treatment for symptomatic OSA, its lowering effect on blood pressure (BP) seems to be modest and, therefore, concomitant antihypertensive therapy is still required. Data on antihypertensive drug regimens in patients with OSA are scarce and specific therapeutic guidelines for the pharmacological treatment of hypertension in these patients remain absent. The use of animal models of CIH, which mimic the HT observed in patients with OSA, is extremely important since it is imperative to identify preferred compounds for an adequate BP control in this group of patients. However, studies aimed at investigating the antihypertensive effect of antihypertensive drugs in this animal model are insufficient, and most reports on CIH animal models in which drugs have been tested were not designed to respond to pharmacological issues. Moreover, when testing antihypertensive drugs (AHDs) it becomes crucial to ensure the selection of a non-invasive and stress-free method for drug delivery. Although gavage is effective and a widely performed technique for daily dosing in laboratory rodents, it comprises a sequence of potentially stressful procedures for laboratory animals that may constitute bias for the experimental results. The overall goal of the present translational research was to contribute to identify more effective AHDs for the treatment of hypertension in patients with OSA and investigate underlying mechanisms of systemic effects associated with OSA, as well as its modulation by AHDs. The specific aims were: first, to find new predictors based on anthropometric measures to identify patients that misclassify themselves as non-hypertensive, and thereby promote the selective use of ABPM; second, to investigate a hypothetical association between ongoing antihypertensive regimens and BP control rates in patients with OSA, before and after CPAP adaptation; third, to determine, in a rat model of CIH-induced hypertension, the efficacy of carvedilol (CVD), a nonselective beta-blocker with intrinsic anti-α1-adrenergic activity and antioxidant properties; fourth, to explore the effects of CIH on the pharmacokinetics profile of CVD and fifth, to investigate an alternative method to gavage, for chronic administration of AHDs to laboratory rats. For that, in the first phase of this project, we used a sizeable sample of patients with OSA (n=369), that attended a first visit at Centro Hospitalar Lisboa Norte, EPE Sleep Unit, and underwent overnight polysomnography, 24-h ABPM and filled a questionnaire that included ongoing antihypertensive medication profile registration. In the second phase, a rat experimental model of HT induced by a paradigm of CIH that simulates OSA was used. The main findings of this work were: first, body mass index (BMI) and neck circumference (NC) were identified as independent predictors of hypertension misclassification in patients suspected of OSA; second, in patients with OSA, BP control is independent of both the antihypertensive regimen and the number of antihypertensive drugs, either before or after CPAP adaptation; third, although the doses of 10, 30 and 50 mg/Kg of CVD promoted a significant reduction in heart rate, no decrease in mean arterial pressure was observed; fourth, the S/(R+S) ratios of CVD enantiomers, between rats exposed to CIH and normoxic conditions, were different and fifth, voluntary ingestion proved to be an effective method for a controlled daily dose administration, with a define timetable, that is independent of handling and restraint procedures. In conclusion, the clinical study showed that BP control in OSA patients is independent of both the antihypertensive regimen and the number of antihypertensive drugs. Additionally, our results highlight the lack of validity of self-reported hypertension and suggest that all patients suspected of OSA with undiagnosed hypertension and with a BMI and NC above 27 Kg/m2 and 39 cm should be screened for hypertension, through ABPM. The results attained in the rat model of HT related to CIH suggest that the blockade of the sympathetic nervous system together with the putative pleiotropic effects of carvedilol is not able to revert hypertension induced by CIH and point out that the pharmacokinetic changes induced by CIH on S/(R+S) ratio are not apparently responsible for the lack of efficacy of carvedilol in reversing this particular type of hypertension. Finally, the results here presented support the use of voluntary oral administration as a viable alternative to gavage for chronic administration of a fixed dose of AHDs.

Nanomedicines, a strategy to evade multidrug resistance

Multidrug resistance is a major problems associated with cancer chemotherapy. Efflux transports is one of the numerous mechanisms involved in multidrug resistance. P-glycoprotein is a transmembrane protein, responsible for drug efflux, which decreases drugs intracellular bioavailability, consequently decreasing their efficacy against cancer. Cancer growth and dissemination depends on the expression of transcriptional factors such as, Twist. Among other features, this protein is related with cells chemoresistance possible by regulation of multidrug resistance pathways including the P-glycoprotein expression. The herein study proposes to demonstrate if paclitaxel entrapped nanoparticles is an effective system in evading multidrug resistance mechanisms and if functionalization of a specific antibody against cancer stem cells receptors (anti-CD44v6) has the capability to target selectively these cells increasing nanoparticles efficacy. Therefore solid lipid nanoparticles were prepared and a breast cancer cell line (MDA-MB-436) was exposed to them in order to assess unloaded nanoparticles cytotoxic effects, increased pharmacologic efficacy of loaded nanoparticles relative to the free drug and their ability to evade multidrug resistance. The proposed solid lipid nanoparticles system proved to be capable of efficiently evading multidrug resistance mechanisms; however no improvement was added when these nanoparticles were functionalized with the antibody in the in vitro studies. However, the nanoparticles system is effective against multidrug resistance mechanisms.