Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) using phenothiazine derivatives as photosensitizers against Leishmania braziliensis

Background and Objective Cutaneous and mucocutaneous leishmaniasis are diseases characterized by skin or mucosal manifestations. In the new world, Leishmania braziliensis is the main etiological agent of cutaneous leishmaniasis, condition that may evolve to the mucocutaneous form. The therapeutic arsenal routinely employed to treat infected patients is unsatisfactory, especially for pentavalent antimonials, treatment recommended by the WHO, as they are often highly toxic, poorly tolerated and of variable effectiveness. This work aimed to evaluate in vitro the effectiveness of photodynamic antimicrobial chemotherapy as a new approach for the treatment of leishmaniasis. Materials and Methods A laser (??=?660?nm, 40?mW, 4.2?J/cm2, and 8.4?J/cm2, CW) associated to phenothiazine's derivatives (5 and 10?mu g/ml, toluidine blue O, methylene blue, or phenothiazine) on the promastigote forms of L. braziliensis in a single session. Samples were removed and analyzed in a hemocytometer 72?hours after PACT and viability of the parasites was assessed in quadruplicates. Results An important decrease in the number of viable parasites on all treated groups in comparison to their controls was observed as all tested compounds lead to significant parasite lethality being the highest lethality achieved with 10?mu g/ml of TBO. No lethality was observed on groups treated with laser or with any of the compounds separately. Conclusions TBO presented higher parasite lethality in comparison to MB with impressive reduction from 1?hour to 5?minutes of pre-incubation time. Lasers Surg. Med. 44: 850855, 2012. (c) 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Phenothiazine based polymers for energy and data storage application

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung von Polymeren mit redox-funktionalen Phenothiazin-Seitenketten. Phenothiazin und seine Derivate sind kleine Redoxeinheiten, deren reversibles Redoxverhalten mit electrochromen Eigenschaften verbunden ist. Das besondere an Phenothiazine ist die Bildung von stabilen Radikalkationen im oxidierten Zustand. Daher können Phenothiazine als bistabile Moleküle agieren und zwischen zwei stabilen Redoxzuständen wechseln. Dieser Schaltprozess geht gleichzeitig mit einer Farbveränderung an her.rnrnIm Rahmen dieser Arbeit wird die Synthese neuartiger Phenothiazin-Polymere mittels radikalischer Polymerisation beschrieben. Phenothiazin-Derivate wurden kovalent an aliphatischen und aromatischen Polymerketten gebunden. Dies erfolgte über zwei unterschiedlichen synthetischen Routen. Die erste Route beinhaltet den Einsatz von Vinyl-Monomeren mit Phenothiazin Funktionalität zur direkten Polymerisation. Die zweite Route verwendet Amin modifizierte Phenothiazin-Derivate zur Funktionalisierung von Polymeren mit Aktivester-Seitenketten in einer polymeranalogen Reaktion. rnrnPolymere mit redox-funktionalen Phenothiazin-Seitenketten sind aufgrund ihrer Elektron-Donor-Eigenschaften geeignete Kandidaten für die Verwendung als Kathodenmaterialien. Zur Überprüfung ihrer Eignung wurden Phenothiazin-Polymere als Elektrodenmaterialien in Lithium-Batteriezellen eingesetzt. Die verwendeten Polymere wiesen gute Kapazitätswerte von circa 50-90 Ah/kg sowie schnelle Aufladezeiten in der Batteriezelle auf. Besonders die Aufladezeiten sind 5-10 mal höher als konventionelle Lithium-Batterien. Im Hinblick auf Anzahl der Lade- und Entladezyklen, erzielten die Polymere gute Werte in den Langzeit-Stabilitätstests. Insgesamt überstehen die Polymere 500 Ladezyklen mit geringen Veränderungen der Anfangswerte bezüglich Ladezeiten und -kapazitäten. Die Langzeit-Stabilität hängt unmittelbar mit der Radikalstabilität zusammen. Eine Stabilisierung der Radikalkationen gelang durch die Verlängerung der Seitenkette am Stickstoffatom des Phenothiazins und der Polymerhauptkette. Eine derartige Alkyl-Substitution erhöht die Radikalstabilität durch verstärkte Wechselwirkung mit dem aromatischen Ring und verbessert somit die Batterieleistung hinsichtlich der Stabilität gegenüber Lade- und Entladezyklen. rnrnDes Weiteren wurde die praktische Anwendung von bistabilen Phenothiazin-Polymeren als Speichermedium für hohe Datendichten untersucht. Dazu wurden dünne Filme des Polymers auf leitfähigen Substraten elektrochemisch oxidiert. Die elektrochemische Oxidation erfolgte mittels Rasterkraftmikroskopie in Kombination mit leitfähigen Mikroskopspitzen. Mittels dieser Technik gelang es, die Oberfläche des Polymers im nanoskaligen Bereich zu oxidieren und somit die lokale Leitfähigkeit zu verändern. Damit konnten unterschiedlich große Muster lithographisch beschrieben und aufgrund der Veränderung ihrer Leitfähigkeit detektiert werden. Der Schreibprozess führte nur zu einer Veränderung der lokalen Leitfähigkeit ohne die topographische Beschaffenheit des Polymerfilms zu beeinflussen. Außerdem erwiesen sich die Muster als besonders stabil sowohl mechanisch als auch über die Zeit.rnrnZum Schluss wurden neue Synthesestrategien entwickelt um mechanisch stabile als auch redox-funktionale Oberflächen zu produzieren. Mit Hilfe der oberflächen-initiierten Atomtransfer-Radikalpolymerisation wurden gepfropfte Polymerbürsten mit redox-funktionalen Phenothiazin-Seitenketten hergestellt und mittels Röntgenmethoden und Rasterkraftmikroskopie analysiert. Eine der Synthesestrategien geht von gepfropften Aktivesterbürsten aus, die anschließend in einem nachfolgenden Schritt mit redox-funktionalen Gruppen modifiziert werden können. Diese Vorgehensweise ist besonders vielversprechend und erlaubt es unterschiedliche funktionelle Gruppen an den Aktivesterbürsten zu verankern. Damit können durch Verwendung von vernetzenden Gruppen neben den Redoxeigenschaften, die mechanische Stabilität solcher Polymerfilme optimiert werden. rn rn

Untersuchung neuer hochwirksamer neuroprotektiver Antioxidantien in experimentellen Modellen der Parkinsonschen Krankheit

Bei der Parkinsonschen Krankheit kommt es zu einer selektiven Degeneration der dopaminergen Neurone in der Substantia nigra pars compacta. Die Rolle des oxidativen Stresses in der Pathogenese dieser Erkrankung konnte an post mortem Untersuchungen der Parkinson-Patienten, wie auch an zahlreichen in vitro und in vivo Modellen bestätigt werden. Die Anwendung von Antioxidantien wurde als therapeutische Strategie der Parkinsonschen Krankheit vorgeschlagen. In dieser Hinsicht wurden bereits antioxidative Substanzen in klinischen Studien evaluiert. Klinische Studien mit Antioxidantien haben jedoch bislang nur wenig überzeugende Ergebnisse erbracht, mit Ausnahme des Einsatzes des Ubichinons (Coenzym Q). Eine kritische Analyse der klinischen Studien lässt zusammenfassen, dass auf Seiten der verwendeten Antioxidantien noch massiver Optimierungsbedarf besteht. Für einen erfolgreichen therapeutischen Einsatz von Antioxidantien bei dieser Krankheit sind folgende Eigenschaften der Substanzen von höchster Bedeutung: i) maximale neuroprotektive Aktivität bei geringen Dosen; ii) geringe Nebenwirkungen; iii) eine hohe Blut-Hirn-Schrankengängigkeit.In dieser Arbeit wurde das neuroprotektive Potential von drei Bisarylimin-basierten antioxidativen Strukturen (Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin) in in vitro und in vivo Parkinson-Modellsystemen evaluiert. Beide experimentellen Modelle basieren auf der Wirkung der mitochondrialen Komplex I Inhibitoren 1-Methyl-4-Phenylpyridin (MPP+) und Rotenon, welche pathophysiologische Charakteristika der Parkinsonschen Krankheit reproduzieren. Unsere in vitro Untersuchungen an primären Neuronen des Mittelhirns und der klonalen SH-SY5Y-Neuroblastomazelllinie konnten zeigen, dass die Komplex I Inhibition krankheitsspezifische zelluläre Merkmale induziert, wie die Abnahme der antioxidativen Verteidigungskapazität und Verlust des mitochondrialen Membranpotentials. Zusätzlich kommt es in primären Neuronen des Mittelhirns zur selektiven Degeneration dopaminerger Neurone, welche in der Parkinsonschen Erkrankung besonders betroffen sind. Ko-Inkubation der in vitro Modelle mit Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin in niedrigen Konzentrationen (50 nM) halten die pathologischen Prozesse fast vollständig auf. In vivo Untersuchungen am MPP+- und Rotenon-basierten Caenorhabditis elegans (C. elegans) Modell bestätigen das neuroprotektive Potential der Bisarylimine. Hierfür wurde eine transgene C. elegans Linie mithilfe einer dopaminerg spezifischen DsRed2- (Variante des rot fluoreszierenden Proteins von Discosoma sp.)-Expression und pan-neuronaler CFP- (cyan fluoreszierendes Protein)-Expression zur Visualisierung der dopaminergen Neuronenpopulation in Kontrast zum Gesamtnervensystem erstellt. Behandlung des C. elegans mit MPP+ und Rotenon im larvalen und adulten Stadium führt zu einer selektiven Degeneration dopaminerger Neurone, sowie zum Entwicklungsarrest der larvalen Population. Die dopaminerge Neurodegeneration, wie auch weitere phänotypische Merkmale des C. elegans Modells, können durch Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin in niedrigen Konzentrationen (500 nM) komplett verhindert werden. Ein systemischer Vergleich aromatischer Bisarylimine mit bekannten, gut charakterisierten Antioxidantien, wie α-Tocopherol (Vitamin E), Epigallocatechingallat und β-Catechin, zeigt, dass effektive Konzentrationen für Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin um Zehnerpotenzen niedriger liegen im Vergleich zu natürlichen Antioxidantien. Der Wirkungsmechanismus der Bisarylimine konnte in biochemischen und in vitro Analysen, sowie in Verhaltensuntersuchungen an C. elegans von der Wirkungsweise strukturell ähnlicher, neuroleptisch wirkender Phenothiazin-Derivate differenziert werden. Die Analyse des dopaminerg-gesteuerten Verhaltens (Beweglichkeit) in C. elegans konnte verdeutlichen, dass antioxidative und Dopaminrezeptor-bindende Eigenschaften der Bisaryliminstrukturen sich gegenseitig ausschließen. Diese qualitativen Merkmale unterscheiden Bisarylimine fundamental von klinisch angewandten Neuroleptika (Phenothiazin-Derivate), welche als Dopaminrezeptor-Antagonisten zur Behandlung psychischer Erkrankungen klinisch eingesetzt werden.Aromatische Bisarylimine (Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin) besitzen günstige strukturelle Eigenschaften zur antioxidativ-basierter Neuroprotektion. Durch die Anwesenheit der antioxidativ wirkenden, nicht-substituierten Iminogruppe unterscheiden sich Bisarylimine grundlegend von neuroleptisch-wirkenden Phenothiazin-Derivaten. Wichtige strukturelle Voraussetzungen eines erfolgreichen antioxidativen Neuropharmakons, wie eine hohe Radikalisierbarkeit, die stabile Radikalform und der lipophile Charakter des aromatischen Ringsystems, werden in der Bisaryliminstruktur erfüllt. Antioxidative Bisarylimine könnten in der Therapie der Parkinsonschen Krankheit als eine effektive neuroprotektiv-therapeutische Strategie weiter entwickelt werden.

On the mechanisms of phenothiazine-induced mitochondrial permeability transition: Thiol oxidation, strict Ca(2+) dependence, and cyt c release

Phenothiazines (PTZ) are drugs widely used in the treatment of schizophrenia. Trifluoperazine, a piperazinic PTZ derivative, has been described as inhibitor of the mitochondrial permeability transition (MPT). We reported previously the antioxidant activity of thioridazine at relatively low concentrations associated to the inhibition of the MPT (Brit. J. Pharmacol., 2002;136:136-142). In this study, it was investigated the induction of MPT by PTZ derivatives at concentrations higher than 10 mu M focusing on the molecular mechanism involved. PTZ promoted a dose-response mitochondrial swelling accompanied by mitochondrial transmembrane potential dissipation and calcium release, being thioridazine the most potent derivative. PTZ-induced MPT was partially inhibited by CsA or Mg(2+) and completely abolished by the abstraction of calcium. The oxidation of reduced thiol group of mitochondrial membrane proteins by PTZ was upstream the VIP opening and it was not sufficient to promote the opening of PTP that only occurred when calcium was present in the mitochondrial matrix. EPR experiments using DMPO as spin trapping excluded the participation of reactive oxygen species on the PTZ-induced MPT. Since 117 give rise to cation radicals chemically by the action of peroxidases and cyanide inhibited the PTZ-induced swelling, we propose that VIZ bury in the inner mitochondrial membrane and the chemically generated 117 cation radicals modify specific thiol groups that in the presence of Ca(2+) result in MPT associated to cytochrome c release. These findings contribute for the understanding of mechanisms of MET induction and may have implications for the cell death induced by PTZ. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Design, Synthesis And Biological Evaluation Of Hybrid Bioisoster Derivatives Of N-acylhydrazone And Furoxan Groups With Potential And Selective Anti-trypanosoma Cruzi Activity.

Hybrid bioisoster derivatives from N-acylhydrazones and furoxan groups were designed with the objective of obtaining at least a dual mechanism of action: cruzain inhibition and nitric oxide (NO) releasing activity. Fifteen designed compounds were synthesized varying the substitution in N-acylhydrazone and in furoxan group as well. They had its anti-Trypanosoma cruzi activity in amastigotes forms, NO releasing potential and inhibitory cruzain activity evaluated. The two most active compounds (6, 14) both in the parasite amastigotes and in the enzyme contain the nitro group in para position of the aromatic ring. The permeability screening in Caco-2 cell and cytotoxicity assay in human cells were performed for those most active compounds and both showed to be less cytotoxic than the reference drug, benznidazole. Compound 6 was the most promising, since besides activity it showed good permeability and selectivity index, higher than the reference drug. Thereby the compound 6 was considered as a possible candidate for additional studies.

Synthesis And Antiproliferative Activity Of 8-hydroxyquinoline Derivatives Containing A 1,2,3-triazole Moiety.

Twelve novel 8-hydroxyquinoline derivatives were synthesized with good yields by performing copper-catalyzed Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition (click reaction) between an 8-O-alkylated-quinoline containing a terminal alkyne and various aromatic or protected sugar azides. These compounds were evaluated in vitro for their antiproliferative activity on various cancer cell types. Protected sugar derivative 16 was the most active compound in the series, exhibiting potent antiproliferative activity and high selectivity toward ovarian cancer cells (OVCAR-03, GI50 < 0.25 μg mL(-1)); this derivative was more active than the reference drug doxorubicin (OVCAR-03, GI50 = 0.43 μg mL(-1)). In structure-activity relationship (SAR) studies, the physico-chemical parameters of the compounds were evaluated and docking calculations were performed for the α-glucosidase active site to predict the possible mechanism of action of this series of compounds.

Design And Synthesis Of N-acylated Aza-goniothalamin Derivatives And Evaluation Of Their In Vitro And In Vivo Antitumor Activity.

Herein we describe the synthesis of a focused library of compounds based on the structure of goniothalamin (1) and the evaluation of the potential antitumor activity of the compounds. N-Acylation of aza-goniothalamin (2) restored the in vitro antiproliferative activity of this family of compounds. 1-(E)-But-2-enoyl-6-styryl-5,6-dihydropyridin-2(1H)-one (18) displayed enhanced antiproliferative activity. Both goniothalamin (1) and derivative 18 led to reactive oxygen species generation in PC-3 cells, which was probably a signal for caspase-dependent apoptosis. Treatment with derivative 18 promoted Annexin V/7-aminoactinomycin D double staining, which indicated apoptosis, and also led to G2 /M cell-cycle arrest. In vivo studies in Ehrlich ascitic and solid tumor models confirmed the antitumor activity of goniothalamin (1), without signs of toxicity. However, derivative 18 exhibited an unexpectedly lower in vivo antitumor activity, despite the treatments being administered at the same site of inoculation. Contrary to its in vitro profile, aza-goniothalamin (2) inhibited Ehrlich tumor growth, both on the ascitic and solid forms. Our findings highlight the importance of in vivo studies in the search for new candidates for cancer treatment.

Esi(+)-ms And Gc-ms Study Of The Hydrolysis Of N-azobenzyl Derivatives Of Chitosan.

New N-p-chloro-, N-p-bromo-, and N-p-nitrophenylazobenzylchitosan derivatives, as well as the corresponding azophenyl and azophenyl-p-sulfonic acids, were synthesized by coupling N-benzylvchitosan with aryl diazonium salts. The synthesized molecules were analyzed by UV-Vis, FT-IR, 1H-NMR and 15N-NMR spectroscopy. The capacity of copper chelation by these materials was studied by AAS. Chitosan and the derivatives were subjected to hydrolysis and the products were analyzed by ESI(+)-MS and GC-MS, confirming the formation of N-benzyl chitosan. Furthermore, the MS results indicate that a nucleophilic aromatic substitution (SnAr) reaction occurs under hydrolysis conditions, yielding chloroaniline from N-p-bromo-, and N-p-nitrophenylazo-benzylchitosan as well as bromoaniline from N-p-chloro-, and N-p-nitrophenylazobenzyl-chitosan.

Antioxidant and antimicrobial properties of 2-(4,5-dihydro-1H-pyrazol-1-yl)-pyrimidine and 1-carboxamidino-1H-pyrazole derivatives

Five previously synthesized 4-trifluoromethyl-2-(5-aryl-3-styryl-1H-pyrazol-1yl)-pyrimidines and six 5-aryl-3-styryl-1-carboxamidino-1H-pyrazole derivatives were screened for their antioxidant proprieties. The antioxidant activities were evaluated by using the DPPH and the HRP/luminol/H2O2 chemiluminescence assay systems and for their antimicrobial activity (MIC). The results were good for those series in some concentration in comparison with the standards.

Synthesis and total H-1- and C-13-NMR assignment of cephem derivatives for use in ADEPT approaches

We report the synthesis and total NMR characterization of 5-thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid-3-[[[(4''-nitrophenoxy)carbonyl]oxy]-methyl]-8-oxo-7[(2-thienyloxoacetyl)amino]-diphenylmethyl ester-5-dioxide (5), a new cephalosporin derivative. This compound can be used as the carrier of a wide range of drugs containing an amino group. The preparation of the intermediate product, 5-thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid-3-[methyl-4-(6-methoxyquinolin-8-ylamino) pentylcarbamate]-8-oxo-7-[(2-thienyloxoacetyl)amino]-diphenylmethyl ester-5-dioxide (6), as well as the synthesis of the antimalarial primaquine prodrug 5-thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid-3-[methyl-4-(6-methoxyquinolin-8-ylamino) pentylcarbamate]-8-oxo-7-[(2-thienyloxoacetyl)amino]-5-dioxide (7) are also described, together with their total H-1- and C-13-NMR assignments.

Antileishmanial Activity of the Hydroalcoholic Extract of Miconia langsdorffii, Isolated Compounds, and Semi-Synthetic Derivatives

The in vitro activity of the crude hydroalcoholic extract of the aerial parts of Miconia langsdorffii Cogn. was evaluated against the promastigote forms of L. amazonensis, the causative agent of cutaneous leishmaniasis in humans. The bioassay-guided fractionation of this extract led to identification of the triterpenes ursolic acid and oleanolic acid as the major compounds in the fraction that displayed the highest activity. Several ursolic acid semi-synthetic derivatives were prepared, to find out whether more active compounds could be obtained. Among these ursolic acid-derived substances, the C-28 methyl ester derivative exhibited the best antileishmanial activity.

Experimental and theoretical study of two-photon absorption in nitrofuran derivatives: Promising compounds for photochemotherapy

We report experimental and theoretical studies of the two-photon absorption spectrum of two nitrofuran derivatives: nitrofurantoine, (1-(5-nitro-2-furfurilideneamine)-hidantoine) and quinifuryl, 2-(5`-nitro-2`-furanyl) ethenyl-4-{N-[4`-(N,N-diethylamino)-1`-methylbutyl]carbamoyl} quinoline. Both molecules are representative of a family of 5-nitrofuran-ethenyl-quinoline drugs that have been demonstrated to display high toxicity to various species of transformed cells in the dark. We determine the two-photon absorption cross-section for both compounds, from 560 to 880 nm, which present peak values of 64 GM for quinifuryl and 20 GM for nitrofurantoine (1 GM = 1 x 10(-50) cm(4).s.photon(-1)). Besides, theoretical calculations employing the linear and quadratic response functions were carried out at the density functional theory level to aid the interpretations of the experimental results. The theoretical results yielded oscillator strengths, two-photon transition probabilities, and transition energies, which are in good agreement with the experimental data. A higher number of allowed electronic transitions was identified for quinifuryl in comparison to nitrofurantoine by the theoretical calculations. Due to the planar structure of both compounds, the differences in the two-photon absorption cross-section values are a consequence of their distinct conjugation lengths. (c) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3514911]

Sulfonyl-hydrazones of cyclic imides derivatives as potent inhibitors of the Mycobacterium tuberculosis protein tyrosine phosphatase B (PtpB)

Searching lead compounds for new antituberculosis drugs, the activity of synthetic sulfonamides and sulfonyl-hydrazones were assayed for their potential inhibitory activity towards a protein tyrosine phosphatase from Mycobacterium tuberculosis - PtpB. Four sulfonyl-hydrazones N-phenylmaleimide derivatives were active (compounds 14, 15, 19 and 21), and the inhibition of PtpB was found to be competitive with respect to the substrate p-nitrophenyl phosphate. Structure-based molecular docking simulations were performed and indicated that the new inhibitor candidates showed similar binding modes, filling the hydrophobic pocket of the protein by the establishment of van der Waals contacts, thereby contributing significantly to the complex stability.

Intraspecific variability of dihydrochalcone, chromenes and benzoic acid derivatives in leaves of Piper aduncum L. (Piperaceae)

Chemical analysis carried out in leaves of 18 specimens of Piper aduncum L. (Piperaceae) occurring at Ripasa Reserve, Araraquara, SP, Brazil indicated two distinct populations when investigated over a period of 14 months (January 2000 to February 2001) and then submitted to cluster analysis. The two groups were characterized by accumulation of prenylated benzoic acids, chromenes and dihydrochalcone, respectively. A total of seven compounds were identified by HPLC analysis and compared with standards including two prenylated benzoic acid [aduncumene (1) and 3-(3'-7'-dimethyl-2'-6'-octadienyl)-4-methoxy-benzoic acid (5)], four chromenes [methyl 2,2-dimethyl-8-(3'-methyl-2'-butenyl)-2H-1-chromene-6-carboxylate (4), methyl 2,2-dimethyl-2H-1-chromene-6-carboxylate (2b), methyl 8-hydroxy-2,2-dimethyl-2H-1-chromene-6-carboxylate (3) and 2,2-dimethyl-2H-1-chromene-6-carboxylic acid (2a)] and one dihydrochalcone [2',6'-dihydroxy-4'-methoxy-dihydrochalcone (6)].