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Este trabajo de tesis describe la síntesis de naftoquinonas relacionadas a las quinonas naturales lapachol y β-lapachona, que presentan una amplia variedad de actividades biológicas entre las cuales se destaca su actividad antitumoral. El fin fue lograr compuestos con acción citotóxica mejorada y poder determinar los requerimientos estructurales de este tipo de quinonas, para facilitar así el racional desarrollo de nuevos compuestos específicos. Se llevó a cabo la síntesis de 1,2 y 1,4-naftoquinonas dihidropirano y dihidrofurano con modificaciones en el anillo aromático, principalmente con la introducción de un grupo hidroxilo. En primer lugar se obtuvieron derivados hidroxilados de lapachol y dunniol, para luego mediante reacciones de ciclación adecuadas obtener las naftoquinonas tricíclicas deseadas. Se exploraron distintas metodologías para lograr una síntesis más eficiente de los hidroxilapacholes de interés. Con el fin de sintetizar el derivado 10-hidroxi-β-lapachona mediante la ciclación de 5-hidroxilapachol en medio ácido, se realizó una amplia búsqueda de condiciones, que luego fue extendida hacia la síntesis eficiente de derivados de β- lapachona sustituidos en el anillo aromático. En dicho contexto se ensayó la reacción de ciclación en distintas condiciones ácidas de derivados de lapachol sustituidos en C-5 por diferentes grupos funcionales, con el fin de esclarecer la influencia de dichos sustituyentes y del ácido utilizado en los productos obtenidos. Los compuestos sintetizados en esta tesis fueron evaluados como agentes antiproliferativos contra un panel representativo de cuatro líneas celulares de tumores sólidos humanos. En función de la actividad biológica se establecieron relaciones de estructura-actividad para el diseño y síntesis de nuevos compuestos con actividad mejorada. El compuesto 7-hidroxi-β-lapachona resultó ser el más activo presentando mejor actividad que el compuesto líder β-lapachona.

Muchos materiales convencionales, tales como metales, cerámicos y polímeros no pueden cumplir con todos los requerimientos que las nuevas tecnologías buscan para resolver los problemas más inmediatos del mundo relacionados con la energía y el ambiente. La combinación de dos ó más de estos materiales en la nano-escala busca generar nuevos materiales compuestos con propiedades inalcanzables desde sus constituyentes individuales. Las nanoestructuras de carbono han surgido como un material de considerable interés debido a su estructura única, alta estabilidad química y alta relación de superficie a volumen que le confieren valores extraordinarios a propiedades tales como conductividad eléctrica y térmica, resistencia y rigidez mecánica. Más aún, la superficie de las nanoestructuras de carbono puede cubrirse en la nano-escala con un compuesto inorgánico creando una nanoestructura híbrida que adiciona nuevas propiedades a las ya mencionadas. Por lo tanto, es esperable transferir parte de estas propiedades excepcionales a los materiales compuestos de matriz polimérica conteniendo nanoestructuras de carbono y/o nanoestructuras híbridas que las contengan. En este trabajo de Tesis, se desarrolló un proceso de síntesis en un solo paso por deposición química en fase vapor (CVD) de una nanoestructura híbrida, nanotubo de carbono (NTC)/hercinita (FeAl2O4), utilizando acetileno como fuente de carbono y un xerogel FeOx-AlOOH como catalizador. El desarrollo fue consecuencia de un estudio sistemático sobre el efecto de las condiciones de síntesis del xerogel en el rendimiento de la preparación de NTC por CVD. Las propiedades del híbrido son una asociación de ferromagnetismo con superparamagnetismo y su fácil dispersión en solventes próticos y apróticos. Con esta nanoestructura híbrida se fabricaron por colada compuestos de matriz almidón ó de poliuretano termoplástico (TPU) en forma de películas y por electrohilado compuestos de matriz de alcohol polivinílico (PVA) más almidón en forma de nanofibras. Las aplicaciones tecnológicas propuestas para estos materiales compuestos son envases biodegradables, pinturas antiestáticas y membranas de tejido filtrantes biodegradables, respectivamente.

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2015.

El presente trabajo de tesis tiene como objetivo general el empleo de nanomateriales de metales nobles (plata y oro) en dos tipos de terapias alternativas para el tratamiento del cáncer: la terapia fotodinámica (PDT) y la terapia fototérmica (PTT). Se sintetizaron y caracterizaron varios nanomateriales de oro y plata, obteniendo resultados beneficiosos en la mejora de las terapias.

El objetivo de esta tesis es diseñar sistemas multifuncionales que combinen funciones de diagnóstico y terapia, o teranósticos, a base de nanopartículas magnéticas (NPMs) de óxido de hierro (magnetita/maghemita) para su potencial aplicación en patologías oncológicas.Para ello se realizó un trabajo experimental que involucró la optimización de las metodologías de síntesis de las NPMs y la posterior incorporación secuencial de los distintos componentes, en conjunto con las caracterizaciones y ensayos tendientes a evaluar su funcionalidad en cada etapa. En primer término, se estudiaron las vías de síntesis de NPMs de manera de conseguir un control sobre las propiedades fisicoquímicas, y de la estabilidad de NPMs en suspensión acuosa.Se modificó la superficie de las NPMs con ácido fólico (AF) de manera de proporcionar a las NPMs selectividad para acumularse en células tumorales debido a que el receptor de folatos se encuentra sobreexpresado en células de varios tipos de cáncer. En una etapa posterior, se cargaron las NPMs modificadas con AF con fármacos oncológicos para impartir la función terapéutica. La Doxorubicina (Doxo) es uno de los agentes quimioterapéuticos más efectivos usados en el tratamiento de varios tipos de cáncer. A pesar de su gran uso, varios efectos secundarios se encuentran asociados a la distribución sistémica de este fármaco una vez administrado. Estos efectos secundarios están relacionados con la necesidad de administrar dosis elevadas del fármaco debido a la escasa selectividad y eficacia asociada con su distribución no específica en el cuerpo.Las siguientes instancias del desarrollo de este trabajo de tesis se dedicaron a evaluar las potencialidades de los agentes teranósticos para :(i) direccionamiento mediado por un campo magnético; (ii) actuar como medio de contraste en diagnóstico por imagen mediante resonancia magnética (RMI), (iii) ejercer su acción terapéutica.En el Capítulo I se introducen los conceptos básicos sobre nanotecnología, nanociencia y nanomateriales. Se describen en mayor detalle las razones por las cuales se seleccionaron las NPMs para el desarrollo de este trabajo de tesis.Dentro del conjunto de NPMs se puntualiza en las de óxido de hierro, en particular, magnetita (MAG, Fe3O4). Los métodos de síntesis de este óxido de hierro son brevemente reseñados, profundizando en la técnica de co-precipitación. Además se describen las diferentes estrategias de estabilización y funcionalización del núcleo magnético.Se resumen las aplicaciones de las NPMs en biomedicina. En este sentido, se describen las ventajas de las mismas como herramientas de diagnóstico, al actuar como agentes de contraste en RMI. También se muestran las formas de vectorización de fármacos mediante el empleo de NPMs y se enuncian las habilidades de las nanoformulaciones descriptas para actuar como agentes teranósticos.Finalmente se enumeran el objetivo general y los objetivos específicos, así como la hipótesis planteada en esta tesis.En el Capítulo II se describen los reactivos empleados y las técnicas de caracterización aplicadas a las diferentes nanoformulaciones junto con el tratamiento necesario de las muestras en cada caso.En el Capítulo III se dedicó al estudio de las metodologías de síntesis, estabilización y control de la estabilidad de las NPMs de MAG. Se describen los resultados obtenidos al emplear dos métodos de síntesis: co-precipitación y su variante reducción-precipitación con el fin de seleccionar una metodología adecuada para la obtención de NPMs de MAG en función de las aplicaciones propuestas. En base a los resultados, se seleccionó la técnica de co-precipitación como la más adecuada, y se incluyó un estudio exhaustivo de las variables experimentales asociadas a dicha técnica con el propósito de conseguir un control de las propiedades fisicoquímicas. Este análisis involucró el estudio de los mecanismos que conducen a la formación de las NPMs de MAG así como una completa caracterización y los ensayos necesarios para evaluar la estabilidad, en términos de la evolución del diámetro hidrodinámico (DH) en función del tiempo de almacenamiento en suspensión acuosa. En el Anexo I se informan los resultados que complementan a este capítulo.En el Capítulo IV se estudió la incorporación de un ligando selectivo, la vitamina B9 ó AF, a la superficie de MAG, previamente funcionalizadas con 3-aminopropiltrietoxisilano (APTS). Para ello se evaluaron dos metodologías: la adsorción simple del AF y el anclaje covalente mediado por carbodiimida. Se combinaron los datos experimentales obtenidos con estudios teóricos. Esto permitió adquirir conocimientos acerca del mecanismo de interacción AF- MAG@APTS y corroborar la disponibilidad del grupo selectivo del AF posterior a su incorporación a la superficie de MAG@APTS. En una segunda instancia, se estudió la estabilidad de las nanoformulaciones obtenidas de acuerdo a dos criterios: (i) evolución del DH en función del tiempo de almacenamiento en dispersión acuosa y (ii) estudio de la capacidad de retención del AF incorporado. Finalmente, se incluye un estudio tendiente a predecir el comportamiento de las nanoformulaciones en un medio que simula el plasma sanguíneo en términos de osmolaridad, pH y contenido de proteína.En el Capítulo V se presentan y discuten los ensayos realizados para proveer a las nanoformulaciones de la acción terapéutica necesaria para constituir un agente teranóstico. La carga de la droga se realizó mediante adsorción superficial, explorando la influencia de diferentes parámetros asociados a dicho procedimiento. Se evaluó la liberación de Doxo in vitro mediante la implementación de una metodología que intenta simular la ruta que debería atravesar la nanoformulación una vez inyectada, vía intravenosa, en el torrente sanguíneo hasta su acumulación en el tumor.En el Capítulo VI se investigó la habilidad de las NPMs, presentadas en los Capítulos IV y V, para ser guiadas magnéticamente al exponerlas a un campo magnético externo mediante ensayos in vitro. Se propuso el empleo de un sistema de flujo continuo acoplado a un espectrofotómetro Uv-Visible, con el objetivo de monitorear la disminución del contenido de NPMs de la dispersión estudiada como consecuencia de la retención de las mismas por acción de un imán de neodimio colocado en el sitio blanco. En este capítulo, se analizó además, la capacidad de las nanoformulaciones como agentes de contraste. Se determinó la eficiencia de contraste de cada formulación, comparando los valores obtenidos con los correspondientes a agentes de contrastes comerciales.En el Capítulo VII se incluyen ensayos in vitro, empleando una línea celular de cáncer colorrectal (CCR), con el fin de evaluar la capacidad del nanoteranóstico preparado de inhibir el crecimiento celular, a través de la internalización y la posterior liberación de droga en forma intracelular. En este mismo capítulo, se presentan, como complemento, los resultados correspondientes al estudio de la biocompatibilidad de las mismas nanoformulaciones utilizando un modelo animal de zebrafish. En el Anexo II se informan los resultados que complementan a este capítulo.Finalmente, en el Capítulo VIII, se puntualizan las conclusiones generales abordadas a partir de los resultados obtenidos y analizados en cada uno de los capítulos. Se definen además, los lineamientos de la proyección de futuros trabajos.

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2016

Los macrófagos son células involucradas en la inmunidad innata y el mantenimiento de la homeostasis tisular. Tanto durante la activación de macrófagos por la exposición a patógenos como en la transición macrófago-célula espumosa en el contexto de la formación de la placa aterogénica se produce un aumento en la cantidad de gotas de lípido intracelulares. Los mecanismos por los cuales se acumulan estos lípidos y la relevancia que éstos poseen para la funcionalidad del macrófago no se conocen por completo. Por lo tanto, el objetivo general de este trabajo fue determinar la contribución de la síntesis de novo de glicerolípidos a la acumulación de gotas de lípido durante procesos de transición de macrófagos y en particular, evaluar el rol que cumple la enzima limitante de este proceso, la glicerol-3-fosfato aciltransferasa (GPAT). Se demostró que la inducción de la síntesis de novo de glicerolípidos (triacilgliceroles y fosfolípidos) contribuye al aumento en la masa de lípidos en la línea celular de macrófagos murinos RAW 264.7 y en macrófagos primarios derivados de médula ósea tratados con KLA (componente activo del LPS bacteriano) o con LDL oxidadas. Particularmente se comprobó que hay un incremento en la actividad GPAT correspondiente a las isoformas que se expresan en retículo endoplásmico GPAT3 y GPAT4. Mediante la utilización de modelos de silenciamiento de estas dos isoformas se demostró que ambas contribuyen a la activación de la síntesis de glicerolípidos observada. En cuanto a la relevancia funcional de estos lípidos, se comprobó que se requiere de la movilización de glicerolípidos mediante la actividad de lipasas para que se produzca el proceso de fagocitosis en forma eficiente. Estos lípidos liberados contribuyen no sólo energéticamente proveyendo de ácidos grasos para la β-oxidación, sino que también son requeridos presumiblemente para la producción de señales que inicien el proceso. La ausencia de GPAT3 o GPAT4 disminuye la eficiencia de la fagocitosis y en particular la carencia de GPAT4 exacerba la liberación de citoquinas pro-inflamatorias, sugiriendo para esta isoforma un rol en la atenuación de las señales infamatorias lo que la posiciona como un potencial blanco terapéutico.

La síntesis de nucleósidos carbocíclicos es un tema de gran interés que ha sido muy desarrollado durante los últimos años debido a la importancia de estos compuestos como agentes antivirales y antitumorales. La idea original en la que se basó el diseño de esta familia de compuestos es el aumento de la estabilidad de la unión glicosídica C-N produciendo los menores cambios estructurales posibles. Es sabido que la conformación juega un papel muy importante en la modulación de la actividad biológica de una droga. Debido a la ausencia del átomo de oxígeno del anillo furanósico, la conformación de los carbanucleósidos suele diferir de la que presentan los nucleósidos convencionales en solución y, por este motivo, en general son menos efectivos. lnspirados en la estructura cristalina del nucleósido carbocíclico natural neplanocina C (147), se sintetizaron carbanucleósidos conformacionalmente restringidos con un sistema bicíclico[3.1.0]hexano como unidad de pseudoazúcar los cuales eran capaces de imitar a la conformación de los nucleósidos convencionales. En esta tesis se sintetizaron por primera vez nucleósidos carbocíclicos conformacionalmente restringidos construidos con un sistema 6-oxabicíclico[3.1.0]hexano como unidad de pseudoazúcar. Se presenta la sintesis de 5'-nor-2',3'-didesoxiderivados de neplanocina C diseñados como inhibidores de la enzima S-adenosil-L-homocisteína hidrolasa. Se presenta también la primera síntesis enantioselectiva de neplanocina C (147) y del isómero no natural de neplanocina F (207), otro componente de la familia de nucleósidos carbocíclicos naturales conocida con el nombre de neplanocinas. Por otro lado, (N)-metano-carba-timidina (7) es un nucleósido carbocíclico muy potente como agente antiherpético, más efectivo en ensayos in vitro que las drogas utilizadas en la actualidad para el tratamiento de estas infecciones. Se realizó la sintesis enantioselectiva de 2'-desoxiderivados de neplanocina C con el objeto de evaluar su efectividad como agentes antivirales y como bloques de construcción de oligonucleótidos modificados. Por último. se presenta la primer síntesis enantioselectiva de (1R,2R,5S)-1{5-(Hidroximetil)biciclo[3.1.0]hex-3-en-2-il}-5-metil-1,3-dihidropirimidina-2,4-diona (310) y de (1R,2R,5S)-1-{ 5-(Hidroximetil)biciclo[3.1.0]hex-2-il}-5-metil-5,3-dihidropirimidina-2,4-diona ((—)-156) diseñados como análogos de d4T (311) y 2'-desoxitimidina (145) y como herramientas para el estudio de la preferencia conformacional de las enzimas involucradas en la activación in vivo de 7. En todos los casos se utilizó una estrategia convergente a través de una reacción de tipo Mitsunobu como método de acoplamiento del anillo carbocíclico y la base purinica o pirimidínica.

En esta tesis se presenta la síntesis de nuevos derivados de hidratos de carbono, utilizando la reacción de reordenamiento de Ferrier sobre 2-haloglicales, al igual que hidrogenación catalítica heterogénea (con Pd/C, Ni/C y PdFe/C) sobre O-arilglicósidos, permitiendo la obtención de nuevas sustancias no registradas en bibliografía hasta el momento. También se realiza la síntesis de un producto natural (gastrodina) utilizando el sistema catalítico PdFe/C, no utilizando, hasta el momento, en la química de carbohidratos.

El principio de “desarrollo sustentable” ha promovido grandes cambios en el avance de la química. El esfuerzo por encontrar alternativas a los solventes orgánicos convencionales y el desarrollo de metodologías para optimizar el uso de los recursos son sólo algunas de ellos. La síntesis de nuevos materiales iónicos y su aplicación en procesos extractivos, empleando fuentes de energía alternativas, es un claro ejemplo de esta búsqueda. Por lo mencionado, los resultados presentados en esta memoria constituyen un aporte muy significativo tanto a la química orgánica como a la analítica. La presente Tesis está organizada en cuatro capítulos y versa sobre la síntesis, caracterización y estudio teórico de nuevos materiales iónicos provenientes de la S-alquilación de tiofenos y su empleo en métodos de extracción sólido-líquido de analitos de interés ambiental, utilizando en cada caso energía de ultrasonidos o microondas para llevar a cabo el objetivo. En el capítulo 1 se describe la síntesis promovida por ultrasonido del bromuro de Sbutiltiofenio en medio acuoso. Si bien el compuesto no pudo ser aislado debido a su inestabilidad fuera de disolución acuosa, el mismo fue obtenido con muy buenos rendimientos y se lo ha caracterizado por RMN. Además, se llevó a cabo una polimerización química de tiofeno empleando energía de ultrasonidos, no pudiendo lograrse satisfactoriamente la cuaternización del politiofeno obtenido. El capítulo 2 detalla la síntesis, asistida por microondas, de 17 líquidos iónicos que implican la S-alquilación de diferentes tiofenos con sales de plata como fuente de aniones. Todos los productos aislados se han caracterizado completamente por RMN y DSC, y todos los productos se han cuantificado mediante espectroscopia UV-vis. Las condiciones de reacción optimizadas mediante diseño de experimentos permitieron alcanzar rendimientos del 96%. Por otro lado, mediante el uso de herramientas computacionales (DFT, NBO, QTAIM), se llevó a cabo un estudio teórico sobre la S-alquilación de tiofenos con yodoalcanos, en presencia de sales de plata. En el capítulo 3, se analiza la función del anión en el mecanismo de reacción, así como el efecto de los sustituyentes en el anillo de tiofeno y de la longitud de la cadena alquílica. Además, se examina la estabilidad de las sales frente a la solvólisis en distintos medios. Este trabajo fue realizado en el marco de una estancia predoctoral en colaboración con el Dr. Juan García de la Concepción, bajo la supervisión del Prof. Pedro Cintas Moreno (UEx, España). Finalmente, el capítulo 4 se divide en dos secciones. En la primera, se describe el empleo del bromuro de S-butilitofenio en la extracción, asistida por ultrasonidos, de hidrocarburos aromáticos policíclicos en sedimentos; mientras que, en la segunda, se describe la síntesis de líquidos iónicos estables de cadena larga, provenientes de la S-alquilación de benzotiofeno y su empleo en la extracción de cadmio en sedimentos, asistida por ultrasonidos. En el transcurso de esta Tesis se ha publicado un capítulo de libro y dos artículos en revistas internacionales, contando con otros dos en etapa de redacción. Además, los resultados obtenidos han sido presentados en tres reuniones científicas.