Sulfatações regiosseletivas em botriosferana: avaliação biológica e desenvolvimento de produto anti-herpético

Calegari, Gabrielle Cristina

Sulfatações regiosseletivas em botriosferana: avaliação biológica e desenvolvimento de produto anti-herpético

dc.contributor.advisor	Orsato, Alexandre
dc.contributor.author	Calegari, Gabrielle Cristina
dc.contributor.banca	Viana, Adriano Gonçalves
dc.contributor.banca	Casagrande, Rúbia
dc.contributor.banca	Butera, Anna Paola
dc.contributor.banca	Kobayashi, Renata Katsuko Takayama
dc.contributor.coadvisor	Galhardi, Lígia Carla Faccin
dc.coverage.extent	175 p.
dc.coverage.spatial	Londrina
dc.date.accessioned	2024-10-15T20:22:27Z
dc.date.available	2024-10-15T20:22:27Z
dc.date.issued	2024-04-03
dc.description.abstract	A botriosferana é uma (1?3)(1?6)-ß-D-glucana fúngica que apresenta diferentes funcionalidades biológicas, incluindo atividades antioxidante e imunomoduladora. Suas propriedades biológicas podem ser potencializadas por meio de modificações químicas na estrutura da macromolécula, como por exemplo, a sulfatação. Dessa forma, o presente trabalho tem como primeiro objetivo sintetizar derivados sulfatados deste exopolissacarídeo por diferentes rotas sintéticas que incluem a proteção seletiva das suas hidroxilas. Neste estudo, a sulfatação regiosseletiva foi realizada por três métodos diferentes: sulfatação branda (SB), via éster de pivaloíla (SP) e via acetonídeo (SA), a fim de comparar a atividade antiviral dos respectivos derivados. As primeiras duas metodologias produziram dois derivados sulfatados com graus de substituição de 0,82 (SB) e 0,49 (SP), com padrões de substituição nas posições C-6 e, C-2/C-4 das unidades de glucose, respectivamente. A última via, entretanto, não obteve sucesso em produzir um derivado regiosseletivamente sulfatado. Todos os derivados foram caracterizados quimicamente e avaliados quanto à atividade antiviral contra o vírus Herpes simplex tipo 1 (HSV-1) cepa KOS e dengue tipo 2 (DENV-2). A amostra sulfatada nas posições C-6 (SB) apresentou notável efeito antiviral sobre o HSV-1 (IC50 de 4,4 µg mL-1), enquanto o derivado SP apresentou-se quase inativo. Ambos foram inativos para o vírus da dengue. Este estudo demonstrou que a presença de grupos sulfato, especialmente na posição C-6, aumentou consideravelmente a atividade antiviral da botriosferana em relação ao HSV-1, estabelecendo-se assim uma relação estrutura-atividade. O segundo objetivo deste estudo foi desenvolver produtos anti-herpéticos com a amostra antiviral mais potente obtida na etapa anterior (SB). Uma nova produção foi realizada (SB), na qual obteve-se uma amostra com um DS (grau de substituição) um pouco superior (1,1) e com um IC50 de 2,52 µg mL-1, confirmando dessa vez, que maiores DSs contribuem para maiores atividades anti-herpéticas. O mecanismo de ação antiviral, avaliado com SB, mostrou efeito virucida, alcançando uma inibição viral de 93% na maior concentração testada (50 µg mL-1). A mesma amostra também demonstrou atividade anticoagulante (APTT = 1,65 (R) e t = 48 s) somente na maior concentração testada. Na sequência foram desenvolvidas duas formulações, uma contendo Laponita e outra LECIGEL®, acrescidas de SB* (na concentração de 1,25 mg mL-1), para o tratamento de lesões cutâneas causadas pela infecção por herpesvírus. As formulações foram caracterizadas por técnicas físico-químicas apropriadas, além de serem avaliadas pela sua estabilidade preliminar. Também, foram submetidos à avaliação de perfil antiviral frente ao HSV-1 (cepa KOS), desde a sua citotoxicidade, atividade antiviral in vitro e in vivo. Ambas as amostras se mostraram mais estáveis termicamente após a incorporação do ativo sulfatado (SB*). Em relação à pré-estabilidade, ambas as formulações permaneceram estáveis após estresse térmico, entretanto aquele desenvolvido a base de LECIGEL® apresentou melhor espalhabilidade. Tais materiais não apresentaram citotoxicidade em células Vero. A atividade antiviral in vitro demonstrou maior inibição viral com o hidrogel produzido com Laponita (68,8%). Nos testes in vivo, diferenças estatísticas entre o controle viral e os tratamentos foram observadas no terceiro e sexto dias pós-infecção, sugerindo uma melhora qualitativa no tratamento das lesões herpéticas para ambas as formulações. Este resultado corroborou com a avaliação a nível celular, apresentando discreta redução nas alterações morfológicas para o hidrogel de Laponita e a Base de LECIGEL®
dc.description.abstractother1	Botryosphaeran is a fungal (1?3)(1?6)-ß-D-glucan with different biological functionalities, including antioxidant and immunomodulatory. Its biological properties can be enhanced through chemical modifications in the structure of the macromolecule, such as sulfonation. In this context, the first objective of the present work was to synthesize sulfonated derivatives of this exopolysaccharide by different synthetic routes that include the selective protection of its hydroxyl groups. In this study, regioselective sulfonation was performed by three different methods: mild sulfonation (SB), via pivaloyl ester (SP), and acetonide (SA), in order to compare the antiviral activity of the respective derivatives. The first two methodologies produced two sulfonated derivatives with degrees of substitution of 0.82 (SB) and 0.49 (SP), with substitution patterns in the C-6 and C-2/C-4 positions of the glucose units, respectively. The latter route, however, was unsuccessful in producing a regioselectively sulfonated derivative. All derivatives were chemically characterized and evaluated for antiviral activity against Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) strain KOS and dengue fever type 2 (DENV-2). The sulfonated sample at positions C-6 (SB) showed a remarkable antiviral effect on HSV-1 (IC50 of 4.4 µg mL-1), while the SP derivative was almost inactive. Both were inactive against the dengue virus. This study demonstrated that the presence of sulfate groups, especially in the C-6 position, considerably increased the antiviral activity of botryosphaeran against HSV-1, thus establishing a structure-activity relationship. The second objective of this study was to develop antiherpetic products with the most potent antiviral sample obtained in the previous stage (SB). A new production of SB was carried out, in which a sample (SB) was obtained with a slightly higher DS (1.1) and an IC50 of 2.52 µg mL-1, confirming that higher DSs contribute to higher antiherpetic activities. The antiviral mechanism of action, assessed with SB, showed a virucidal effect, achieving a viral inhibition of 93% at the highest tested concentration (50 µg mL-1). The same sample also demonstrated anticoagulant activity (APTT = 1.65 (R) and t = 48 s) only in the highest concentration tested. Subsequently, we developed two formulations, one containing Laponite and the other LECIGEL®, both incorporating SB* (at a concentration of 1.25 mg mL-1), for treating skin lesions caused by herpesvirus infection. The formulations were characterized using appropriate physicochemical techniques, and evaluated for their preliminary stability. They were also subjected to antiviral profile evaluation against HSV-1 (strain KOS), including cytotoxicity, in vitro and in vivo antiviral activity. Both samples showed greater thermal stability after the incorporation of sulfonated active ingredient (SB*). Regarding pre-stability, both formulations remained stable after thermal stress; however, the LECIGEL®-based hydrogel showed better spreadability. Such materials did not show cytotoxicity in Vero cells. In vitro antiviral activity demonstrated higher viral inhibition with the hydrogel produced with Laponite (68.8%). In in vivo tests, statistical differences between viral control and treatments were observed on the third and sixth days post-infection, suggesting a qualitative improvement in the treatment of herpetic lesions for both formulations. This result was corroborated by cellular-level evaluation, showing a slight reduction in morphological changes for the Laponite hydrogel and the LECIGEL®-based hydrogel
dc.identifier.uri	https://repositorio.uel.br/handle/123456789/18066
dc.language.iso	por
dc.relation.departament	CCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionname	Universidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgname	Programa de Pós-Graduação em Química
dc.subject	Antiviral
dc.subject	Derivatização química
dc.subject	Glucanas
dc.subject	Hidrogéis
dc.subject	Química
dc.subject	Agentes antivirais
dc.subject	Polissacarídeos
dc.subject	Sulfato
dc.subject.capes	Ciências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpq	Ciências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywords	Antiviral activity
dc.subject.keywords	Chemical derivatization
dc.subject.keywords	Glucans
dc.subject.keywords	Hydrogels
dc.subject.keywords	Chemical
dc.subject.keywords	Antiviral agents
dc.subject.keywords	Polysaccharides
dc.subject.keywords	Sulfate
dc.title	Sulfatações regiosseletivas em botriosferana: avaliação biológica e desenvolvimento de produto anti-herpético
dc.title.alternative	Regiosselective sulfonation of botryosphaeran: biological assessment and development of an antiherpetic product
dc.type	Tese
dcterms.educationLevel	Doutorado
dcterms.provenance	Centro de Ciências Exatas