Development of squaramide-based self-immolative spacers for drug delivery

Resumen

Esta tesis, titulada “Espaciadores Autoinmolativos de base Escuaramida para la Administración de Fármacos” describe el desarrollo de espaciadores derivados de escuaramida capaces de desensamblarse para liberar compuestos bioactivos. En primer lugar, se han sintetizado una colección de escuaramato ésteres y se ha estudiado su estabilidad hidrolítica en condiciones fisiológicas. Estos compuestos presentan diferentes grupos funcionales en la cadena lateral que pueden asistir la reacción de hidrólisis o la ciclación. El estudio cinético ha permitido determinar que los compuestos con cadenas de propandiamina y etilsulfuro son capaces de llevar a cabo la reacción de ciclación, liberando etanol como grupo saliente. En base a estos resultados, se han diseñado y sintetizado modelos autoinmolativos de base escuaramida para el estudio de liberación de aminas como grupo saliente. Se han considerado tanto anilinas como aminas alifáticas. Los estudios cinéticos han demostrado la dependencia de la autoinmolación con el pH y la nucleofugacidad del grupo saliente, encontrando velocidades de liberación mayores en anilinas respecto a las aminas alifáticas. Así mismo, se ha observado que los modelos N-metilados presentan cinéticas de liberación más rápidas y son más solubles en medio acuoso. De estos estudios se determinan los atributos clave para el diseño de sistemas autoinmolativos: 1) el uso de la cadena de propandiamina como nucleófilo 2) el uso de anilinas como grupo saliente del compuesto de interés 3) N-metilación del nitrógeno escuaramídico. Como prueba de concepto, el módulo autoinmolativo optimizado se ha introducido en la síntesis de un profármaco. Éste consta del p-nitrobencil carbamato como grupo protector (gatillo) y un derivado de mostaza de nitrógeno como fármaco. El proceso de autoinmolación se ha activado por efecto de la enzima nitroreductasa usando NADH como agente reductor. La actividad biológica del profármaco y la mostaza se ha probado frente a células cancerosas de glioblastoma mediante un ensayo clonogénico con células LN229. Mientras que la mostaza no presenta efecto sobre la proliferación celular, el profármaco reduce el factor de supervivencia del cultivo al 24 %. Este resultado es muy significativo ya que, el ensayo con temozolomida, un antitumoral comúnmente usado en el tratamiento de tumores cerebrales, presenta un factor de supervivencia del 58 %. Además de la línea principal de esta tesis, el estudio de los productos de autoinmolación (cicloescuaramidas) ha llevado a la formación de cristales en agua. Se ha visto cómo el grado de metilación influye en la formación de tres tipos de redes de agua en la estructura: cintas, capas bidimensionales hexagonales y cadenas monodimensionales.