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Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas

Print version ISSN 1516-9332

Rev. Bras. Cienc. Farm. vol.44 no.3 São Paulo July/Sept. 2008

http://dx.doi.org/10.1590/S1516-93322008000300004 

REVISÃO

 

Ciclização intramolecular: uma estratégia promissora no desenvolvimento de pró-fármacos

 

Intramolecular cyclization: a promising strategy in the prodrug conception

 

 

Cledir Santos*

Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco

 

 


RESUMO

Muitos fármacos estão associados a vários efeitos adversos e limitada biodisponibilidade. A resolução destes problemas continua sendo um alvo importante para a comunidade científica. O desenvolvimento de pró-fármacos que conduzam a uma liberação controlada in vivo é um caminho atrativo para resolver estes problemas. Um pró-fármaco clássico é molécula inativa, em que o princípio ativo é ligado covalentemente a uma unidade transportadora, de modo que o fármaco pode ser liberado através de uma reação química ou enzimática. Um sistema novo e interessante de pró-fármaco, que tem sido apresentado para fármacos possuidores de grupos amino, álcool e tiol, é aquele no qual o princípio ativo é liberado através de uma ciclização intramolecular. Neste caso, o processo de ciclização, dependendo da cadeia da unidade transportadora e do próprio fármaco, pode controlar a velocidade de liberação do princípio ativo. Desta forma, este trabalho apresenta uma revisão do desenvolvimento de pró-fármacos baseados na liberação do princípio ativo através de uma ciclização intramolecular.

Unitermos: Pró-fármaco; Ciclização intramolecular; Fármaco/liberação controlada;


ABSTRACT

Many drugs used for the treatment of common diseases are associated with various adverse effects and limited bioavailability. The suppression of such problems continues to be a very important target for scientists. The development of prodrugs for controlled release in vivo is an attractive way to overcome these problems. Classical in prodrug is an inactive molecule which the parent drug is covalently bonded to a carrier unit, and which can liberate the drug through chemical or enzymatic pathways. A new and interesting prodrug system for amine, alcohol, and thiol drugs takes advantage of several easy intramolecular cyclization reactions. So, the cyclization process can control the release rate of the parent drug. In this paper is a review about the prodrug strategies based on intramolecular cyclization reactions is presented.

Uniterms: Prodrugs. Intramolecular cyclization. Drugs/controlled release.


 

 

INTRODUÇÃO

Muitos fármacos que apresentam elevada atividade contra várias doenças estão relacionados com problemas que os tornam limitados ou inviáveis como sistemas terapêuticos eficazes (Guettari et al., 1997; Song et al., 2005). Solubilidade, estabilidade, absorção, distribuição, toxicidade e biodisponibilidade são aspectos fundamentais a serem levados em consideração quando da administração de um fármaco (Lynx et al., 2006; Otto, 2004; Vennerstrom et al., 1999; Thomsen et al., 2004). Um exemplo comum de fármacos que estão relacionados com vários problemas de natureza terapêutica é encontrado nos análogos das purinas e pirimidinas. Os fármacos contidos nestas classes de compostos são conhecidos pelas suas baixas biodisponibilidades orais (Thomsen et al., 2003). O aciclovir, por exemplo, é um análogo purínico que apresenta uma biodisponibilidade oral de cerca de 20% em adultos (Steingrimsdottir et al., 2000). Já a fluorouracila, que é um análogo pirimidínico, apresenta uma biodisponibilidade oral que varia entre indivíduos numa escala de 0-80% (Guo et al., 1995; Heyden et al., 1999; Zinutti et al., 1998). Além da reduzida biodisponibilidade destes fármacos, problemas associados à elevada toxicidade e baixa solubilidade, tanto em meio aquoso quanto em meio lipofílico, são um verdadeiro entrave nas suas aplicações terapêuticas (De Vrueh et al., 1998; Han et al., 1998; Zambonin et al., 1998).

Um medicamento acabado é fruto de décadas de pesquisa química, farmacêutica e clínica. No entanto, muitas vezes subsistem problemas como os anteriormente mencionados. Uma estratégia largamente utilizada para solucionar problemas causados pela utilização de determinados fármacos tem sido o desenvolvimento de pró-fármacos. O termo "pró-fármaco" foi estabelecido por Adrien Albert em 1958 (Albert, 1958), justamente para designar compostos que sofrem biotransformação antes de exercerem a sua atividade farmacológica, comportando-se como agentes terapêuticos inativos per se, mas que são transformados no organismo para gerar um ou mais metabolitos ativos. Contudo, somente após 1970, quando foi possível investigar o destino dos fármacos no organismo de modo a compreender melhor a absorção, o metabolismo, a distribuição e a excreção, é que a utilização de pró-fármacos, como sistemas de liberação do princípio ativo, tomou grande impulso (Chung, Ferreira, 1999). Nas últimas décadas, um elevado número de trabalhos tem contribuído para o desenvolvimento de uma larga variedade de pró-fármacos, conduzindo, em muitos casos, a melhorias significativas nas propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas dos fármacos parentais (Bundgaard, 1991; Siccardi et al., 2004; Sriram et al., 2004; Zheng et al., 1999).

Atualmente, os pró-fármacos podem ser classificados segundo dois critérios (Ettmayer et al., 2004):

1. Pela classe química:

a) pró-fármacos clássicos;

b) bioprecursores;

c) sistema químico planejado para liberação do fármaco no local de ação;

d) pró-fármacos macromoleculares;

e) conjugados fármaco-anticorpo.

2. Pelo mecanismo de ativação:

a) enzimático;

b) não-enzimático ou químico.

Apesar de, até há relativamente pouco tempo, a utilização de pró-fármacos ativados pela via química se apresentar como um campo pouco explorado, nos últimos anos tem atraído um elevado número de adeptos (Saari et al., 1990; Shan et al., 1997; Testa, Mayer, 1998). A crescente busca deste tipo de pró-fármacos é explicada pelo fato de, nos casos de ativação pela via enzimática, a liberação do fármaco estar sujeita à variabilidade da atividade enzimática entre espécies ou entre indivíduos de mesma espécie. Essa variabilidade produz grandes diferenças na velocidade de liberação do princípio ativo, de indivíduo para indivíduo (Saari et al., 1990; Shan et al., 1997), comprometendo a previsibilidade destes parâmetros e tornando o pró-fármaco um sistema pouco atrativo para liberação do princípio ativo in vivo.

Hoje, conta-se com um largo número de modelos de derivados de fármacos ativados quimicamente, nos quais a liberação do princípio ativo é uma função da estabilidade química da ligação fármaco-transportador (Andersen et al., 2006; Steffansen et al., 2005; Friedrichsen et al., 2001; Testa, Mayer, 1998) em determinado local de ação terapêutica.

Dentre os vários mecanismos de ativação química de pró-fármacos já disponíveis, o que se apresenta como um exemplo promissor é aquele em que o fármaco é liberado através de uma ciclização intramolecular que, contudo, é ainda pouco explorada (Shan et al., 1997; Testa, Mayer, 1998). De um modo geral, um pró-fármaco ativado por ciclização intramolecular possui um grupo nucleófilo capaz de atacar intramolecularmente um grupo eletrófilo, conduzindo à ciclização do sistema transportador e à quebra da ligação entre este e o princípio ativo como uma dependência do pH e da temperatura do meio, (Fredholt et al., 1995; Matsumoto et al., 2001 a; Thomsen, Bundgaard, 1993), como exemplificado no Esquema 1.

 

 

Os íons fenolato e alcoolato como agentes nucleofílicos

Os grupos fenolato e alcoolato têm surgido como importantes nucleófilos no desenvolvimento de pró-fármacos ativados por ciclização intramolecular (Bundgaard et al., 1986; Larsen et al., 2004; Vigroux et al., 1995). No entanto, são escassos os dados da literatura acerca da ativação de pró-fármacos pelo uso desta estratégia em particular. Dentre alguns exemplos já conhecidos de derivados de fármacos ativáveis por esse mecanismo, podem-se destacar os obtidos de acordo com o modelo proposto por Vigroux et al. (1995). Este modelo fundamenta-se no desenvolvimento de potenciais pró-fármacos baseados em derivados fenólicos e alcoólicos de carbamatos.

Uma larga variedade desses compostos foi analisada quanto à sua estabilidade química e enzimática, conduzindo a resultados promissores no sentido da obtenção de pró-fármacos ativáveis por ciclização intramolecular e enzimaticamente estáveis, com a possibilidade de modular as propriedades estereoeletrônicas dos substituintes do anel aromático (Vigroux et al., 1995). Assim, a liberação do fármaco, a partir deste tipo de derivado, pode ocorrer através de uma ciclização intramolecular pelo ataque nucleofílico do íon fenolato sobre o grupo carbonílico, como apresentado no Esquema 2.

 

 

A utilização deste tipo de sistema transportador pode representar uma vantagem adicional frente a outros tipos conhecidos, pois dependendo das posições adotadas pelos grupos substituintes do anel aromático, o produto de ciclização, por si, pode possuir atividade farmacológica. Assim, a sua utilização como sistema de liberação do fármaco pode constituir um caso de "pró-fármaco mútuo". O termo "pró-fármaco mútuo" descreve a associação, numa única molécula, de dois fármacos normalmente com efeito sinérgico, ligados um ao outro através de uma ligação covalente (Carvalho et al., 2000). Um exemplo de pró-fármaco mútuo do paracetamol (1) foi observado no caso em que foi adicionado um átomo de cloro na posição 5 do anel aromático do transportador, conforme descrito no Esquema 2. Para este caso, a liberação quantitativa do paracetamol em pH 7,4 e 37 ºC foi atribuída a uma ciclização intramolecular, conseqüente à formação também quantitativa do 5-clorobenzo[d]-oxazolidin-2-ona, que é um relaxante músculo-esquelético (2).

 

 

De um modo geral, os resultados deste trabalho indicaram que a reatividade dos compostos concebidos a partir deste modelo foi fortemente influenciada pelo valor do pKa do grupo abandonador. Para o composto 1, por exemplo, que tem como grupo abandonador o paracetamol (pKa = 9,51) (Dechtlaruk et al., 1976) obteve-se um tempo de meia-vida de cerca de 7,1 segundos, a 37 º C e pH 7,4. Por outro lado, para o composto 3, que tem o etanol (pKa = 16,0) (Michigan State University, 2007) como grupo abandonador, obteve-se um tempo de meia-vida da ordem de 290 dias, nas mesmas condições de pH e temperatura.

 

 

Um modelo de pró-fármacos ativados intramolecularmente graças ao caráter nucleofílico do grupo alcoolato é encontrado no sistema transportador apresentado por Bundgaard et al. (1986) (4, Esquema 3). Este sistema foi desenvolvido com o objetivo de melhorar a baixa biodisponibilidade ocular (1-3%) da pilocarpina (5), um fármaco largamente utilizado para controlar a elevada pressão intraocular associada ao glaucoma. Através deste modelo, o fármaco (5) é gerado por uma ciclização intramolecular com concomitante liberação da unidade transportadora, como apresentado pelo Esquema 3.

 

 

Uma larga variedade de ésteres alquílicos e aralquílicos (4) derivados do ácido pilocárpico foram sintetizados e avaliados como sistemas passíveis de sofrer ciclização intramolecular conducente à liberação do princípio ativo (5). A reatividade dos compostos obtidos foi analisada em diversos tampões aquosos, a 37 ºC, numa extensa escala de pH (Bundgaard et al., 1986). A análise detalhada dos produtos de hidrólise nessas condições indicou que todos os substratos sofreram ciclização intramolecular com formação quantitativa do princípio ativo. Em relação ao mecanismo de ciclização intramolecular dos diferentes ésteres do ácido pilocárpico, foi observado que a reação ocorreu através de um pré-equilíbrio de ionização do grupo hidroxila (Esquema 3), seguido pelo ataque nucleofílico do íon alcoolato – formado no referido equilíbrio – sobre o grupo éster. A análise dos dados obtidos neste trabalho sugere que o aparecimento deste pré-equilíbrio foi devido à ocorrência de aparente catálise pelo íon hidróxido, pois a velocidade de ciclização intramolecular aumentou proporcionalmente com a atividade deste íon na escala de pH estudada.

A ciclização intramolecular dos compostos analisados foi também uma função do efeito estérico e polar das cadeias alcoólicas dos ésteres, sublinhando a versatilidade do modelo apresentado. Assim, estes compostos surgem como promissores pró-fármacos para o transporte e liberação controlada do princípio ativo. Esta afirmação pode ser justificada pela análise da variação dos tempos de meia-vida obtidos para o mais instável e para o mais estável dos compostos, que foram os que possuíam como substituintes os grupos p-clorobenzila (6, t1/2 = 30 minutos) e n-hexila (7, t1/2 = 1105 minutos), quando analisados em tampão aquoso a 37 ºC e pH 7,4. Outro fator relevante na análise desses resultados reside no fato de que todos os ésteres sintetizados se apresentaram visivelmente mais lipofílicos que o próprio fármaco. De modo geral, estes dados sugerem que os ésteres do ácido pilocárpico são fortes candidatos a pró-fármacos da pilocarpina e que este modelo de pró-fármaco pode ser otimizado e expandido para o transporte e liberação de outros fármacos por ciclização intramolecular ao princípio ativo ou a um derivado cíclico do sistema transportador, neste caso com concomitante liberação do princípio ativo.

 

 

O íon carboxilato como agente nucleofílico

O grupo carboxilato também tem sido estudado como um agente nucleofílico no desenvolvimento de pró-fármacos ativados por ciclização intramolecular (Fredholt et al., 1995; Kovach et al., 1981). Assim como para o caso dos potenciais pró-fármacos ativados pelo ataque do íon alcoolato ou fenolato sobre a ligação éster, os dados da literatura referentes aos modelos de potenciais pró-fármacos ativados pelo ataque nucleofílico do íon carboxilato sobre a ligação éster também são escassos. Fredholt et al.(1995) desenvolveram um modelo de potenciais pró-fármacos de fármacos fenólicos, ativados por ciclização intramolecular, com a finalidade de proteger o princípio ativo do efeito de metabolismo pré-sistêmico, que promove a eliminação do fármaco antes de promover a sua atividade biológica, o que ocorre para um largo número de fármacos fenólicos administrados pela via oral. Assim, vários derivados resultantes da ligação de diferentes ácidos dicarboxílicos ao paracetamol e ao fenol foram sintetizados e avaliados quanto à sua estabilidade in vitro e quanto ao mecanismo de liberação do resíduo fenólico. Na Tabela I apresentam-se os vários derivados de ambos os fenóis, obtidos pelos autores acima referidos.

 

 

A reatividade destes compostos foi analisada em vários tampões, a 37 ºC, numa larga escala de pH, onde se observou que a liberação, tanto do paracetamol quanto do fenol, foi quantitativa para todos os valores de pH estudados. Os perfis de pH-velocidade para a degradação dos derivados 10 e 14, apresentados na Figura 1, mostram que a máxima estabilidade destes compostos foi observada na região de pH entre 2 e 5. Esta evidência experimental é devida ao fato da extensão de ionização dos grupos carboxílicos ser baixa nessa região de pH tornando-os, assim, fracos agentes nucleofílicos (Peterson lab, 2007).

Segundo os autores, a liberação do paracetamol e do fenol, a partir dos derivados em questão, ocorreu por ciclização intramolecular devido ao ataque do grupo carboxilato sobre a ligação éster. No entanto, os autores concluíram que, paralelamente à ciclização intramolecular, ocorreu hidrólise ácida ou básica da ligação éster, conduzindo à formação do respectivo ácido dicarboxílico e do fenol, como apresentado no Esquema 4 para a degradação do composto 14. Neste esquema, observa-se que o ataque nucleofílico intramolecular resultou na formação do fenol e do respectivo anidrido, que é posteriormente degradado ao correspondente ácido dicarboxílico.

 

 

A análise da reatividade de todos os compostos a pH 7,4 e 37 ºC mostrou que, nessas condições, a ciclização intramolecular foi a reação que mais contribuiu para a liberação das unidades fenólicas. A observação dos tempos de meia-vida obtidos para a degradação de cada derivado indicou que a reatividade dos compostos 8-16 foi uma função de três fatores: 1) tamanho da cadeia principal dos ácidos dicarboxílicos; 2) número de substituintes presentes nessa cadeia e 3) valor do pKa do grupo fenólico.

Para os derivados do paracetamol que possuíam como unidade transportadora o ácido butanodióico (12), a velocidade de reação foi cerca de 133 vezes superior àquela observada quando a unidade transportadora era o ácido pentanodióico (8). O mesmo fato foi observado para ambos os derivados homólogos do fenol, com uma diferença de reatividade em torno de 151 vezes. A elevada reatividade dos compostos que têm o ácido butanodióico como unidade transportadora, frente aos que têm o ácido pentanodióico, é atribuída à formação de anéis de quatro membros que, neste caso, são mais reativos (Bruice et al., 1960).

A diferença estrutural entre o derivado 8 e o derivado 9 está na presença de um grupo metila lateral existente neste último. Esta alteração estrutural gera uma diferença de reatividade de 3,8 vezes, ou seja, o derivado ramificado (9) é cerca de 3,8 vezes mais reativo que o não ramificado (8). Por outro lado, quando existem dois grupos metila laterais (10), a reatividade é aumentada em cerca de 18 vezes relativamente ao composto não ramificado (8). Acredita-se que a elevada reatividade destes compostos ramificados é devida à ocorrência de rotâmeros estáveis que conduzem a uma orientação favorável para a ciclização intramolecular (Fredholt et al., 1995).

Todos os compostos também foram avaliados quanto às suas estabilidades enzimáticas em plasma humano a 40%, homogenato de fígado de rato a 20% e homogenato de fígado de porco a 20%, em todos os casos com ensaios realizados a 37 ºC e pH 7,4. Os resultados obtidos mostraram que os ésteres de paracetamol se apresentaram estáveis quando analisados em plasma humano. No entanto, para os ésteres de fenol, quando estudados em plasma humano, observou-se uma ligeira influência catalítica das enzimas plasmáticas sobre os compostos 13, 15 e 16. Por outro lado, para o composto 14, não se observou catálise enzimática.

Segundo os autores, com exceção do composto 10, todos os demais compostos sofreram acentuada degradação enzimática quando analisados em homogenato de fígado de rato e de porco. Assim, observou-se que a degradação destes compostos ocorreu através de uma ciclização intramolecular em tampão aquoso e em plasma humano, sendo que, neste último caso, se observa catálise enzimática pouco significativa. Já para os ensaios em homogenatos de fígado, observa-se que tais compostos são extensamente degradados pela via enzimática. Para o composto 10, que se apresentou como uma exceção, o tempo de meia-vida obtido em tampão aquoso, plasma humano e homogenatos de fígado foi o mesmo. O diferente comportamento deste composto foi atribuído à presença da carga negativa na sua estrutura ao pH fisiológico – pois ésteres contendo cargas negativas próximas da ligação éster são freqüentemente pobres substratos para esterases (Nielsen, Bundgaard, 1987) – juntamente com o maior impedimento estérico na cadeia lateral do sistema transportador.

O grupo amida como agente nucleofílico

Com o objetivo de proteger fármacos fenólicos do efeito de primeira passagem, Fredholt e Bundgaard (1993) desenvolveram um sistema de potenciais pró-fármacos ativados pelo ataque nucleofílico do grupo amida – que em valores de pH mais elevados se encontra na forma de íon amidato – sobre a carbonila do grupo carbamato, que une o sistema transportador ao fármaco (Esquema 5).

 

 

De acordo com este modelo, uma larga variedade de compostos foi sintetizada e avaliada quanto à sua estabilidade in vitro. Os resultados dos estudos para a degradação de todos os compostos em tampão aquoso e em plasma humano a 40%, ambos em pH 7,4 e 37 ºC, são apresentados na Tabela II.

 

 

 

Pelos dados apresentados nesta Tabela, pode-se observar que a degradação dos compostos 17-33 foi influenciada fortemente pela natureza do grupo R2. Dentre os compostos mais estáveis à hidrólise química, pode-se contar os derivados 24 a 26. A elevada estabilidade destes três compostos – comparativamente aos demais derivados que possuíam um grupo metila ou etila na mesma posição – pode ser devida ao efeito estérico causado pelas suas cadeias mais volumosas. Por outro lado, a elevada reatividade de compostos tais como 27 e 28 pode ser atribuída ao efeito polar dos grupos éster e amida desses compostos, respectivamente, que poderão favorecer a desprotonação do nitrogênio amídico, convertendo este num nucleófilo mais eficaz (amidato), facilitando a ciclização intramolecular. Quanto à estabilidade enzimática, observa-se que todos os compostos foram sensíveis à hidrólise pelas enzimas plasmáticas, o que sugere que estes derivados são substratos das hidrolases do plasma humano.

A reatividade do derivado 20 foi avaliada em tampão aquoso numa escala de pH variando entre 6,5 e 10. Os resultados obtidos revelaram que este composto liberou o fenol quantitativamente através de uma ciclização intramolecular catalizada pelo íon hidróxido, por meio de um pré-equilíbrio de ionização do grupo o-amido, como descrito no Esquema 5. Por outro lado, a análise dos produtos de hidrólise do mesmo derivado, numa escala de pH variando entre 1 e 6, mostrou que a liberação do fenol ocorreu pela ciclização a uma quinazolidinona e pela formação da respectiva benzamida (sistema transportador não ciclizado), como apresentado no Esquema 6.

 

 

Os dados experimentais mostraram, ainda, que a diminuição do pH conduziu a uma diminuição da concentração da quinazolidinona formada, apontando para a liberação do fenol por um mecanismo alternativo à ciclização. Esse mecanismo não pode ser atribuído à simples clivagem do carbamato por catálise ácida, uma vez que a degradação do derivado 20 é independente do pH, no intervalo de pH entre 1 e 4,5. A variação da formação dos produtos pode, antes, ser atribuída à formação de um intermediário tetraédrico por um equilíbrio ácido-base, num passo limitante da velocidade da reação, para formar o fenol, a quinazolidinona e a respectiva benzamida, como apresentado no Esquema 6.

Com o objetivo de aumentar a solubilidade em água de um inibidor da protease do VIH, o KNI-727 (34), diferentes trabalhos foram desenvolvidos utilizando-se o grupo amida como agente nucleofílico no desenvolvimento de pró-fármacos (Matsumoto et al., 2001, a,b), Tamamura et al. (1998)). Esses trabalhos apresentam um modelo de potenciais pró-fármacos ativados, em condições fisiológicas, pelo ataque nucleofílico do grupo amida à ligação éster que une o sistema transportador ao fármaco, como apresentado pelo Esquema 7.

 

 

Seguindo este modelo, um conjunto de derivados de 34 foi sintetizado (Tabela III) e analisado quanto à reatividade em solução aquosa de tampão fosfato isotônico, a 37 ºC e pH 7,4.

 

 

 

Pela análise dos produtos de hidrólise, foi possível confirmar que a saída do grupo abandonador ocorreu de forma quantitativa, através de uma ciclização intramolecular conseqüente à formação da respectiva imida, como único caminho de liberação do princípio ativo. Nessas condições de análise, a reatividade de todos os compostos foi afetada, quer pela estrutura do espaçador (X no Esquema 7), quer pela estrutura da porção hidrofílica (R no Esquema 7). Assim, os tempos de meia-vida obtidos para degradação dos derivados de 34, nessas condições, variaram entre 5 e 1680 minutos. O tempo de meia-vida obtido para degradação do composto 35, por exemplo, foi de 21 minutos (Tabela III). Por outro lado, o tempo de meia-vida obtido para a degradação do derivado 36 foi de cerca de 28 horas. Esta disparidade na reatividade desses compostos foi atribuída à baixa energia para a reação de ciclização de 35 para formar uma imida de cinco membros, quando comparado à ciclização de 36, que produz uma imida de seis membros. Para o derivado 37 o tempo de meia-vida obtido foi de 5 minutos. Segundo os autores, a rápida velocidade de degradação deste derivado foi devida ao grupo metila geminal que, através de diversas limitações conformacionais no sistema transportador, produziu uma acentuada aceleração da velocidade de ciclização intramolecular.

Como referido anteriormente, a velocidade de degradação dos compostos também foi afetada pela porção hidrofílica (R). De fato, os compostos 38 e 39, que possuíam um grupo carboxílico em R, por exemplo, apresentaram uma drástica redução na velocidade de liberação do princípio ativo. Este comportamento foi devido ao caráter elétron-atraente do grupo carboxílico, tornando o nitrogênio da ligação amida um fraco nucleófilo. Como era de se esperar, este efeito indutivo elétron-atraente foi menos acentuado no composto 39, onde o grupo carboxílico está separado do nucleófilo por dois grupos metileno.

O estudo da reatividade de 35 em diferentes valores de pH e a 37 ºC indicou que a velocidade de liberação do princípio ativo também depende do pH do meio. Em pH 7,4, por exemplo, a velocidade de liberação do fármaco foi de 21 minutos, ao passo que em pH 2,0, 35 foi estável pelo menos durante 48 horas.

A degradação dos derivados de 34 também foi estudada na presença de carboxiesterase. No entanto, os tempos de meia-vida e o perfil de liberação do princípio ativo obtidos para a degradação dos compostos nesse meio foram semelhantes aos obtidos em tampão fosfato isotônico, sugerindo que estes compostos não são substratos para as enzimas em questão.

O grupo amino como agente nucleofílico

O grupo amina também tem sido utilizado como um agente nucleofílico no desenvolvimento de potenciais pró-fármacos ativados pela via intramolecular. Saari et al. (1990) desenvolveram um modelo de potenciais pró-fármacos ativados graças à capacidade nucleofílica do referido grupo, com o objetivo de evitar a necessidade de liberação pela via enzimática. Assim, sintetizaram ésteres da 5-bromo-2'-desoxiuridina (40) e avaliaram as respectivas reatividades in vitro. Os resultados mostraram que a degradação dos derivados de 40 depende tanto da estrutura do sistema transportador, quanto do pH do meio, como apresentado para os compostos 41-43 na Tabela IV.

 

 

Observa-se, pela análise desta tabela, que a reatividade dos derivados 41-43 aumentou com o aumento do pH. Essa evidência experimental pode ser explicada pelo fato do grupo amino se encontrar protonado em meio ácido, tornando-se um fraco nucleófilo. Um outro fator que influenciou a reatividade destes compostos foi a cadeia do sistema transportador. Observa-se que, em diferentes valores de pH, o composto 42 se apresenta mais estável que o composto 41, possivelmente devido ao efeito estérico do grupo ciclo-hexila de 42 que causa diminuição da velocidade de ciclização do seu sistema transportador.

A análise dos produtos de degradação de 43 em pH 7,4 e 37 ºC revelou que a liberação de 40 ocorre através de uma ciclização intramolecular conseqüente à respectiva piperazinona 44, com um rendimento de 95,2%. Por outro lado, os resultados obtidos pela degradação de 42 e 43 em plasma de rato mostraram que estes compostos são bons substratos para as esterases aí presentes. No entanto, os mesmos compostos não se apresentam como substratos para as enzimas do plasma humano.

 

 

CONCLUSÕES

O desenvolvimento de pró-fármacos mostra-se como uma estratégia muito útil, quando se pretende melhorar as qualidades farmacocinéticas e farmacodinâmicas do fármaco. Em particular, a utilização de pró-fármacos ativados pela via intramolecular é uma estratégia que conduz à liberação do princípio ativo independentemente da atividade enzimática nos organismos animais, pois a liberação do fármaco ocorre quimicamente através do ataque de um grupo nucleofílico sobre um grupo eletrofílico, de modo a produzir uma estrutura cíclica (geralmente derivada do sistema transportador) e uma unidade parental (geralmente, o próprio princípio ativo). Este tipo de estratégia mostra-se como um meio útil de controlar a liberação do princípio ativo pela modulação química da estrutura do sistema transportador. Assim, a ciclização intramolecular apresenta-se como um excelente meio para a liberação, de forma controlada, de uma larga variedade de fármacos.

Os fármacos são compostos que contam, de um modo geral, com diferentes grupos funcionais na sua estrutura molecular. No desenvolvimento de pró-fármacos ativados pela via intramolecular, a escolha do grupo funcional no qual ocorrerá a derivatização é uma tarefa de grande importância. A velocidade de liberação do fármaco a partir de um sistema transportador apresenta-se, para além de outros fatores, como uma função do pKa do grupo abandonador (geralmente, o princípio ativo). Além disso, muitas vezes a derivatização em determinado grupo funcional pode evitar transformações metabólicas indesejáveis envolvendo este grupo. Muito importante, também, é a escolha da unidade transportadora. Esta unidade, quando ligada ao fármaco deve obedecer a alguns requisitos, tais como: elevada estabilidade frente a enzimas dos organismos animais, de modo a não comprometer o processo e, com isso, a velocidade de liberação do princípio ativo, e elevada solubilidade no suco gástrico. O desenvolvimento de modelos de pró-fármacos com essas características poderá conduzir à obtenção de um tipo de pró-fármaco ideal, genericamente aplicável a diferentes fármacos.

 

AGRADECIMENTOS

Aos Professores Paula Gomes, do Centro de Investigação em Química da Universidade, do Porto e Rui Moreira do Centro de Ciências Farmacêuticas da Universidade de Lisboa (Portugal), pelas ricas discussões desenvolvidas no contexto dos Pró-fármacos ativados por ciclização intramolecular, e às Professoras Madalena Areias, do Departamento de Química Fundamental da Universidade Federal de Pernambuco e Elisângela Mendonça da Universidade Estadual da Paraíba pela forte contribuição na revisão do texto após tradução para o português brasileiro.

 

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Recebido para publicação em 21 de novembro de 2007
Aceito para publicação em 13 de março de 2008

 

 

* Correspondência:
C. Santos
Departamento de Química Fundamental
Universidade Federal de Pernambuco
Av. Prof Luiz Freire, s/nº. CDU
50740540 – Recife – PE, Brasil
E-mail: cledirs@hotmail.com