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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Gabriela Amaral Buqui
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2017
Supervisor
Committee
Lopes, Norberto Peporine (President)
Lopes, Adriana Aparecida
Lotufo, Leticia Veras Costa
Paschoal, Jonas Augusto Rizzato
Silva, Denise Brentan da
Title in Portuguese
Desenvolvimento de métodos de geração de imagem por espectrometria de massas (MALDI e DESI-MSI) aplicados a modelos in vitro e in vivo de permeação cutânea e sistema nervoso central
Keywords in Portuguese
DESI- MSI
Goyazensolido
MALDI-MSI
Abstract in Portuguese
A química de produtos naturais da família Asteraceae tem sido foco de estudo do Núcleo de Pesquisa em Produtos Naturais e Sintéticos (NPPNS) da FCFRP-USP que relatou diversas novas moléculas, com destaque para a classe das lactonas sesquiterpênicas. Para essas substâncias já foram atribuídas diversas atividades farmacológicas tais como antioxidante, anti-inflamatória, antimicrobiana, analgésicas e tripanossomicida. A atividade antitumoral da lactona sesquiterpênica goyazensolido (GOYA) foi avaliada no NPPNS e esse estudo revelou uma atividade farmacológica interessante paras as linhagens de tumor cutâneo e cerebral. Com isso, viu-se nesta classe de substâncias uma oportunidade para explorar o potencial antitumoral assim como sua distribuição e metabolismo. Para compreender melhor a distribuição dessa substância na pele, o modelo in vitro de penetração utilizando células de Franz e pele de orelha de porco como membrana foi aplicado. Para esse estudo um método de geração de imagem MALDI-MSI para avaliação da distribuição do GOYA na pele, assim como, um método por UPLC-MS/MS foram desenvolvidos. Para o desenvolvimento e validação do método de MALDI-MS as substâncias doxorrubicina e minoxidil, com estudos de penetração já estabelecidos, foram utilizadas. Para avaliação da distribuição de GOYA em sistema nervoso central (SNC) um modelo em insetos, utilizando gafanhotos foi aplicado. Nesse experimento os gafanhotos receberam a dose de 500 ?M de GOYA, e foram coletadas amostras de hemolinfa, fezes e cérebro nos tempos de 15 e 30 minutos, assim como amostras de gafanhoto total. Para determinação de GOYA nas amostras de gafanhoto um método quantitativo por UPLC-MS/MS e um método de geração de imagem por DESI-MSI foram desenvolvidos. Com os estudos de penetração cutânea pudemos concluir que MALDI-MSI foi capaz de confirmar a distribuição de minoxidil nas amostras de pele, no entanto, não se mostrou uma técnica eficaz para determinação de doxorrubicina. A técnica de MALDI-MSI, em adição ao método de UPLC-MS/MS foi capaz de revelar que o GOYA não penetrou na pele estando acumulado na sua camada superior, provavelmente no estrato córneo. Nos ensaios de distribuição em SNC foi possível observar através do método de UPLC-MS/MS que o GOYA está presente no cérebro, hemolinfa e fezes do gafanhoto. Com isso podemos concluir que o modelo utilizado é um bom modelo de predição de permeação a barreira-hematoencefálica, bem como para estudos de metabolismo. Conclui-se também que o método desenvolvido para essa finalidade foi adequado. A técnica de DESI-MS apesar de não gerar resultados positivos para permeação cerebral revelou a presença de GOYA no intestino do animal no tempo de 30 minutos, o que caracteriza uma rápida eliminação de GOYA do organismo
Title in English
Development of mass spectrometry imaging methods (MALDI-MSI and DESI-MSI) applied to in vitro and in vivo models of cutaneous and nervous system permeation studies
Keywords in English
DESI-MSI
Goyazensolide
MALDI-MSI
Abstract in English
The Natural Products' Chemistry has been the focus of the "Núcleo de Pesquisa em Produtos Naturais e Sintéticos"(NPPNS) at School of Pharmaceuthical Science of Ribeirão Preto, University of São Paulo (FCFRP- USP). NPPNS reported a variety of unknown molecules from Asteraceae family, highlighting the sesquiterpene lactones (STL). STL showed important pharmacological activities, such as antiinflammatory, antimicrobial, analgesic and trypanossomicide. The STL goyazensolide (GOYA) exhibit antitumor activity for skin and central nervous system (CNS) cancer cell lines . With that the research group saw in this class of compounds a chance to explore the antitumor potential as well as unveil its distribution and metabolism. For a better understanding of the distribution of this compound in the skin, the Franz cell in vitro model using ear pig skin was applied. For that, a MALDI-MSI method was developed to assess the distribution of GOYA in the skin, along with a UPLC-MS/MS method, to confirm the results. In order to develop and validate a MALDI-MSI method, doxorubicin and minoxidil, known substances in the cutaneous penetration studies, were used. An insect model with locust was applied for the investigation of GOYA distribution in CNS. The locust received a 500 ?M GOYA dose and hemolymph, brain and feces samples were collected in 15 and 30 minutes, as well as the entire locust. In order to assess GOYA in the locust samples, an UPLC-MS/MS method was developed, and for distribution in the entire locust a DESI-MSI was developed. The MALDI-MSI method developed for cutaneous penetration study was able to confirm the results for minoxidil experiments and allowed us to see the distribution of this compound in the skin. Unfortunately for doxorubicin MALDI-MSI by the is source analythe dissociation. The MALDI-MSI and the UPLC-MS/MS was able to show that GOYA does not permeate the skin, but is in the skin, probably interacting with the stratum corneum barrier. In the CNS studies we could see through the UPLC-MS/MS method that GOYA is present in the brain, hemolymph and feces in the in vivo model. With that we can conclude that the in vivo insect model is a good alternative for the metabolism and blood-brain-barrier studies. Also we can conclude that, although the DESI-MSI technique was not suitable for CNS permeation studies, it can be applied for metabolism studies, as it revealed the presence of GOYA in the intestine with a 30 minutes experiment, what characterizes a fast distribution and elimination of GOYA in the living organism
 
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Release Date
2019-06-30
Publishing Date
2017-07-28
 
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