Sintesi e caratterizzazione di profarmaci della creatina per un possibile utilizzo nel trattamento del deficit del trasportatore della creatina.

Abstract

L’attività di tirocinio si inserisce in un progetto di ricerca che ha come scopo la sintesi, caratterizzazione e valutazione biologica di profarmaci della creatina per il trattamento del deficit del trasportatore della creatina. L’obiettivo principale è modificare strutturalmente la molecola di creatina per aumentarne la lipofilia, permettendole di attraversare la barriera emato-encefalica (BEE) per diffusione passiva, rendendo così l'assorbimento cerebrale indipendente dal trasportatore difettoso. La strategia chimica prevede il mascheramento della natura zwitterionica della creatina attraverso due modificazioni chiave: • Acilazione del gruppo guanidinico, per ridurne la basicità e la capacità di formare legami a idrogeno. • Esterificazione del gruppo carbossilico, (es. terz-butil o etil estere) per eliminare la carica negativa aumentando la apolarità della molecola. Durante l'esperienza di laboratorio, sono stati sintetizzati e caratterizzati profarmaci della creatina. Oltre alla sintesi, il tirocinio ha permesso di acquisire competenze nelle tecniche di analisi e caratterizzazione. Gli intermedi e i prodotti finali sono stati analizzati tramite cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) e spettrometria di massa (ESI-MS) per confermarne la purezza e l'identità molecolare. La valutazione dei nuovi derivati è stata completata da test di tossicità su linee cellulari, per validarne l'applicabilità in ambito farmacologico.

The internship activity is part of a research project aimed at the synthesis, characterization, and biological evaluation of creatine prodrugs for the treatment of Creatine Transporter Deficiency (CTD). The primary objective is to structurally modify the creatine molecule to increase its lipophilicity, allowing it to cross the blood-brain barrier (BBB) via passive diffusion, thereby making cerebral uptake independent of the defective transporter. The chemical strategy involves masking the zwitterionic nature of creatine through two key modifications:

Acylation of the guanidine group, to reduce its basicity and hydrogen-bonding capacity. Esterification of the carboxylic group (e.g., tert-butyl or ethyl ester), to eliminate the negative charge and increase the molecule's non-polarity. During the laboratory experience, various creatine prodrugs were synthesized and characterized. In addition to synthesis, the internship provided the opportunity to acquire expertise in analytical and characterization techniques. Intermediates and final products were analyzed using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI-MS) to confirm their purity and molecular identity. The evaluation of the new derivatives was completed by toxicity tests on cell lines to validate their applicability in the pharmacological field.