Syntéza NIR Reduktivních Prób pro Monitoring Hypoxie Během Fungální Infekce

• Thesis title in Czech: Syntéza NIR Reduktivních Prób pro Monitoring Hypoxie Během Fungální Infekce
• Thesis title in English: Synthesis of NIR Reductive Probes to Monitor Hypoxia During Fungal Infection
• Key words: hypoxie, fungální infekce, NIR próba, reduktivní, antifungální,
• English key words: hypoxia, fungal infection, NIR probe, reductive, antifungal
• Academic year of topic announcement: 2021/2022
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Organic Chemistry (31-270)
• Supervisor: Ing. Ondřej Baszczyňski, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 11.11.2021
• Date of assignment: 11.11.2021
• Confirmed by Study dept. on: 11.11.2021
• Date of electronic submission: 24.08.2023
• Date of proceeded defence: 11.09.2023
• Opponents: doc. RNDr. Jiří Míšek, Ph.D.
• Advisors: Ing. Rafael Navrátil, Ph.D.

References

1. Brown, G. D.; Denning, D. W.; Gow, N. A. R.; Levitz, S. M.; Netea, M. G.; White, T. C. Hidden Killers: Human Fungal Infections. Sci. Transl. Med. 2012, 4 (165), 165rv13-165rv13.
2. Almeida, F.; Rodrigues, M. L.; Coelho, C. The Still Underestimated Problem of Fungal Diseases Worldwide. Front. Microbiol. 2019, 10, 214.
3. Nicole, M. Cooney; Bruce, S. Klein. Fungal adaptation to the mammalian host: it is a new world, after all. Current Opinion in Microbiology2008, 11:511–516.
4. Mark S. Gresnigt, Abdessalem Rekiki, Orhan Rasid, Amélie Savers, Grégory Jouvion, Eric Dannaoui, Marianna Parlato, Catherine Fitting, Matthias Brock, Jean-Marc Cavaillon, Frank L. van de Veerdonk, Oumaïma Ibrahim-Granet. Reducing hypoxia and inflammation during invasive pulmonary aspergillosis by targeting the Interleukin-1 receptor. Scientific Reports 2016, 6, 1- 12.
5. Thomas Hartmanna, Christoph Sasseb, Anette Schedlera, Mike Hasenbergc, Matthias Gunzerc, Sven Krappmanna. International Journal of Medical Microbiology2011, 301, 408-416.
6. Robert B. P. Elmes. Bioreductive fluorescent imaging agents: applications to tumour hypoxia 2016, Chem. Commun.,2016, 52, 8935.
7. Chen Jin, Qiumeng Zhanga, Wei Lu. Selective turn-on near-infrared fluorescence probe for hypoxic tumor cell imaging. RSC Adv.,2017, 7, 18217.

Preliminary scope of work

Invazivní fungální infekce jsou velkým problémem na celém světě, kde umírá přibližně 1.5 milionu lidí každým rokem. Mezi nejčastější invazivní fungální infekce patří aspergilóza a kandidóza. Obě oportunistické infekce mají vysoký podíl mortalit (50% and 27%).
Diplomant se bude podílet na vývoji cílených proléčiv známých antifungálních látek, aktivovaných v hypoxickém prostředí, pro snížení vedlejších účinků těchto antifungálních látek. Pro zhodnocení zdali je hypoxie vhodným cílem pro doručení léčiv student připraví sérii hypoxicky-selektivních prób. Próby budou obsahovat 2-nitroimidazol, a fluorofor - který absorbuje v oblasti blízkého infračerveného spektra. Próby budou pracovat následujícím způsobem: 2-nitroimidazol, který se reduktivně rozkládá v hypoxickém prostředí aktivuje próbu, která vyloučí fluorofor a bude sledována odezvav UV/VIS spektru.
Náplní práce studenta bude syntéza bio-reduktivních prób a proléčiv, analýza získaných dat, plánování a monitorování chemických experimentů, a psaní diplomové práce.

Preliminary scope of work in English

Invasive fungal infections are a severe problem worldwide. Fungal infections kill around 1.5 million people each year. Among the most common invasive fungal infections are aspergillosis and candidosis. Both opportunistic infections have high mortality rates (50% and 27%).
The diploma student will work on designing selective, hypoxia-targeted prodrugs of known antifungal compounds to overcome their severe side effects. Hypoxia is considered to play a vital role during fungal infections. To evaluate, If the hypoxic conditions during the fungal infections are suitable for targeted drug delivery, the student will prepare a hypoxia selective NIR probe, which consists of two parts; 2‑nitroimidazole and a fluorophore. The 2-nitroimidazole should undergo a bioreduction upon hypoxic conditions yielding an electron-rich 2‑aminoimidazole that becomes labile and liberates a fluorophore.
Students' working plan will consist of synthesizing bio-reductive probes and prodrugs, analyzing obtained results, planning and monitoring chemical experiments, and writing a diploma thesis.