Os corantes ciânicos (CC) são compostos orgânicos que possuem uma estrutura facilmente variável, permitindo obter-se as características fotofísicas desejáveis. Devido a sua alta afinidade por estruturas biológicas, baixa citotoxicidade no escuro, alta solubilidade em meio aquoso e fotoatividade os CC são considerados compostos promissores para aplicações no tratamento do câncer por terapia fotodinâmica (TFD). CC possuem uma forte tendência de se agregar em meio aquoso, que modifica suas características fotofísicas, reduzindo os rendimentos quânticos de fluorescência e do estado tripleto, diminuindo assim sua eficiência em suas aplicações como sonda fluorescente e na TFD, todavia, a agregação aumenta a eficiência da conversão da sua energia de excitação em calor, que é importante para sua aplicação na terapia por hipertermia (HT). Sendo introduzido num organismo o CC se encontra no ambiente onde ele vai interagir com sais e estruturas nano-heterogêneas (membrana celular, ácidos nucléicos etc.), interações que podem influenciar na sua agregação. Nesse trabalho investigamos o fenômeno da agregação dos CC em suas interações com sistemas nano-heterogêneos naturais (DNA) e sintéticos (micelas) em função da sua própria estrutura, da estrutura destes sistemas e da composição da solução: as concentrações do corante e do sistema nano-heterogêneo e a força iônica. Entre os CC, escolhemos como modelos a Acridina Laranja (AL) e os corantes com dois cromóforos (BCD) que se diferem pelo ângulo formado entre seus cromóforos. Utilizamos técnicas espectroscópicas estacionárias e com resolução temporal de absorção óptica, fluorescência, espalhamento ressonante e dinâmico da luz e fotólise por pulso relâmpago. Descobrimos que em soluções aquosas homogêneas os sais induzem a agregação dos CC. No caso da AL, os sais suprimem sua fluorescência pelo aumento da agregação da AL e pela formação de um exciplexo entre a AL em seu estado excitado singleto e o ânion do sal. A interação dos CC com estruturas nano-organizadas é complexa. Observamos que na interação do CC com o DNA aparecem várias espécies em equilíbrio, tais como monômeros de CC livres e ligados ao DNA, agregados de CC ligados ao DNA e agregados de DNA ligados com os monômeros de CC. A ligação da AL ao DNA reduz a probabilidade do contato da AL com outras moléculas. Contudo, na presença do DNA os sais reduzem a agregação da AL devido à redução da constante de ligação da AL com o DNA. Na presença do dodecil sulfato de sódio (SDS), observamos que em baixas concentrações este estimula a agregação do CC. O aumento da concentração de SDS induz a desagregação do CC. Identificamos que os agregados dos CC com SDS apresentam uma dinâmica que pode perdurar por diversas horas. Durante esse período os agregados trocam suas formas H e J. Investigamos uma possível aplicação prática da agregação numa terapia de HT, identificando que a agregação protege o CC da fotodecomposição e aumenta a eficiência da geração de calor. Os resultados obtidos são importantes para avaliar o potencial de aplicação do CC como fotossensibilizadores em terapia fotodinâmica, fotohipertermia e sondas fluorescentes em diagnóstico por fluorescência. / Cyanine dyes (CD) are organic compounds that have an easily variable structure, thus allowing obtain desirable photophysical characteristics. Due to their high affinity to biological structures, low cytotoxicity in the dark, high solubility in aqueous medium and photoactivity the CD are promising materials for application as photosensitizers in cancer treatment by photodynamic therapy (PDT) and as fluorescence probes in fluorescence diagnostics (FD). CD have a strong tendency to aggregate in aqueous media, which modify their photophysical characteristics, reducing its fluorescence and triplet state quantum yields, thus decreasing their efficiency in applications in PDT and FD. At the same time, aggregation increases the probability of excitation energy conversion into heat, which is important for application in hyperthermia (HT) therapy. Being introduced into organism, CD will interact with salts and nano-heterogeneous structures (cell membrane, nucleic acids etc.). These interactions can affect its aggregation. In this work we have investigated the CD aggregation phenomenon at its interactions with natural (DNA) and synthetic (micelles) nano-heterogeneous systems in function of their own structure, structure of the nano-heterogeneous system and the solution characteristics like dye and nano-heterogeneous system concentrations and ionic strength. Among CD, we have chosen as models Acridine Orange (AO) and cyanine dyes with two chromophores (BCD) that differ by the angle between chromophores. Stationary and time-resolved optical absorption, fluorescence, resonant and dynamic light scattering spectroscopies and flash photolysis were used. We have found that in homogeneous aqueous solutions salts induce the CD aggregation. In the case of AO, the salts quench the AO fluorescence by increasing its aggregation and by forming an exciplex between the AO molecule in its singlet excited state and the salt anion. Interaction of CD with nano-organized systems is complex. We observed that at CD interaction with DNA there appear several species in equilibrium, such as CD monomers free and bound to DNA, CD aggregates bound to DNA and DNA aggregates bound to CD monomers. The aggregation of DNA molecules around AO monomers reduces the probability for AO contact with other molecules. In the presence of DNA salts reduce AO aggregation due to reduction of the AO binding constant to DNA. Sodium dodecyl sulfate (SDS) in low concentrations induces CD aggregation, while higher SDS concentrations stimulate CD disaggregation. The process of CD aggregation in the presence of SDS can continue for several hours. During this period, the form of aggregates may modify from H to J or from J to H depending on the dye structure. The irradiation of dye solutions with visible light increases the solution temperature. Aggregation protected CD from photodecomposition and increased heat generation. The results obtained may help in evaluation the potential of CD as photosensitizers in photodynamic therapy, photohyperthermia and fluorescent probes in fluorescence diagnostics.

Os micro-organismos constituem um grande problema em termos econômicos para a indústria petrolífera. Estes são responsáveis pela produção de substâncias corrosivas e a formação de biofilmes, que causam deterioração dos materiais metálicos. Os principais grupos microbianos presentes em amostras ambientais da indústria do petróleo são as bactérias anaeróbias heterotróficas totais (BANHT) e as bactérias redutoras de sulfato (BRS). Atualmente, a quantificação desses grupos microbianos é realizada através da técnica do Número Mais Provável (NMP) que estima o resultado em aproximadamente 28 dias. Neste trabalho foi otimizada uma metodologia para a microscopia de fluorescência de amostras salinas provenientes de tanques de armazenamento de água/óleo. As condições testadas foram o tipo de óleo de imersão, o tipo de diluente, o volume do corante, o volume da amostra corada e a concentração do fixador (glutaraldeído) numa tentativa de correlacionar com resultados de quantificação de BANHT e BRS através da técnica convencional do NMP. Nesse caso, as células totais foram quantificadas por microscopia de fluorescência utilizando o corante fluorescente laranja de acridina (AO). Verificou-se que houve uma correlação entre os resultados da quantificação de células totais por microscopia de fluorescência e os resultados de BANHT pela técnica do NMP, devido a pouca variação de valores expressos em ambas as quantificações. Entretanto, não foi possível correlacionar os resultados da quantificação de células totais com os resultados de BRS por NMP devido à grande variação dos valores de quantificação de BRS. Na microscopia de fluorescência, foi possível, quantificar os micro-organismos em aproximadamente 30 minutos e através das fotografias, verificou-se ainda que as amostras apresentaram-se nítidas e os micro-organismos com uma boa fluorescência / Microbial cells constitute a severe problem, from the economic point of view, for the petroleum industry. They are responsible for the production of corrosive metabolites and for the formation of biofilms, causing deterioration in the surface of metallic materials. The main microbial groups present in environmental samples from the petroleum industry include total anaerobic heterothrophic bacteria (TANHB) and sulfate-reducing bacteria (SRB). Nowadays, the quantification of those microbial groups is performed through the use of the most probable number technique (MPN), providing the final quantification after 28 days. In the present work a new methodology, based on fluorescence microscopy, was optimized on saline samples from water/oil storage tanks. The conditions tested were the type of immersion oil, type of diluent, the volume of the dye, the stained sample volume and concentration of fixative (glutaraldehyde) in order to quantify total cells, in an attempt to correlate with TANHB and SRB quantification through MPN. In that case, total cells were quantified with the help of acrydine orange as fluorescent dye. It could be observed a clear correlation between the results obtained for total cells quantification by fluorescence microscopy and the results obtained for TANHB through MPN technique, due to the negligible differences observed in both quantifications. However, when a correlation with SRB cells was tried results of total cells through fluorescence microscopy did not fit entirely. With the use of fluorescence microscopy, it was possible to quantify microbial cells in around 30 minutes and with the help of photographic reports obtained, it could be observed that the samples were clearly observed and the microbial cells indicated a good fluorescence

Os micro-organismos constituem um grande problema em termos econômicos para a indústria petrolífera. Estes são responsáveis pela produção de substâncias corrosivas e a formação de biofilmes, que causam deterioração dos materiais metálicos. Os principais grupos microbianos presentes em amostras ambientais da indústria do petróleo são as bactérias anaeróbias heterotróficas totais (BANHT) e as bactérias redutoras de sulfato (BRS). Atualmente, a quantificação desses grupos microbianos é realizada através da técnica do Número Mais Provável (NMP) que estima o resultado em aproximadamente 28 dias. Neste trabalho foi otimizada uma metodologia para a microscopia de fluorescência de amostras salinas provenientes de tanques de armazenamento de água/óleo. As condições testadas foram o tipo de óleo de imersão, o tipo de diluente, o volume do corante, o volume da amostra corada e a concentração do fixador (glutaraldeído) numa tentativa de correlacionar com resultados de quantificação de BANHT e BRS através da técnica convencional do NMP. Nesse caso, as células totais foram quantificadas por microscopia de fluorescência utilizando o corante fluorescente laranja de acridina (AO). Verificou-se que houve uma correlação entre os resultados da quantificação de células totais por microscopia de fluorescência e os resultados de BANHT pela técnica do NMP, devido a pouca variação de valores expressos em ambas as quantificações. Entretanto, não foi possível correlacionar os resultados da quantificação de células totais com os resultados de BRS por NMP devido à grande variação dos valores de quantificação de BRS. Na microscopia de fluorescência, foi possível, quantificar os micro-organismos em aproximadamente 30 minutos e através das fotografias, verificou-se ainda que as amostras apresentaram-se nítidas e os micro-organismos com uma boa fluorescência / Microbial cells constitute a severe problem, from the economic point of view, for the petroleum industry. They are responsible for the production of corrosive metabolites and for the formation of biofilms, causing deterioration in the surface of metallic materials. The main microbial groups present in environmental samples from the petroleum industry include total anaerobic heterothrophic bacteria (TANHB) and sulfate-reducing bacteria (SRB). Nowadays, the quantification of those microbial groups is performed through the use of the most probable number technique (MPN), providing the final quantification after 28 days. In the present work a new methodology, based on fluorescence microscopy, was optimized on saline samples from water/oil storage tanks. The conditions tested were the type of immersion oil, type of diluent, the volume of the dye, the stained sample volume and concentration of fixative (glutaraldehyde) in order to quantify total cells, in an attempt to correlate with TANHB and SRB quantification through MPN. In that case, total cells were quantified with the help of acrydine orange as fluorescent dye. It could be observed a clear correlation between the results obtained for total cells quantification by fluorescence microscopy and the results obtained for TANHB through MPN technique, due to the negligible differences observed in both quantifications. However, when a correlation with SRB cells was tried results of total cells through fluorescence microscopy did not fit entirely. With the use of fluorescence microscopy, it was possible to quantify microbial cells in around 30 minutes and with the help of photographic reports obtained, it could be observed that the samples were clearly observed and the microbial cells indicated a good fluorescence

Os corantes ciânicos (CC) são compostos orgânicos que possuem uma estrutura facilmente variável, permitindo obter-se as características fotofísicas desejáveis. Devido a sua alta afinidade por estruturas biológicas, baixa citotoxicidade no escuro, alta solubilidade em meio aquoso e fotoatividade os CC são considerados compostos promissores para aplicações no tratamento do câncer por terapia fotodinâmica (TFD). CC possuem uma forte tendência de se agregar em meio aquoso, que modifica suas características fotofísicas, reduzindo os rendimentos quânticos de fluorescência e do estado tripleto, diminuindo assim sua eficiência em suas aplicações como sonda fluorescente e na TFD, todavia, a agregação aumenta a eficiência da conversão da sua energia de excitação em calor, que é importante para sua aplicação na terapia por hipertermia (HT). Sendo introduzido num organismo o CC se encontra no ambiente onde ele vai interagir com sais e estruturas nano-heterogêneas (membrana celular, ácidos nucléicos etc.), interações que podem influenciar na sua agregação. Nesse trabalho investigamos o fenômeno da agregação dos CC em suas interações com sistemas nano-heterogêneos naturais (DNA) e sintéticos (micelas) em função da sua própria estrutura, da estrutura destes sistemas e da composição da solução: as concentrações do corante e do sistema nano-heterogêneo e a força iônica. Entre os CC, escolhemos como modelos a Acridina Laranja (AL) e os corantes com dois cromóforos (BCD) que se diferem pelo ângulo formado entre seus cromóforos. Utilizamos técnicas espectroscópicas estacionárias e com resolução temporal de absorção óptica, fluorescência, espalhamento ressonante e dinâmico da luz e fotólise por pulso relâmpago. Descobrimos que em soluções aquosas homogêneas os sais induzem a agregação dos CC. No caso da AL, os sais suprimem sua fluorescência pelo aumento da agregação da AL e pela formação de um exciplexo entre a AL em seu estado excitado singleto e o ânion do sal. A interação dos CC com estruturas nano-organizadas é complexa. Observamos que na interação do CC com o DNA aparecem várias espécies em equilíbrio, tais como monômeros de CC livres e ligados ao DNA, agregados de CC ligados ao DNA e agregados de DNA ligados com os monômeros de CC. A ligação da AL ao DNA reduz a probabilidade do contato da AL com outras moléculas. Contudo, na presença do DNA os sais reduzem a agregação da AL devido à redução da constante de ligação da AL com o DNA. Na presença do dodecil sulfato de sódio (SDS), observamos que em baixas concentrações este estimula a agregação do CC. O aumento da concentração de SDS induz a desagregação do CC. Identificamos que os agregados dos CC com SDS apresentam uma dinâmica que pode perdurar por diversas horas. Durante esse período os agregados trocam suas formas H e J. Investigamos uma possível aplicação prática da agregação numa terapia de HT, identificando que a agregação protege o CC da fotodecomposição e aumenta a eficiência da geração de calor. Os resultados obtidos são importantes para avaliar o potencial de aplicação do CC como fotossensibilizadores em terapia fotodinâmica, fotohipertermia e sondas fluorescentes em diagnóstico por fluorescência. / Cyanine dyes (CD) are organic compounds that have an easily variable structure, thus allowing obtain desirable photophysical characteristics. Due to their high affinity to biological structures, low cytotoxicity in the dark, high solubility in aqueous medium and photoactivity the CD are promising materials for application as photosensitizers in cancer treatment by photodynamic therapy (PDT) and as fluorescence probes in fluorescence diagnostics (FD). CD have a strong tendency to aggregate in aqueous media, which modify their photophysical characteristics, reducing its fluorescence and triplet state quantum yields, thus decreasing their efficiency in applications in PDT and FD. At the same time, aggregation increases the probability of excitation energy conversion into heat, which is important for application in hyperthermia (HT) therapy. Being introduced into organism, CD will interact with salts and nano-heterogeneous structures (cell membrane, nucleic acids etc.). These interactions can affect its aggregation. In this work we have investigated the CD aggregation phenomenon at its interactions with natural (DNA) and synthetic (micelles) nano-heterogeneous systems in function of their own structure, structure of the nano-heterogeneous system and the solution characteristics like dye and nano-heterogeneous system concentrations and ionic strength. Among CD, we have chosen as models Acridine Orange (AO) and cyanine dyes with two chromophores (BCD) that differ by the angle between chromophores. Stationary and time-resolved optical absorption, fluorescence, resonant and dynamic light scattering spectroscopies and flash photolysis were used. We have found that in homogeneous aqueous solutions salts induce the CD aggregation. In the case of AO, the salts quench the AO fluorescence by increasing its aggregation and by forming an exciplex between the AO molecule in its singlet excited state and the salt anion. Interaction of CD with nano-organized systems is complex. We observed that at CD interaction with DNA there appear several species in equilibrium, such as CD monomers free and bound to DNA, CD aggregates bound to DNA and DNA aggregates bound to CD monomers. The aggregation of DNA molecules around AO monomers reduces the probability for AO contact with other molecules. In the presence of DNA salts reduce AO aggregation due to reduction of the AO binding constant to DNA. Sodium dodecyl sulfate (SDS) in low concentrations induces CD aggregation, while higher SDS concentrations stimulate CD disaggregation. The process of CD aggregation in the presence of SDS can continue for several hours. During this period, the form of aggregates may modify from H to J or from J to H depending on the dye structure. The irradiation of dye solutions with visible light increases the solution temperature. Aggregation protected CD from photodecomposition and increased heat generation. The results obtained may help in evaluation the potential of CD as photosensitizers in photodynamic therapy, photohyperthermia and fluorescent probes in fluorescence diagnostics.

The interaction of drugs with DNA is a significant feature in pharmacology and plays a vital role in the designing of more efficient and specifically targeted drugs.The concept of hybridization of two bioactive molecules often leads to increased activity due to synergistic effects of anticancer drugs have been studied.Two important pharmacophores: Acridine and thiophene were widely studied as antitumor, antiparasitic and antibacterial agents. We hypothesize that a conjugate comprised two pharmacophores with different mechanisms of antiproliferative action can result in enhanced DNA damage. Electrochemical Studies in aprotic and protic media, electrochemical DNA biosensor at Glassy carbon electrode, electrochemical New Hairpin DNA biosensor at the Gold electrode (SL-DNA/GE), Molecular Modeling and Spectroscopic UV-Vis, were used to determine the damage caused to DNA by six Acridine-thiophene conjugates. In this work, we report the synthesis of six synthetic DNA intercalators based on the acridine linked with thiophene conjugates (7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, and ASC5CN). We identified the electrochemical behavior of these active redox drugs is strongly influenced by the nature of solvent (DMF and pH=7.2 phosphate buffer media).We recorded redox properties of 7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01, and 6ESTAC01 involve adsorption controlled quasi- reversible process and were investigated using differential pulse voltammetry (DPV) at a glassy carbon and Gold electrode. An effective and new electrochemical biosensor based on hairpin DNA (SL-DNA/GE) immobilized and functionalized on the surface of the gold electrode (GE) to detect oxidative Guanine damage was developed. As a result, two kinds of biosensor were tested with reduced acridinethiophene conjugates showing better sensitivity the SL-DNA/GE sensor for the detection of DNA damage using the electrochemical signal of Oxidation of Guanine bases. Also, Molecular docking results showed predominantly hydrophobic interaction, and either high binding constant was recorded for Molecular docking and UV-Vis absorption spectroscopy showing an isosbestic point presence with dsDNA, for 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, ACS5CN. Our findings indicate that three reduced acridine-thiophene compounds (7CNAC01, 6CNAC01, and ACS5CN) cause direct dsDNA damage and all our six reduced hybrid compounds are causing damage to singled stranded ssDNA. Finally, we proposed for the first time a direct correlation between binding constant (Kb) and half-wave potential (E1/2) for four acridine-thiophene derivates (7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, and ASC5CN). Our results showed a promise sensitive electrochemical SL-DNA/GE sensor for the detection of DNA damage using the electrochemical signal of Oxidation of Guanine bases, to detect DNA-cancer drug interaction. / A interação de drogas com DNA é uma característica significativa na farmacologia e desempenha um papel vital na concepção de drogas mais eficientes e especificamente direcionadas. O conceito de hibridização de duas moléculas bioativas leva ao aumento da atividade devido aos efeitos sinérgicos de drogas híbridas anticâncer com o uso dos farmacóforos importantes: Acridina e Tiofeno. Estes dois sítios ativos foram amplamente estudados como agentes antitumorais, antiparasitários e antibacterianos. Suspeitamos que um conjugado, composto por dois farmacóforos com diferentes mecanismos de ação antiproliferativa, pode resultar em danos ao DNA. Estudos eletroquímicos em meios prótico e aprótico, biossensor de DNA eletroquímico em eletrodo de carbono vítreo, Hairpin DNA em eletrodo de ouro (SL-DNA/GE), modelagem molecular e Espectroscopia UV-Vis foram usados para determinar os danos causados ao DNA por seis conjugados de Acridina-Tiofeno. Neste trabalho, relatamos o estudo de seis intercaladores de DNA com base na acridina ligada a conjugados de tiofeno (7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN e ASC5CN). As propriedades redox da 7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01 e 6ESTAC01 envolvem processo quase-reversível com corrente controlada por difusão. As propriedades redox desses compostos foram investigadas usando voltametrias cíclica e de pulso diferencial (VPD) em eletrodo de carbono vítreo e eletrodo de ouro. Foi desenvolvido um novo e eficiente biossensor eletroquímico baseado no Hairpin DNA (SL-DNA/GE) imobilizado e funcionalizado na superfície do eletrodo de ouro para detectar danos oxidativos da guanina através da interação com 7ESTAC01. Os biosensores SL-DNA e dsDNA foram testados com conjugados de acridina-tiofeno reduzidos, apresentando melhor sensibilidade o sensor SLDNA na detecção de danos ao DNA. Além disso, os resultados de modelagem molecular mostraram predominantemente interação hidrofóbica e uma alta constante de ligação. Já os resultados de espectroscopia de absorção no UV-Vis mostraram a presença de ponto isosbéstico com dsDNA, para os conjugados 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, ACS5CN. Nossos resultados indicaram que três compostos de acridina-tiofeno reduzidos (7CNAC01, 6CNAC01 e ACS5CN) causaram danos direto ao dsDNA, e os seis compostos híbridos reduzidos, causaram danos ao DNA de cadeia simples. Finalmente, propusemos pela primeira vez uma correlação direta entre constante de ligação (Kb) e potencial de meia onda (E1 / 2) para quatro derivados de acridina-tiofeno (7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN e ASC5CN). Além disso, o biosensor eletroquímico de SL-DNA/GE mostrou-se bastante sensível para a detecção dos danos causados ao DNA, através da interação entre o DNA e os compostos estudados.