O crescente número de bactérias resistentes é devido principalmente ao número limitado de modos de ação dos antibióticos, contra os quais bactérias criam mecanismo de resistência. Há, portanto, necessidade de terapias com espectro de ação mais amplo, atingindo diferentes alvos moleculares. A inativação fotodinâmica (IFD) pode ser uma dessas terapias, pois baseia-se na geração de espécies reativas que atacam diversas moléculas, e não um alvo específico. Fotossensibilizadores (FSs) absorvem luz em comprimento de onda específico e a energia absorvida pode ser transferida a um oxigênio molecular, gerando espécies reativas de oxigênio (EROs). Tais espécies são altamente citotóxicas e produzem reações de oxidação que levam à morte celular. Um dos alvos das EROs são fosfolipídios insaturados das membranas biológicas. O objetivo desta dissertação é investigar a interação dos FSs curcumina e azul de metileno com fosfolipídios e o efeito da foto-ativação desses FSs em um mimético de membrana bacteriana. Para tanto, foram usados filmes de Langmuir do extrato lipídico de Escherichia coli e dos lipídios sintéticos isolados DOPE, POPG e cardiolipina. As isotermas de pressão com o extrato de E coli indicam interação entre os FSs e os lipídios do filme, aumentando a área ocupada. A irradiação do filme na presença de curcumina aumenta sua estabilidade, o que sugere formação de hidroperóxidos de lipídio, mais hidrofílicos, pela ação do oxigênio singleto. Nos filmes dos lipídios isolados só a curcumina é incorporada, havendo aumento na área ocupada pelo filme, e redução no potencial de superfície. Nenhum efeito decorrente da irradiação desses filmes foi detectado. Um filme Langmuir-Blodgett (LB) de extrato de E. coli com curcumina foi submetido a quatro ciclos de fotoclareamento seguido de recuperação da fluorescência visualizados num microscópio confocal. A intensidade da fluorescência aumentou após o primeiro ciclo, indicativo de mudança conformacional para alocar maior quantidade de curcumina, o que corrobora a hipótese da formação de hidroperóxidos. / The growing number of resistant bacteria is mainly due to the limited number of modes of action of antibiotics, against which bacteria create resistance. There is, therefore, a need for therapies with broader action spectrum, reaching different molecular targets. Photodynamic inactivation (PDI) may be one of these therapies, because it is based on the generation of reactive species that attack several molecules, not a specific target. Photosensitizers (FSs) absorb light at a specific wavelength and the absorbed energy can be transferred to a molecular oxygen, generating reactive oxygen species (ROS). Such species are highly cytotoxic and produce oxidation reactions that lead to cell death. One of the targets of ROS are unsaturated phospholipids from biological membranes. The objective of this dissertation is to investigate the interaction of the FSs curcumin and methylene blue with phospholipids and the effect of photoactivation of these FSs on a bacterial membrane mimetic. For this purpose, Langmuir films of the lipid extract of Escherichia coli and the synthetic lipids DOPE, POPG and cardiolipin were used. The surface pressure isotherms with the E. coli extract indicate interaction between the FSs and the lipids of the film, increasing the occupied area. The irradiation of the film in the presence of curcumin increases its stability, which suggests the formation of more hydrophilic lipid hydroperoxides by the action of singlet oxygen. In the synthetic lipid films only curcumin is incorporated, with increase in the area occupied by the film, and reduction in surface potential. No effect from irradiation of these films was detected. A Langmuir-Blodgett (LB) film of E. coli extract with curcumin was submitted to four cycles of photobleaching followed by fluorescence recovery visualized in a confocal microscope. The intensity of the fluorescence increased after the first cycle, indicative of conformational change to allocate a larger amount of curcumin, which corroborates the hypothesis of hydroperoxide formation.

O crescente número de bactérias resistentes é devido principalmente ao número limitado de modos de ação dos antibióticos, contra os quais bactérias criam mecanismo de resistência. Há, portanto, necessidade de terapias com espectro de ação mais amplo, atingindo diferentes alvos moleculares. A inativação fotodinâmica (IFD) pode ser uma dessas terapias, pois baseia-se na geração de espécies reativas que atacam diversas moléculas, e não um alvo específico. Fotossensibilizadores (FSs) absorvem luz em comprimento de onda específico e a energia absorvida pode ser transferida a um oxigênio molecular, gerando espécies reativas de oxigênio (EROs). Tais espécies são altamente citotóxicas e produzem reações de oxidação que levam à morte celular. Um dos alvos das EROs são fosfolipídios insaturados das membranas biológicas. O objetivo desta dissertação é investigar a interação dos FSs curcumina e azul de metileno com fosfolipídios e o efeito da foto-ativação desses FSs em um mimético de membrana bacteriana. Para tanto, foram usados filmes de Langmuir do extrato lipídico de Escherichia coli e dos lipídios sintéticos isolados DOPE, POPG e cardiolipina. As isotermas de pressão com o extrato de E coli indicam interação entre os FSs e os lipídios do filme, aumentando a área ocupada. A irradiação do filme na presença de curcumina aumenta sua estabilidade, o que sugere formação de hidroperóxidos de lipídio, mais hidrofílicos, pela ação do oxigênio singleto. Nos filmes dos lipídios isolados só a curcumina é incorporada, havendo aumento na área ocupada pelo filme, e redução no potencial de superfície. Nenhum efeito decorrente da irradiação desses filmes foi detectado. Um filme Langmuir-Blodgett (LB) de extrato de E. coli com curcumina foi submetido a quatro ciclos de fotoclareamento seguido de recuperação da fluorescência visualizados num microscópio confocal. A intensidade da fluorescência aumentou após o primeiro ciclo, indicativo de mudança conformacional para alocar maior quantidade de curcumina, o que corrobora a hipótese da formação de hidroperóxidos. / The growing number of resistant bacteria is mainly due to the limited number of modes of action of antibiotics, against which bacteria create resistance. There is, therefore, a need for therapies with broader action spectrum, reaching different molecular targets. Photodynamic inactivation (PDI) may be one of these therapies, because it is based on the generation of reactive species that attack several molecules, not a specific target. Photosensitizers (FSs) absorb light at a specific wavelength and the absorbed energy can be transferred to a molecular oxygen, generating reactive oxygen species (ROS). Such species are highly cytotoxic and produce oxidation reactions that lead to cell death. One of the targets of ROS are unsaturated phospholipids from biological membranes. The objective of this dissertation is to investigate the interaction of the FSs curcumin and methylene blue with phospholipids and the effect of photoactivation of these FSs on a bacterial membrane mimetic. For this purpose, Langmuir films of the lipid extract of Escherichia coli and the synthetic lipids DOPE, POPG and cardiolipin were used. The surface pressure isotherms with the E. coli extract indicate interaction between the FSs and the lipids of the film, increasing the occupied area. The irradiation of the film in the presence of curcumin increases its stability, which suggests the formation of more hydrophilic lipid hydroperoxides by the action of singlet oxygen. In the synthetic lipid films only curcumin is incorporated, with increase in the area occupied by the film, and reduction in surface potential. No effect from irradiation of these films was detected. A Langmuir-Blodgett (LB) film of E. coli extract with curcumin was submitted to four cycles of photobleaching followed by fluorescence recovery visualized in a confocal microscope. The intensity of the fluorescence increased after the first cycle, indicative of conformational change to allocate a larger amount of curcumin, which corroborates the hypothesis of hydroperoxide formation.

L'emploi des agents antibactériens est un moyen important d'une part dans la lutte contre les infections bactériennes et d'autre part pour conserver les produits alimentaires jusqu'à leur consommation. La perte d'efficacité des antibiotiques par le développement de résistance bactérienne ainsi que la toxicité des conservateurs synthétiques rend nécessaire le développement de nouveaux produits antibactériens naturels. Les protéines et les peptides antibactériens agissant sur les membranes bactériennes paraissent une alternative pour limiter l'instauration de résistances bactériennes. L'ovotransferrine est une protéine du blanc d'œuf ayant des propriétés membranotropes responsable entre autre de son activité antibactérienne. L'objectif de cette thèse est d'étudier les mécanismes membranotropes de l'ovotransferrine vis-à-vis des membranes externe et cytoplasmique d'E. coli en utilisant respectivement des monocouches de LPS (lipopolysaccharides) et de phospholipides comme modèles membranaires expérimentales. L'ovotransferrine possède une capacité d'insertion dans la monocouche de LPS qui dépend de la concentration protéique, de la compacité de la monocouche et de la conformation des molécules de LPS. L'ovotransferrine s'adsorbe faiblement à la monocouche de phospholipides. Ainsi, les monocouches sont perturbées par la désorganisation des lipides. L'analyse comparative de l'ovotransferrine chauffée à sec avec la forme native a montré la conservation des structures secondaire et tertiaire avec une augmentation de l'hydrophobie de surface et probablement de la flexibilité et une affinité plus élevée aux interfaces hydrophiles/hydrophobes (eau/air). L'activité membranaire de l'ovotransferrine est accrue après son chauffage à sec. La capacité d'insertion dans la monocouche de LPS est amplifiée avec une affinité plus importante. Une capacité d'insertion dans la monocouche de phospholipides est générée pour la forme chauffée à sec associée à une adsorption plus élevée. L'ovotransferrine chauffée à sec induit des perturbations plus importantes des monocouches à des concentrations protéiques plus faibles. / The use of antibacterial agents is very important, firstly, on the fight against bacterial infections, and secondly, to keep food products until its consumption. The loss of antibiotics effectiveness through the development of bacterial resistance and the toxicity of synthetic preservatives necessitates the development of new natural antibacterial products. Antibacterial proteins and peptides acting on the bacterial membranes appear as an alternative to limit the introduction of bacterial resistances. Ovotransferrin is an egg-white protein with membranotropic properties responsible among other things for its antibacterial activity. The aim of this thesis is to study the membranotropic mechanisms of ovotransferrin towards the outer and cytoplasmic membranes of E. coli using respectively monolayers of LPS (lipopolysaccharides) and phospholipids as experimental membrane models. Ovotransferrin has an insertion capacity in LPS monolayer that is dependent on protein concentration, monolayer compactness, and LPS molecule conformation. Ovotransferrin weakly adsorbs to the monolayer of phospholipids. Thus, the monolayers are disturbed by the disorganization of the lipids. Comparative analysis of dry-heated ovotransferrin with the native form showed conservation of secondary and tertiary structures with an increase of surface hydrophobicity and probably of flexibility and higher affinity to hydrophilic/hydrophobic interfaces (water/air). The insertion capacity in the LPS monolayer is amplified with greater affinity. Insertion capacity in the phospholipid monolayer is generated for the dry heated form associated with higher adsorption. Dry-heated ovotransferrin induces greater disruption of monolayers at lower protein concentrations.