Magister en Ciencias con mención en Química

Quinones are widespread in nature and play important biochemical and physiological roles. The transposition over plasmatic membranes is a requisite for one molecule to reach plasmatic concentrations capable to reproduce their biological effect. Physico-chemical parameters have an important impact on pharmacokinetic and metabolic fate of the biologically active compounds in the body, and so, a good understanding of these properties, coupled with their measurement and prediction are crucial for the understanding of a biological mechanism of action. One of main physico-chemical properties of micromolecules able to modify the pharmacotherapeutic profile is the ionization coefficient, expressed by pKa, which indicates the relative contribution degree of neutral and ionized species from ionizable groups. Several quinones can be degradated, when exposed to environmental factors like light and heat. The incorporation onto some matrices can contribute to their stabilization. Chitosan is one of possible choices. In the present work, the pKa of four differently substituted 2-hydroxynaphtoquinones were measured, in a mixed ethanolic/aqueous buffer, using hybrid pH/UV titration and voltametric titration. The adsorption, on chitosan, of 3 naphtoquinones sodium salts and their quantification using spectrophotometric techniques were also performed. Chemical modified electrodes were employed in this work in the attempt to verify a possible change in the lapachol electrochemical behavior in order to facilitate its quantification. Isolapachol (pKa<6) showed to be more acid than lapachol (pKa>6) and the inactive methylamino derivatives, with 2 pKas, one related to the enol and the other to the ammonium salt are zwitterionic in the physiological pH, fact that can preclude its entrance in the cell, causing its biological inactivity. Those parameters are important for the understanding of the mechanism of biological action. In the study with the salts of quinones, the calibration plots were obtained with R values above 0.999 for each salt. With chitosan, it was verified that the sodium salts of lapachol and isolapachol suffer adsorption on chitosan, through the visible UV-vis absorbance decrease. For the lapachol salt, the absorbance was reduced in about 60% (Absinitial = 1.825 e Absfinal = 0.732). After 2.5 hours of agitation, concentration changes from 2 x 10-4 mol L-1 to 7.5 x 10-5 mol L-1. 30 mg of chitosan adsorbed 0.330 mg of lapachol salt. For isolapachol, a lower adsorption was observed (~10 %, Absinitial = 2.057 e Absfinal = 1.862), with a salt final concentration of 1.8 x 10-4 mol L-1 (0,475 mg). Differently from these two quinones, the salt of di-hydrolapachol was not adsorbed on chitosan. Its electronic spectrum did not change after contact with the biopolymer. Structural factors and the acidity differences, indicated by pKa, account for these variations in terms of adsorption on chitosan. Using modified electrodes with glassy-carbon surface-immobilized metallic complexes, any significant modification on the electrochemical behavior of lapachol was observed. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As quinonas são muito difundidas na natureza, desempenhando uma variedade de funções bioquímicas e fisiológicas. A transposição da membrana plasmática é pré-requisito para que uma determinada molécula atinja concentrações plasmáticas capazes de reproduzirem o efeito biológico. Parâmetros físico-químicos possuem um importante impacto nas vias farmacocinéticas e metabólicas de compostos biologicamente ativos no organismo, um bom entendimento destas propriedades é crucial para compreender os mecanismos de ação biológica. Uma das principais propriedades físico-químicas de micromoléculas capazes de alterar seu perfil farmacoterapêutico é coeficiente de ionização, expresso pelo pKa, que traduz o grau de contribuição relativa das espécies neutra e ionizada de grupamentos ionizáveis. Muitas das quinonas também podem sofrer degradação, quando expostas aos fatores ambientais, como luz e calor. A incorporação em matrizes pode auxiliar na sua estabilização. A quitosana é uma das possíveis escolhas. No presente trabalho, o pKa de 4 diferentes quinonas foram medidos em meio aquoetanólico, utilizando o método de titulação espectrofotométrica e voltamétrica. Verificou-se também a adsorção e quantificação de 3 sais de sódio de naftoquinonas escolhidas em quitosana e através da técnica de UV-Vis. Eletrodos quimicamente modificados também foram empregados neste trabalho, na tentativa de verificar uma possível mudança de comportamento eletroquímico do lapachol, que facilitasse a sua quantificação. Na determinação do pKa, o Isolapachol, com pKa<6 se revelou mais ácido que o lapachol pKa>6. Os derivados metilaminados inativos biologicamente frente a uma série de organismos, possuem 2 valores de pKa, um relacionado ao enol e outro ao sal de amônio, sendo zwitteriônicas em pH fisiológico. Estes resultados foram relacionados com as atividades biológicas apresentadas pelas quinonas. A inatividade das aminoquinonas pode ser explicada estruturalmente, pelo fato das mesmas serem anfifílicas, o que pode impedir sua entrada nas células, evitando, assim, uma ação biológica. Estes parâmetros são importantes para a compreensão do mecanismo de ação biológica. Nos estudos com os sais das quinonas, as curvas analíticas foram obtidas com valores de R acima de 0,999 para cada sal. Com quitosana, verificou-se que os sais de sódio do lapachol e do isolapachol adsorvem na quitosana através da visível diminuição da absorvância. Para o lapachol, a absorvância foi reduzida em aproximadamente 60% (Absinicial = 1,825 e Absfinal = 0,732). Utilizando-se o valor da absorvância final pôde-se determinar a concentração final do sal em solução. Após duas horas e meia de agitação, a concentração variou de 2,0 x 10-4 mol L-1 para 7,5 x 10-5 mol L-1. Em termos de massa presente em solução, a mesma variou de 0,528 mg para 0,198 mg, sendo a massa adsorvida de 0,330 mg, para cada 30 mg de quitosana presente no sistema em estudo. Para o isolapachol, uma redução menor da absorvância foi observada (~10%, Absinicial = 2,057 e Absfinal = 1,862) com uma concentração final do sal de 1,8 x 10-4 mol L-1 (0,475 mg). Diferentemente destas duas quinonas, o sal do diidrolapachol, não sofreu qualquer adsorção no biopolímero. Seus espectros eletrônicos permaneceram os mesmos, antes e após o contato com a quitosana. Fatores estruturais e a própria diferença de acidez indicada pelo pKa, entre as 3 quinonas, podem estar influenciando a adsorção em quitosana. Utilizando-se eletrodos modificados com complexos metálicos imobilizados em sua superfície, não foi observada qualquer mudança significativa no comportamento eletroquímico do lapachol.