Orientadora: Profª Drª Mirela Inês de Sairre / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2016. / In 1999, the natural product (-)-licarina A neolignan was isolated. Neolignans comprise a class of natural products with a great diversity of chemical structures and pharmacological activities, it is formed by coupling two units phenylpropanoids. This natural product has promising biological activity against the Trypanosoma cruzi and on the results, structure-activity relationship studies indicated the importance of obtaining new neolignans for investigation. This work describes the synthesis of neolignan (±)-licarina A through the oxidative coupling reaction catalyzed by the enzyme horseradish peroxidase (horseradish peroxidase - HRP). The reactions were performed using a methodology focused on "Green Chemistry", using green coconut water (Cocos nucifera L.) as a natural source of HRP enzyme. The phenylpropanoids substrates, isoeugenol, ferulic acid and nitrostyrene were prepared. Initially extraction was performed eugenol from clove, followed by isomerization in methanol and catalytic amount of palladium chloride (PdCl2) for obtaining isoeugenol in 90% yield. The Knoevenagel reaction of vanillin and malonic acid afforded the ferulic acid in 72% yield. The phenylpropanoid nitrostyrene was obtained from 4-hydroxybenzaldehyde, ammonium acetate and nitromethane, using micro-wave with 70% yield. Then the compounds isoeugenol, ferulic acid and nitrostyrene were subjected to oxidative coupling, using hydrogen peroxide and coconut water as a source of HRP. In all reactions, coconut has been opened for the use of water at the time of the experiments, and the end of the process, excess water was removed by lyophilization, which afforded minor amount of solvent for extraction. The results were promising in the search for new molecules obtained by this methodology. Neolignans were obtained with gross revenues of 30%, 85% and 78%, respectively, and will later be submitted to biological tests in order to evaluate the trypanocidal activity. / Em 1999, o produto natural (-)-licarina A, uma neolignana, foi isolada. As neolignanas compreendem uma classe de produtos naturais com uma grande diversidade de estruturas químicas e atividades farmacológicas, sendo formadas pelo acoplamento de duas unidades fenilpropanoides. Este produto natural apresentou atividade biológica promissora frente ao Trypanosoma cruzi e, diante dos resultados, estudos de relação estrutura-atividade indicaram a importância de obtenção de novas neolignanas para serem investigadas. Este trabalho descreve a síntese da neolignana (±)-licarina A através da reação de acoplamento oxidativo catalisada pela enzima peroxidase de raiz forte (horseradish peroxidase ¿ HRP). As reações foram realizadas empregando uma metodologia voltada para a "Química Verde", utilizando a água de coco verde (Cocos nucifera L.) como fonte natural da enzima HRP. Os substratos fenilpropanoides, isoeugenol, ácido ferúlico e nitroestireno foram preparados. Inicialmente foi realizada a extração do eugenol a partir do cravo-da-índia, seguida de isomerização em metanol e quantidade catalítica de cloreto de paládio (PdCl2), para obtenção do isoeugenol com 90% de rendimento. A reação de Knoevenagel entre a vanilina e o ácido malônico permitiu obter o ácido ferúlico com 72% de rendimento. O fenilpropanoide nitroestireno foi obtido a partir do 4-hidroxibenzaldeído, acetato de amônio e nitrometano, utilizando micro ondas com 70% de rendimento. Em seguida, os compostos isoeugenol, ácido ferúlico e nitroestireno, foram submetidos ao acoplamento oxidativo, utilizando peróxido de hidrogênio e água de coco como fonte de HRP. Em todas as reações, o coco foi aberto para a utilização da água no momento da realização dos experimentos e, ao final do processo, o excesso de água foi removido por liofilização, o que proporcionou menor quantidade de solvente para extração. Os resultados mostraram-se promissores para a busca de novas moléculas obtidas por esta metodologia. As neolignanas foram obtidas com rendimentos brutos de 30%, 85% e 78%, respectivamente e posteriormente, serão submetidas aos ensaios biológicos com o intuito de avaliar a atividade tripanocida.

Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosana M.pdf: 3183755 bytes, checksum: ceaa632c444d6daec2678d0f7fe428db (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / This thesis describes the use of self-assembled monolayers (SAM) for the development of biosensors based on horseradish peroxidase enzyme - HRP. In the first chapter, the enzyme was immobilized on self-assembled monolayers of thiolactic acid (Au-TLA) and mixed SAM composed of 11-mercaptoundecanoic acid (MUA) together with the TLA (SAMmix). The steps of construction and characterization of biosensors have been carried out by electrochemical techniques and morphological ones. The enzyme immobilization method on SAM which provided higher stability was by covalent bond. The Au/TLA/HRP biosensor was used for the determination of H2O2 by chronoamperometry, yielding a detection limit (DL) of 5.46 μmol L-1 and quantification (QL) of 18 μmol L-1. Despite the good results for the H2O2 detection presented by this biosensor, the device was stable for only 6 days. Therefore, in order to increase the stability of the biosensor, SAM containing both the mercaptoundecanoic acid molecule (MUA) and TLA was obtained, to the formation of SAMmix (Au/MUA:TLA). In this system, the electron transfer rate can be considerably affected because while the TLA enables an increase of SAMmix conductivity due to formation of “islands”, the MUA provides greater stability for HRP immobilization, although it partially blocks the surface. The biosensor Au-SAMmix-HRP prepared in the ratio 0.5: 1.0 MUA/TLA showed higher sensitivity compared to other modifications ratio, with an apparent Michaelis-Menten constant = 0.40 mmol L-1. This biosensor has been applied to the determination of hydroquinone (HQ) in the presence of a fixed amount of [H2O2] = 0.3 mmol L-1. By differential pulse voltammetry technique (DPV), the biosensor exhibited excellent electrocatalytic activity for HQ in the range 3-30 μmol L-1, with good sensitivity, DL = 1.26 μmol L-1 and QL = 4.23 μmol L -1. The SAMmix increased the stability of the biosensor for at least 15 days, which is more stable when compared to the biosensor Au/TLA/HRP. In the second chapter of this thesis, another strategy was used for immobilization of the HRP enzyme based on the formation of TLA monolayer on the top of gold nanoparticles (AuNPs) stabilized in the inorganic polymer, 3-n-propylpyridinium silsesquioxane chloride (SiPy+Cl-). The presence of AuNPs-SiPy+Cl- was confirmed by UV-Vis spectroscopy from the plasmon band at 521 nm. The AuNps showed good distribution with approximate size between 4-18 nm, evidenced by transmission electron microscopy (TEM) and by dynamic light scattering (DLS), with good stability (ζ = + 38.5 mV). The AuNPs were deposited on the glassy carbon electrode (GCE) and modified with the TLA for immobilization of HRP enzyme. The formation of this biosensor was confirmed by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and morphologically by field-effect scanning electron microscopy (SEM-FEG). The GCE/AuNPs/TLA/HRP biosensor was used for the detection of H2O2 with = 0.46 mmol L-1, which was similar to the Au-SAMmix-HRP biosensor. This biosensor has been applied to the determination of catechol (CT) in presence of [H2O2] = 0.03 mmol L-1. Using the DPV technique, the biosensor showed an excellent electrocatalytic activity for CT in the range 6-46 μmol L-1, with good sensitivity, DL = 0.852 μmol L-1 and QL = 2.84 μmol L -1. The stability of this device was approximately 25 days, being superior to other biosensors developed (TLA-HRP and SAMmix-HRP), which can be attributed to the three-dimensional immobilization of HRP molecules in this device. / Esta tese descreve a utilização das monocamadas auto-organizadas (SAM) para o desenvolvimento de biossensores enzimáticos a base da enzima horseradish peroxidase – HRP. No primeiro capítulo, diferentes biossensores foram desenvolvidos utilizando a SAM de ácido tioláctico (Au/TLA) e também a SAM mista composta por ácido 11-mercaptoundecanóico (MUA) juntamente com o TLA (SAMmista). As etapas de construção e caracterização dos biossensores foram realizadas pelas técnicas eletroquímicas e também morfológicas. O método de imobilização da enzima sobre a SAM que proporcionou maior estabilidade foi pela ligação covalente. O biossensor Au/TLA/HRP foi utilizado para a detecção do H2O2 por cronoamperometria, obtendo-se um limite de detecção (LD) de 5,46 μmol L-1 e de quantificação (LQ) de 18 μmol L-1. Apesar dos bons resultados na detecção do H2O2 apresentados por este biossensor, o dispositivo foi estável por apenas 6 dias. Portanto, no intuito de aumentar a estabilidade do biossensor utilizou a molécula de ácido mercaptoundecanóico (MUA) juntamente com TLA, para a formação da SAMmista (Au/MUA:TLA). Neste sistema, a velocidade de transferência eletrônica é sensivelmente afetada, pois enquanto o TLA possibilita o aumento da condutividade da SAMmista devido a formação de “ilhas”, o MUA confere maior estabilidade à monocamada para a imobilização da enzima HRP, apesar de bloquear parcialmente a superfície. O biossensor Au/SAMmista/HRP preparado na razão 0,5:1,0 MUA:TLA apresentou a melhor sensibilidade em comparação as outras modificações, com uma constante de Michaelis-Menten aparente, = 0,40 mmol L-1. Este biossensor foi aplicado na detecção da hidroquinona (HQ) na presença de uma quantidade fixa de [H2O2] = 0,3 mmol L-1. Pela técnica de voltametria de pulso diferencial (VPD), o biossensor exibiu uma excelente atividade eletrocatalítica para HQ na faixa de 3 a 30 μmol L-1, com boa sensibilidade, LD = 1,26 μmol L-1 e o LQ = 4,23 μmol L-1. A SAMmista aumentou a estabilidade do biossensor para 15 dias, sendo este mais estável quando comparado ao biossensor Au/TLA/HRP. No segundo capítulo da tese, outra estratégia para a imobilização da enzima HRP sobre o TLA foi realizada a partir de nanopartículas de ouro (AuNps) estabilizadas no cloreto de 3-n-propilpiridínio silsesquioxano (SiPy+Cl-). A presença das AuNps-SiPy+Cl- foi confirmada pela Espectroscopia UV-Vis a partir da banda plasmon em 521 nm, as quais apresentaram boa distribuição com tamanho aproximado entre 4 a 18 nm, constatado pela microscopia eletrônica de transmissão (MET) e por espalhamento dinâmico de luz (DLS), apresentando boa estabilidade (ζ = + 38,5 mV). As AuNps foram incorporadas sobre o eletrodo de carbono vítreo (ECV) e modificadas com o TLA para imobilização da enzima HRP. A formação deste biossensor foi comprovada pela espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e morfologicamente pela microscopia de varredura de efeito de campo (MEV-FEG). O biossensor ECV/AuNps/TLA/HRP foi utilizado na detecção do H2O2 com = 0,43 mmol L-1, sendo próxima ao biossensor Au-SAMmista-HRP. Este biossensor foi aplicado na detecção do catecol (CT) na presença de [H2O2] = 0,03 mmol L-1. Pela técnica de VPD, o biossensor exibiu uma excelente atividade eletrocatalítica para CT na faixa de 6 a 46 μmol L-1, com boa sensibilidade, LD = 0,852 μmol L-1 e o LQ = 2,84 μmol L-1. A estabilidade deste dispositivo é de 25 dias, sendo superior aos outros biossensores desenvolvidos (TLA/HRP e SAMmista/HRP) devido a imobilização ocorrer tridimensionalmente aumentando a quantidade de moléculas da TLA e HRP no dispositivo.