Les protéines membranaires sont particulièrement riches en acides aminés aromatiques, tels que le tryptophane (W). On retrouve cette originalité dans beaucoup de peptides antimicrobiens et dans les protéines de fusion virales. La glycoprotéine de l'enveloppe de HIV-1, gp41, en est un exemple. Manifestement, les résidus W sont impliqués dans la perturbation des membranes et la formation des pores. L'objectif de ce travail est d'étudier le rôle des résidus W dans de telles activités en utilisant l'optique non linéaire. Pour cela, nous avons préalablement déterminé l'hyperpolarisabilité (le potentiel non linéaire) du W par la diffusion Hyper Raleigh (HRS). Puis nous avons montré une évolution de la réponse non linéaire de petits peptides synthétiques en fonction du nombre croissant de leurs résidus W. Ces résultats ont permis de suivre l'implication des tryptophanes de deux peptides K3W et gp41W, lors de leurs interactions avec des monocouches lipidiques à l'interface air-eau par la génération de second harmonique (SHG). D'autre part, l'influence de telles interactions sur la structure secondaire et l'orientation des peptides a été déterminée par le PM-IRRAS. Nous avons ainsi montré la cohérence entre les modifications du signal SHG, liées à des changements d'orientation des tryptophanes et celles des spectres de PM-IRRAS, dues à des changements d'orientation de la structure secondaire de gp41W / Membrane proteins are extremely rich in aromatic amino acids, like tryptophan (W). This particularity is found in many antimicrobial peptides and in several virus fusion proteins. An example of these fusion proteins is the HIV-1 envelop glycoprotein, the gp41. It is clear that the W residues are implicated in membrane perturbation and pore formation. The aim of this work was the investigation of the W residue role in such activities, using the nonlinear optic. First, we determined the W hyperpolarizabilité (nonlinear potential) by the Hyper Rayleigh Scattering (HRS). Then, the evolution of the nonlinear signal of small synthetic peptides, as function of the increasing number of their W residues, was demonstrated. These results allowed us to follow the W residue involvement of two peptides, K3W4 and gp41W, in the interaction with lipids monolayer at the air-water interface, using the second harmonic generation (SHG). The influence of such interaction in the peptide structure and orientation was determined using the PM-IRRAS. In conclusion, we showed the coherence between the SHG signal variation, due to the W orientation changes, and the PMIRRAS spectra modification, due to the gp41W helix orientation changes

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'objectif de cette thèse est de créer de nouvelles surfaces nanostructurées avec des revêtements bioactifs et d'étudier leurs propriétés physico-chimiques afin de développer de meilleurs modèles d'implants dentaires et d'optimiser leur ostéo-intégration. Cette fonctionnalisation a été réalisée en deux étapes ; on a commencé par la nano structuration de la surface de TiO2 par anodisation pour créer des sites réactifs sur les bords extérieurs des nanotubes qui agissent comme des points d'ancrage du revêtement bioactif et améliorent le verrouillage mécanique entre le revêtement et le substrat. Ensuite, la modification chimique est réalisée par revêtement de la surface nanostructurée avec des revêtements bioactifs de phosphate de calcium (CaP) et phosphate de calcium dopé par strontium (Sr.CaP). Ce revêtement a été réalisé par électrodéposition pulsée. La caractérisation physico-chimique par MEB, XPS et IR a montré que le dopage avec Sr favorise un composé non-apatitique similaire à DCPD ou DCPA (Dicalcium Phosphate Dihydrate ou Anhydrous), tandis que le revêtement de CaP non-dopé ressemble à un composé d'apatite amorphe ACP. L'addition de strontium s'offre le double avantage de favoriser les mécanismes de la croissance cellulaire et d'obtenir une phase inorganique avec de bio-performances meilleurs que les composés apatitiques. Nous avons également évalué les propriétés d'adsorption de ces surfaces fonctionnalisées en étudiant l'adsorption des protéines (BSA).Cette adsorption a été réalisée sur nanotubes fonctionnalisés vierges, nanotubes enrobés avec CAP et CAP dopé Sr et elle a été évalués selon le temps de déposition et la valeur du pH de la solution qui affecte la charge de la protéine et de la surface. L'évaluation cinétique et structurelle révèle diffèrent géométries d'adsorption en fonction du pH, du temps d'adsorption et aussi en fonction de la nature chimique de la surface. Ces résultats de l'adsorption et conformation de protéine forment une base de données pour comprendre et contrôler ses activités et réactions avec le vivant lorsqu'elle est utilisée dans le system des implants dentaires / The objective of this thesis is to create new nanostructured surfaces with bioactive coatings and to study theirs physicochemical properties in order to develop better dental implants designs and promote their osseointegration. This functionalization was performed in two steps; starting by the nanostructuration of TiO2 surface by anodisation to create reactive sites on the edges of titanium nanotubes which acts as points of “attachment" to bioactive coatings. The second step was the surface chemical modification by coating the nanostructured surface with bioactive coatings of calcium phosphate (CaP) and strontium doped calcium phosphate (Sr.CaP). This coating was performed by pulsed electrodeposition. The physicochemical characterization by XPS, SEM and IR showed that doping with Sr promotes a non-apatitic compound similar to DCPD or DCPA (Dicalcium Phosphate Dihydrate or Anhydrous), while undoped CaP coating looks like an amorphous apatite-like compound ACP. The addition of strontium has the double advantage of optimizing the cellular multiplication and of giving an inorganic phase with bio-performance better than apatitic compounds. We also evaluated the adsorption proprieties of these functionalized surfaces by investigating the adsorption of proteins (BSA). This adsorption was performed onto tblank nanotubes, nanotubes coated with CaP and Sr doped CaP and evaluated according to deposition time and to the pH value of the solution that affect both protein and surface charge. The kinetic and structural evaluation reveals different adsorption geometries according to pH and adsorption time and also according to the chemical nature of surface. Such results of protein adsorption and conformation may form a database to understand and control protein activities and reactions with living body when used for dental implants system

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La contamination bactérienne et le développement de biofilms marins sont des problèmes récurrents, et terriblement coûteux sur les structures immergées des bâtiments de l'armée. L'emploi de composés bactéricides et nocifs pour l'écosystème est désormais interdit. Les travaux menés lors de cette thèse avaient donc pour objectif de mettre au point des traitements de surface originaux préventifs, permettant de limiter l'adhésion des bactéries marines et, le cas échéant, leur développement sur des matériaux à base de cuivre et de titane. Des surfaces de cuivre ont été fonctionnalisées par des espaceurs sur lesquels ont été greffées des molécules antibactériennes : un peptide, la Magainine I et une enzyme, le lysozyme HEWL. Une deuxième stratégie a consisté en le greffage d'espaceurs, puis des agents antibactériens, sur des surfaces microsctucturées à l'aide de photopolymères dérivés de poly(méthyl méthacrylate). Sur les surfaces de titane, la Magainine I et l'HEWL ont été greffés sur deux types d'espaceurs, un silane et un PEG diamine. Les traitements de surface, antibactériens, ont été optimisés grâce à des caractérisations à chaque étape par IR, XPS, AFM et mesures d'angle de contact. Afin de mettre en évidence les propriétés antibiofilms des surfaces fonctionnalisées, quatre tests ont été mis en place : un test d'adsorption de protéines, un test d'adhésion de bactéries, un test de viabilité des bactéries adhérées et enfin un test de croissance des bactéries après contact avec les surfaces fonctionnalisées. A titre d'exemples, le développement de bactéries sur les surfaces de titane a été réduit de 90% et l'adhésion de bactéries réduite de 80% sur les surfaces de cuivre

L'objectif de ces travaux est d'étudier les effets d'une irradiation ultrasonore haute fréquence (500 kHz) sur la synthèse électrochimique de polymères conducteurs en milieu aqueux. Les ultrasons favorisent la réaction de polymérisation électrochimique en augmentant le transport des espèces électroactives vers l'électrode. Ils engendrent des films plus compacts, présentant une topographie plus fine et plus homogène. Les effets chimiques engendrés par la propagation de l'onde acoustique permettent un meilleur taux de dopage des films. Néanmoins, leur conductivité électrique se trouve légèrement diminuée, dû à une dégradation des chaînes polymères par l'activité cavitationelle. La possibilité de contrôler les propriétés de morphologie fut mise à profit dans différentes applications comme celles des capteurs pH potentiométriques ou des revêtements anti-corrosion. Pour de telles applications, utilisant ces films en tant que couche fonctionnelle, les surfaces obtenues en présence d'irradiation ultrasonore mènent à de meilleurs résultats. Une technique de masquage sélectif à base d'ultrasons focalisés a également été développée afin d'élaborer un substrat biphasique laissant présager d'intéressantes applications biologiques

La corrosion automobile peut être classée en deux catégories: la corrosion cosmétique et la corrosion perforante. La corrosion cosmétique touche à l'aspect extérieur du véhicule, tandis que la corrosion perforante se produit lorsque de l'eau pénètre dans les corps creux du véhicule. Ce type de corrosion est particulièrement pernicieux puisqu'il aboutit à la perforation des tôles. L'objectif de ce travail est de comprendre les mécanismes régissant la corrosion perforante. Une cellule de corrosion a été développée afin de reproduire en laboratoire les conditions d'apparition de ce type de corrosion et permettre des mesures locales de pH dans un accostage. Le séchage des accostages et le développement de la corrosion ont été suivis par vidéo dans une enceinte climatique, les surfaces ont été caractérisées par XPS, IRRAS et MEB. Une enceinte couplée à un spectromètre PM-IRRAS a été développée pour suivre in situ la cinétique d'apparition des produits de corrosion du zinc en milieu humide.

Submitted by Mateus Dassie Maximino (mateusmaximino23@gmail.com) on 2018-04-23T13:55:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado - Mateus Dassie Maximino.pdf: 5933036 bytes, checksum: 96040f746ca01578e5036f01f3d89e6e (MD5) / Approved for entry into archive by Claudia Adriana Spindola null (claudia@fct.unesp.br) on 2018-04-23T14:37:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maximino_md_me_prud.pdf: 5933036 bytes, checksum: 96040f746ca01578e5036f01f3d89e6e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T14:37:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maximino_md_me_prud.pdf: 5933036 bytes, checksum: 96040f746ca01578e5036f01f3d89e6e (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho trata do estudo da interação entre os poluentes emergentes amoxicilina (AMX) e azul de metileno (AM) com modelos-simples de membrana biológica compostas de fosfolipídios zwiteriônicos (DPPC e DOPC), através de filmes de Langmuir e vesículas unilamelares gigantes (GUVs). As membranas foram expostas aos poluentes de forma individual e também misturados (MIX) para que se aproximasse de uma situação real, neste caso, o chamado efeito coquetel, no qual os poluentes são encontrados misturados no ambiente. O objetivo principal foi investigar as possíveis interações entre os poluentes e os fosfolipídios e os consequentes efeitos nas membranas. Nos filmes de Langmuir, as isotermas π-A (pressão superficial por área molecular média) de DPPC revelaram que a AMX e o AM são expulsos da interface ar-água conforme a fase condensada é atingida. O DOPC demonstrou ser menos afetado pela AMX, uma vez que a isoterma não apresentou deslocamento. Contudo, o DOPC se mostrou mais susceptível a interagir com o AM, visto que um deslocamento significativo foi observado. Para ambos os lipídios a MIX causou maiores efeitos, evidenciados por deslocamentos maiores nas isotermas. Análises de módulo compressional mostraram um pequeno aumento na fluidez do filme de DPPC, não observado para o DOPC. As medidas de microscopia de ângulo de Brewster (BAM) na presença dos poluentes revelaram mudanças na morfologia dos filmes, afetando a formação dos domínios de DPPC e impedindo a formação dos mesmos nas monocamadas de DOPC. Os espectros de PMIRRAS para o DPPC indicaram possíveis interações eletrostáticas dos poluentes com a cabeça polar do lipídio, assim como uma desordem na região da sua cauda apolar. A monocamada de DOPC foi bastante afetada pois ocorreram mudanças nas vibrações de quase todos os grupos químicos do lipídio, apresentando inclusive mudanças na região da cauda do lipídio. Os espectros de emissão da sonda LAURDAN nas LUVs revelaram um aumento da rigidez para ambos os lipídios, diferentemente do observado pelas análises de elasticidade da monocamada de Langmuir. As GUVs para ambos os fosfolipídios, ao contrário das monocamadas, apresentaram maior efeito sobre os poluentes aplicados de forma individual, visto que para os poluentes avaliados individualmente foram observados a perda de contraste de fase para os lipídios na presença do AM, assim como mudanças na estabilidade para as GUVs de DOPC em AMX. Tais efeitos não foram observados para a MIX, devido as diferenças estruturais dos modelos de membrana. / The present work is about the interaction between the emerging pollutants amoxicillin (AMX) and methylene blue (MB), with biological membrane models of zwitterionic phospholipids (DPPC and DOPC), through Langmuir films and giant unilamellar vesicles (GUVs). The membrane was exposed to the presence of the pollutants individually, still being performed the analysis with the mixture (MIX) of both in order to get closer to a real situation, in which the pollutants are found mixed in the environment. The main goal was to investigate the possible interactions between the pollutants and phospholipids. The π-A (surface pressure by mean molecular area) isotherms of DPPC reveal that in the condensed phase the lipid expelled the AMX and MB of the air-water interface. The DOPC showed to be less affected by the AMX, once the isotherm did not present a displacement. However, the DOPC showed to be more susceptible to interact with the MB, since significant displacements were observed. In both lipids, the MIX showed to be more effective, causing bigger displacements. The analysis of compressional modulus showed a small increase of the fluidity of the DPPC film, which was not observed to the DOPC. The Brewster Angle Microscopy (BAM) measurements in the presence of the pollutants revealed changes in the morphology, affecting the domains formation of DPPC and inhibiting the formation of the same in monolayers. The PM-IRRAS specters to the DPPC indicated possible electrostatic interactions with the head, as well as a disorder in the tail. The DOPC monolayer was quite affected because there have been changes in almost all chemical groups of lipid, including changes in the tail region of the lipid. The emission spectrum from the dye LAURDAN in the LUVs revealed an increase in the rigidity for both lipids, different from the observed in the analysis of elasticity in the Langmuir monolayers. The GUVs for both phospholipids, unlike the monolayers, showed a major effect on the pollutants applied individually since that were observed losses of phase contrast for the lipids in the presence of MB, such as changes in the stability of the DOPC GUVs in AMX. Such effects were not observed in the MIX, due to the structural differences in the membrane models.

In the present study, compounds derived from β-lapachone were electrochemically studied in protic (phosphate and acetate buffer) and aprotic (DMF + TBAP) media, using glassy carbon as working electrode. The electroreducedintermediatesof the quinones reacted with oxygen, indicative of the generation of reactive oxygen species. The interaction of the quinones β-lapachone, α-lapachone and nor-β-lapachone with DNA, was investigated using the technique of quartz crystal microbalance.To increase the solubility of the quinones, in order to allow in vivo studies, the formation of inclusion complexes with β-cyclodextrin was evaluated. Positive results were obtained, leading to a viable formulation alternative for further biological studies with the compounds. β-lapachone was studied spectroelectrochemically through the techniques of Polarization Modulation Infrared Reflection Absorption Spectroscopy + Cyclic Voltammetry to confirm the formation of the hydrogen bondfrom the electroreduced β-lapachone and the secondary hydroxy group of β-cyclodextrin. The inclusion complex betweenmangiferin, an antioxidant polyphenoland β-cyclodextrin, was confirmed using the techniques of Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance, Differential Scanning Calorimetry and Polarization Modulation Infrared Reflection Absorption Spectroscopy. Also, the increase of the antioxidant activity of mangiferin was demonstrated when in presence of β-cyclodextrin, by means of radical scavenging activity toward 2,2’-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical (RSA-DPPH ), with additional analysis of solvent effects, being demonstrated that below 50% of organic solvent, it is impossible to work with this method. The assay of the capacity of oxygen radical absorbance capacity-fluorescein (ORAC-FL) was also used, showing that the complex mangiferin: β-cyclodextrin is fifteenfold more potent than the standard molecule,Trolox. Using Electrophoresis and Differential Pulse Voltammetry, it was possible to emphasize that the method used by our research group for the ssDNA production (treatment acid-base with heating) is useful, simple, cheap and completely reproducible, being this, one of the methods used to show the interaction between DNA and free or complexed thymol with cyclodextrin. This interaction was still evaluated using dsDNA biosensor through Differential Pulse Voltammetry, Electrochemistry Quartz Crystal Microbalance and Scanning Electrochemistry Microscopy. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, derivados da nor-β-lapachona e nor-α-lapachona, foram estudados eletroquimicamente nos meios prótico (tampão fosfato e acetato) e aprótico (DMF + TBAP), utilizando carbono vítreo como eletrodo de trabalho.Os intermediáriosda eletro-redução das quinonas reagiram com oxigênio, indicativo da geração de Espécies Reativas de Oxigênio. A interação das quinonas β-lapachona, α-lapachona e nor-β-lapachona com DNAfoi investigada,utilizando-sea técnica de microbalança de cristal de quartzo. Com o objetivo de aumentar a solubilidade das quinonas, para posteriores estudos in vivo, foi avaliada a formação de complexos de inclusão com β-ciclodextrina, sendo a β-lapachona estudada espectroeletroquimicamente através das técnicas de Espectroscopia de Reflexão-Absorção no Infravermelho com Polarização Modulada + Voltametria Cíclica para confirmar a formação da ligação hidrogênio entre a hidroquinona gerada a partir da β-lapachonae as hidroxilas secundárias da β-ciclodextrina. A formação do complexo de inclusão entre a mangiferina, um composto antioxidante polifenólico, e a β-ciclodextrina foi confirmado utilizando-se as técnicas de Infravermelho com transformada de Fourier, Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio, Calorimetria Diferencial e Espectroscopia de Reflexão-Absorção no Infravermelho com Polarização Modulada. Foi,também, demonstrado o aumento da atividade antioxidante da xantona supracitada quando em presença de β-ciclodextrina através da medida da atividade sequestradora de radicais frente ao radical 2,2’-difenil-1-picrilidrazil (RSA-DPPH ),com análise adicional do efeito do solvente sendo assim demonstrado que abaixo de 50% de solvente orgânico, é impossível trabalhar com este método. O ensaio da capacidade de absorbância do radical oxigênio-fluoresceína (ORAC-FL) também foi utilizado, mostrando que o complexo mangiferina:β-ciclodextrina é quinze vezes mais potente que a molécula padrão trolox. Com a utilização de ensaios de Eletroforese e Voltametria de Pulso Diferencial, foi possível enfatizar que o método usado por nosso grupo de pesquisa para a produção de ssDNA (tratamento ácido-base com aquecimento) é útil, simples, barato e completamente reprodutível,sendo este um dos métodos utilizados para mostrar a interação entre DNA e timol livre e complexado com ciclodextrina. Esta interação foi ainda avaliada usando biossensor de dsDNA por Voltametria de Pulso Diferencial, Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo e Microscopia Eletroquímica de Varredura.