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Estudos de interações hidrofóbicas em substâncias húmicas e componentes do solo utilizando análises espectroscópicas. / Study of hydrophobic interactions in humic substances and soil fractions using spectroscopic analyses.Simões, Marcelo Luiz 12 August 2005 (has links)
A avaliação da ocorrência de interações hidrofóbicas em substâncias húmicas toma-se importante pois este tipo de interação pode afetar a dinâmica e a reatividade de contaminantes apoIares no ambiente e influenciar no controle biogeoquímico do carbono no solo, podendo contribuir para a mitigação do efeito estufa. Entretanto, devido à heterogeneidade química das substâncias húmicas associada à baixa energia envolvida neste tipo de interação, evidências ou detecções experimentais são difíceis. Neste trabalho avaliou-se a ocorrência de interações hidrofóbicas em substâncias húmicas e também em alguns componentes do solo utilizando a metodologia de marcador de spin, detectável por ressonância paramagnética eletrônica, e a supressão de fluorescência. A utilização de diferentes marcadores de spin (TEMPO, 5-SASL, 16-SASL e 5-MSSL) possibilitou avaliar que a interação estabelecida com o ácido húmico é predominantemente hidrofóbica. A forte imobilização do marcado r 5SASL no ácido húmico foi confirmada pela diminuição dos valores da taxa de difusão rotacional obtida por simulação espectral (109 s-1 em água e 106 s-1 em presença do ácido húmico). Da análise do comportamento espectral do marcador de spin, observou-se que a conformação estrutural do ácido húmico depende, além do pH, da concentração iônica. Em pH 7,5, foi observado que a utilização de concentrações iônicas acima de 0,1 moI L-1 de c1oreto de sódio favoreceu a formação de sítios hidrofóbicos menos expostos ao meio aquoso (internos). O tempo de hidratação e a concentração de ácido húmico também influenciaram na formação destes sítios. Os experimentos com variação de concentração de ácido húmico e de marcador de spin sugeriram que a estruturação de sítios hidrofóbicos internos, observados principalmente abaixo de pH 5, seja devida à agregação de várias estruturas húmicas menores. Embora tenha sido observada a existência de sítios hidrofóbicos no ácido fúlvico, este apresentou maior dificuldade de agregação em comparação ao ácido húmico, o que foi atribuído ao seu caráter mais hidrofílico. Dos experimentos de supressão de fluorescência, observou-se que a interação do pireno foi influenciada pelas características químicas dos ácidos húmicos extraídos de diferentes solos e sistemas de manejo. Os dados mostraram que quanto maior a aromaticidade do ácido húmico maior foi a interação, sugerindo que as interações estabelecidas ocorrem predominantemente por meio de forças de van der Waals. Não se obteve correlações significativas entre a porcentagem estimada de moléculas de marcadores de spin imobilizadas nos sítios hidrofóbicos internos com as características químicas dos ácidos húmicos. Este comportamento sugeriu que estes sítios podem estar mais associados à conformação estrutural do que à composição química dos ácidos húmicos. Também foi analisado o comportamento espectral do marcador de spin na presença de alguns componentes do solo (fração argila, solo tratado com ácido fluorídrico e ácido húmico). Pelos resultados não se observou imobilização do marcador de spin na fração argila (caulinita), diferentemente do que foi observado para o solo tratado com ácido fluorídrico e ácido húmico. As diferenças na imobilização dos marcadores de spin foram atribuídas aos diferentes teores de carbono de cada amostra. / Hydrophobic interactions can play an important role on the dynamics and reactivity of the apoIar organic compounds in the environrnent as well as the organic carbon dynamic in the global system, and eventually contribute to mitigation of greenhouse effect. However, due to the chemical heterogeneity of humic substances and the low energy involved in the hydrophobic interactions experimental evidences are very difficult to be obtained. ln this work, hydrophobic interactions in the humic substances and some soil components were evaluated through spin labeling, detected by electronic paramagnetic resonance, and fluorescence quenching. Using different spin labels (TEMPO, 5-SASL, 16-SASL and 5-MSSL), it was possible to observe that the interactions established with humic acids are mainly hydrophobic. The decrease of the values of the rotational diffusion rates, obtained from spectral simulation, from 109 s-1 Iin water to 106 s-1 in the presence of humic acid indicated that the spin label was strongly immobilized in the humic acid. The results from the analysis of spectral anisotropy of the spin label showed that conformational aspects of the humic acid are dependent on pH value and ionic strength. For pH around 7.5 and using ionic strength above 0.1 moI L-1 of sodium chloride was noticed an increase in the formation of inner hydrophobic sites. It was noticed that the formation of inner hydrophobic sites also was influenced by hydration time and humic acid concentration. Data obtained using different humic acids and spin label concentration suggested that the inner hydrophobic sites formation (mainly at pH below 5) is due to the aggregation of small humic structures. The existence of inner hydrophobic sites was noticed in the fulvic acid. However, the fulvic acid presented more difficulty to form aggregates, in comparison with humic acid, due to its major hydrophilic characteristic. From data obtained by fluorescence quenching it was observed that the interaction of pyrene was influenced by chemical composition of humic acid samples extracted from different soils and tillage systems. An increase of interactionin samples with higher aromaticity degree was shown, which indicates that the van der Waals forces are prevailing. No correlation between the estimated percentages of spin label molecules immobilized in the inner hydrophobic sites and the chemical characteristics of humic acid samples was obtained. This behavior suggested that the hydrophobic sites in the humic acid are mainly related to structural conformation instead of chemical composition. The mobility trend of spin label in the presence of soil components (clay fraction, fluoridric acid treated soil and humic acid) was also analyzed. No spin label immobilization was noticed in the clay fraction (kaolinite). On the other hand strongly immobilized spin label in the fluoridric acid treated soil and humic acid were observed. The differences in the immobilization were attributed to the carbon content.
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Estudos de interações hidrofóbicas em substâncias húmicas e componentes do solo utilizando análises espectroscópicas. / Study of hydrophobic interactions in humic substances and soil fractions using spectroscopic analyses.Marcelo Luiz Simões 12 August 2005 (has links)
A avaliação da ocorrência de interações hidrofóbicas em substâncias húmicas toma-se importante pois este tipo de interação pode afetar a dinâmica e a reatividade de contaminantes apoIares no ambiente e influenciar no controle biogeoquímico do carbono no solo, podendo contribuir para a mitigação do efeito estufa. Entretanto, devido à heterogeneidade química das substâncias húmicas associada à baixa energia envolvida neste tipo de interação, evidências ou detecções experimentais são difíceis. Neste trabalho avaliou-se a ocorrência de interações hidrofóbicas em substâncias húmicas e também em alguns componentes do solo utilizando a metodologia de marcador de spin, detectável por ressonância paramagnética eletrônica, e a supressão de fluorescência. A utilização de diferentes marcadores de spin (TEMPO, 5-SASL, 16-SASL e 5-MSSL) possibilitou avaliar que a interação estabelecida com o ácido húmico é predominantemente hidrofóbica. A forte imobilização do marcado r 5SASL no ácido húmico foi confirmada pela diminuição dos valores da taxa de difusão rotacional obtida por simulação espectral (109 s-1 em água e 106 s-1 em presença do ácido húmico). Da análise do comportamento espectral do marcador de spin, observou-se que a conformação estrutural do ácido húmico depende, além do pH, da concentração iônica. Em pH 7,5, foi observado que a utilização de concentrações iônicas acima de 0,1 moI L-1 de c1oreto de sódio favoreceu a formação de sítios hidrofóbicos menos expostos ao meio aquoso (internos). O tempo de hidratação e a concentração de ácido húmico também influenciaram na formação destes sítios. Os experimentos com variação de concentração de ácido húmico e de marcador de spin sugeriram que a estruturação de sítios hidrofóbicos internos, observados principalmente abaixo de pH 5, seja devida à agregação de várias estruturas húmicas menores. Embora tenha sido observada a existência de sítios hidrofóbicos no ácido fúlvico, este apresentou maior dificuldade de agregação em comparação ao ácido húmico, o que foi atribuído ao seu caráter mais hidrofílico. Dos experimentos de supressão de fluorescência, observou-se que a interação do pireno foi influenciada pelas características químicas dos ácidos húmicos extraídos de diferentes solos e sistemas de manejo. Os dados mostraram que quanto maior a aromaticidade do ácido húmico maior foi a interação, sugerindo que as interações estabelecidas ocorrem predominantemente por meio de forças de van der Waals. Não se obteve correlações significativas entre a porcentagem estimada de moléculas de marcadores de spin imobilizadas nos sítios hidrofóbicos internos com as características químicas dos ácidos húmicos. Este comportamento sugeriu que estes sítios podem estar mais associados à conformação estrutural do que à composição química dos ácidos húmicos. Também foi analisado o comportamento espectral do marcador de spin na presença de alguns componentes do solo (fração argila, solo tratado com ácido fluorídrico e ácido húmico). Pelos resultados não se observou imobilização do marcador de spin na fração argila (caulinita), diferentemente do que foi observado para o solo tratado com ácido fluorídrico e ácido húmico. As diferenças na imobilização dos marcadores de spin foram atribuídas aos diferentes teores de carbono de cada amostra. / Hydrophobic interactions can play an important role on the dynamics and reactivity of the apoIar organic compounds in the environrnent as well as the organic carbon dynamic in the global system, and eventually contribute to mitigation of greenhouse effect. However, due to the chemical heterogeneity of humic substances and the low energy involved in the hydrophobic interactions experimental evidences are very difficult to be obtained. ln this work, hydrophobic interactions in the humic substances and some soil components were evaluated through spin labeling, detected by electronic paramagnetic resonance, and fluorescence quenching. Using different spin labels (TEMPO, 5-SASL, 16-SASL and 5-MSSL), it was possible to observe that the interactions established with humic acids are mainly hydrophobic. The decrease of the values of the rotational diffusion rates, obtained from spectral simulation, from 109 s-1 Iin water to 106 s-1 in the presence of humic acid indicated that the spin label was strongly immobilized in the humic acid. The results from the analysis of spectral anisotropy of the spin label showed that conformational aspects of the humic acid are dependent on pH value and ionic strength. For pH around 7.5 and using ionic strength above 0.1 moI L-1 of sodium chloride was noticed an increase in the formation of inner hydrophobic sites. It was noticed that the formation of inner hydrophobic sites also was influenced by hydration time and humic acid concentration. Data obtained using different humic acids and spin label concentration suggested that the inner hydrophobic sites formation (mainly at pH below 5) is due to the aggregation of small humic structures. The existence of inner hydrophobic sites was noticed in the fulvic acid. However, the fulvic acid presented more difficulty to form aggregates, in comparison with humic acid, due to its major hydrophilic characteristic. From data obtained by fluorescence quenching it was observed that the interaction of pyrene was influenced by chemical composition of humic acid samples extracted from different soils and tillage systems. An increase of interactionin samples with higher aromaticity degree was shown, which indicates that the van der Waals forces are prevailing. No correlation between the estimated percentages of spin label molecules immobilized in the inner hydrophobic sites and the chemical characteristics of humic acid samples was obtained. This behavior suggested that the hydrophobic sites in the humic acid are mainly related to structural conformation instead of chemical composition. The mobility trend of spin label in the presence of soil components (clay fraction, fluoridric acid treated soil and humic acid) was also analyzed. No spin label immobilization was noticed in the clay fraction (kaolinite). On the other hand strongly immobilized spin label in the fluoridric acid treated soil and humic acid were observed. The differences in the immobilization were attributed to the carbon content.
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Interação da miltefosina com os componentes lipídicos e proteicos das membranas de eritrócito e Leishmania estudada por ressonância paramagnética eletrônica / Interaction of miltefosine with the lipid and protein components of the erythrocyte and Leishmania membranes studied by electron paramagnetic resonanceMoreira, Rodrigo Alves 04 June 2014 (has links)
Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-01-16T17:25:01Z
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Previous issue date: 2014-06-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Cutaneous leishmaniasis is a neglected tropical disease that infects millions of
people worldwide, representing a serious public health problem. The miltefosine (MT) is an
alkylphospholipid that has been approved for the treatment of breast cancer metastasis and
visceral leishmaniasis, although the mechanism of action at the molecular level is poorly
understood. Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of the lipid spin lebel
analog of stearic acid (5-DSA) and the maleimide derivative spin label (6-MSL) covalently
bound to membrane proteins showed that the MT causes a large increase in the molecular
dynamics of erythrocyte membranes (ghosts) and detergent resistant membranes (DRMs)
prepared from erythrocyte membranes. In the vesicles of lipid raft constituents, it was shown
that 20 mol% sphingomyelin could be replaced by 20 mol% MT with no change in the molecular
dynamics. Furthermore, the effect of MT on DRMs was more pronounced than in
erythrocyte ghosts, supporting the hypothesis that MT is a lipid raft modulator. At the reported
MT-plasma concentrations found during the treatment of leishmaniasis (31-52μg/mL),
our measurements in blood plasma indicated a hemolytic level of 2-5% and also showed
that the MT concentration that changes the erythrocyte membrane fluidity to an extent that
is detectable by EPR spectroscopy causes about 46% hemolysis. Subsequently, EPR studies
performed with the same spin labels in the membrane of Leishmania (L.) amazonensis
(promastigote) showed changes similar to those found in erythrocyte membranes. Cytotoxic
effects on the parasites were also evaluated to investigate the relationships between the
cytotoxic potential of MT and its ability to alter membrane fluidity. The EPR data showed
that the minimum concentration of MT required to cause a change in the parasite membrane
occurred near the values of MT concentration which inhibits 50 % of cell growth (IC50); thus,
there is a correlation between the cytotoxicity and changes in the membrane. Although these
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membrane alterations can be detected using a spin-labeled lipid, our experimental results
indicated that MT interacts predominantly with the protein component of the membrane. Cell
lysis was also detected by analyzing the supernatants of centrifuged samples for the presence
of spin-labeled membrane fragments and cytoplasmic proteins. Using a method for
the rapid incorporation of MT into the membrane, these effects were measured immediately
after treatment under the same range of MT concentrations that cause cell growth inhibition.
Cytotoxicity, estimated via microscopic counting of living and dead cells, indicated ∼
70% cell death at the concentration of MT at which EPR spectroscopy detected a significant
change in membrane dynamics. After this initial impact on the number of viable parasites,
the processes of cell death and growth continued during the first 4 h of incubation. The EPR
spectra of spin-labeled membrane-bound proteins were consistent with more expanded and
solvent-exposed protein conformations, suggesting a detergent-like action. Thus, MT may
form micelle-like structures around polypeptide chains, and proteins with a higher hydrophobicity
may induce the penetration of hydrophilic groups of MT into the membrane, causing
its rupture. / A leishmaniose cut ˆanea ´e uma doenc¸a tropical negligenciada que afetamilh˜oes
de pessoas em todo mundo, representando um grave problema de sa´ude p´ublica. A miltefosina
(MT) ´e um alquilfosfolip´ıdio aprovado inicialmente para tratamento de cˆancer metast
´atico e tamb´em foi licenciada para o tratamento da leishmaniose visceral, embora seu
mecanismo de ac¸ ˜ao a n´ıvel molecular permanec¸a pouco compreendido. A espectroscopia
de ressonˆancia paramagn´etica eletr ˆonica (RPE) do marcador de spin lip´ıdico an´alogo
do ´acido este´arico (5-DSA) e do marcador de spin derivado do maleimido (6-MSL) ligado
covalentemente `as prote´ınas de membrana demonstraram que a MT provoca um grande
aumento na dinˆamica molecular das membranas de eritr ´ocito (ghosts) e membranas resistentes
`a extrac¸ ˜ao por detergente (DRMs) preparadas a partir de membranas de eritr ´ocito. A
t ´ecnica tamb´em demonstrou que em ves´ıculas formadas com lip´ıdios constituintes de rafts,
20 mol% de esfingomielina pode ser substitu´ıdo por 20 mol% de MT, sem qualquer alterac¸ ˜ao
em termos de dinˆamica molecular. Al ´em disso, o efeito da MT em DRMs foi mais pronunciado
do que em ghosts de eritr ´ocito, consistente com a hip´otese da MT ser um modulador
de raft. Na concentrac¸ ˜ao de MT presente no plasma sangu´ıneo durante o tratamento de
leishmaniose (31-52 μg/mL), as nossas medidas realizadas diretamente no sangue total
indicaram um n´ıvel de 2-5% de hem´olise e tamb´em mostrou que a concentrac¸ ˜ao de MT
capaz de alterar a fluidez da membrana de eritr ´ocito a n´ıvel detect ´avel pela espectroscopia
de RPE causou cerca de 46% de hem´olise. Posteriormente, estudos de RPE realizados
com os mesmos marcadores de spin na membrana de Leishmania (L.) amazonensis
(forma promastigota) demonstraram alterac¸ ˜oes similares `as encontradas nas membranas
de eritr ´ocito. Os efeitos citot ´oxicos sobre os parasitas tamb´em foram avaliados para investigar
as relac¸ ˜oes entre os potenciais citot ´oxicos da MT e sua capacidade de alterar
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a fluidez da membrana. Os dados de RPE demonstraram que a concentrac¸ ˜ao m´ınima
necess´aria de MT para causar alterac¸ ˜ao na membrana do parasito ocorreu pr ´oximo dos
valores de concentrac¸ ˜ao que inibe 50% do crescimento celular (IC50), existindo, portanto,
uma correlac¸ ˜ao entre as alterac¸ ˜oes na membrana e a citotoxicidade. Embora o marcador
de spin lip´ıdico tamb´em tenha detectado alterac¸ ˜oes na fluidez da membrana, os experimentos
de RPE indicaram que a MT atua predominantemente no componente prot ´eico da
membrana. A lise celular tamb´em foi detectada atrav´es da an´alise dos sobrenadantes das
amostras centrifugadas onde foram encontrados fragmentos de membranas marcadas e
tamb´em prote´ınas citoplasm´aticas. Usando um m´etodo para a r ´apida incorporac¸ ˜ao da MT
na membrana, os efeitos de citotoxidade foram medidos imediatamente ap´os o tratamento
e na mesma faixa de concentrac¸ ˜oes de MT que causam a inibic¸ ˜ao do crescimento celular.
A citotoxicidade, estimada atrav´es da contagem microsc´opica das c´elulas vivas e mortas,
indicou ∼ 70% de morte celular na concentrac¸ ˜ao de MT em que a espectroscopia de RPE
detectou uma alterac¸ ˜ao significativa na dinˆamica da membrana. Ap´os o primeiro impacto
no n´umero de parasitas vi ´aveis, o processo de morte e crescimento celular continuou durante
as primeiras quatro horas de incubac¸ ˜ao. Os espectros de RPE de prote´ınas de membrana
marcadas com o 6-MSL foram consistentes com conformac¸ ˜oes de prote´ına mais
expandidas e expostas ao solvente, sugerindo uma ac¸ ˜ao t´ıpica dos detergentes. Nossa
interpretac¸ ˜ao ´e que a MT pode formar estruturas semelhantes das micelas ao redor das
cadeias polipept´ıdicas, expandindo as prote´ınas e que as prote´ınas com maior hidrofobicidade
poderiam induzir a penetrac¸ ˜ao de grupos hidrof´ılicos da MT no interior da membrana,
causando sua ruptura e consequentemente a morte da c´elula.
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Estudo das interações da miltefosina com membranas de L. (Leishmania) amazonensis e macrófagos peritoneais / Study of interactions of Miltefosine with membranes of L. (Leishmania) amazonensis and peritoneal macrophagesFernandes, Kelly de Souza 15 February 2016 (has links)
Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-06-09T21:26:35Z
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Previous issue date: 2016-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Miltefosine (MT) is a alkylphospholipid originally developed for treatment
of breast cancer and other solid tumors. It is currently used in the treatment of
leishmaniasis, an infectious parasitic disease caused by protozoa of the genus
Leishmania, being the first oral drug adopted for this purpose. However, its
mechanism of action remains unclear. Electron paramagnetic resonance (EPR)
spectroscopy of a spin-labeled lipid (5-DOXIL stearate) and a thiol-specific spin
label (4-maleimido-TEMPO) in the membrane of axenic amastigotes of
L.(Leishmania) amazonensis and peritoneal macrophages from Balb/c mice
showed that MT causes significant increase in membrane dynamics at similar
concentrations that inhibit parasite growth or are cytotoxic to macrophage.
Although these alterations can be detected using a spin-labeled lipid, our
experimental results indicated that MT interacts predominantly with the protein
component of the membrane. Using a method for the rapid incorporation of MT
into the membrane, these effects were measured immediately after treatment.
Cytotoxicity, estimated via microscopic counting of living and dead cells,
indicated ~80% parasites and macrophages death at the concentration of MT at
which EPR spectroscopy detected a significant change in membrane dynamics.
Cell viability, analyzed using the MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-
diphenyltetrazolium bromide tetrazolium) reduction assay, showed that 50%
inhibitory concentration (IC50) of MT depends on the cell concentration used in
the assay. This dependence was analyzed using a theoretical equation
involving biophysical parameters such as the partition coefficient of watermembrane
and MT concentrations on the membrane and in the aqueous
medium. The data showed that cells more sensitive to MT are respectively:
erythrocytes, Leishmania promastigotes and Leishmania amastigotes and
macrophage. The IC50 value of MT for 4 x 107 parasites/mL was 24,35 M. For
the same cell concentration, a significant alteration was detected in the
membrane lipid fluidity of parasites to 15 M of MT. The EPR spectra of spinlabeled
membrane-bound proteins were consistent with more expanded and
solvent exposed protein conformations, suggesting a detergent-like action, with
a possible formation of micelle-like structures around polypeptide chains. / A Miltefosina (MT) é um alquilfosfolipídio originalmente desenvolvido
para o tratamento de câncer de mama e outros tumores sólidos. Atualmente é
utilizada no tratamento da leishmaniose, uma doença infecto-parasitária
causada pelo protozoário do gênero Leishmania, sendo o primeiro fármaco de
uso oral aprovado para tal fim. No entanto, seu mecanismo de ação ainda é
pouco conhecido. A espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica
(RPE) de um marcador de spin lipídico (5-DOXIL estearato) e outro específico
de grupo tiol (4-maleimido-TEMPO) na membrana de amastigotas axênicas de
L. (Leishmania) amazonensis e de macrófagos extraídos de peritônio de
camundongos BALB/c, mostrou que a MT causa um aumento significativo na
dinâmica destas membranas para concentrações similares àquelas que inibem
o crescimento do parasito ou que são citotóxicas ao macrófago. Embora essas
alterações possam ser detectadas usando um marcador de spin lipídico,
nossos resultados experimentais indicaram que a MT interage
predominantemente com a componente proteica da membrana. Utilizando um
método para incorporação rápida da MT na membrana, esses efeitos foram
medidos imediatamente após o tratamento. Ensaios de citotoxicidade, estimada
via contagem microscópica de células vivas e mortas, indicaram que ~80% dos
parasitos e dos macrófagos estão mortos na concentração de MT no qual a
espectroscopia de RPE detectou uma mudança significativa na dinâmica da
membrana. A viabilidade celular, quantificada pela redução do sal MTT ((3-4,5-
Dimetiltiazol-2yl)-2,5 difenil brometo de tetrazolina), mostrou que a
concentração de MT que inibe 50% da proliferação celular (IC50) depende da
concentração celular usada no ensaio. Esta dependência foi analisada
utilizando uma equação teórica envolvendo parâmetros biofísicos tais como o
coeficiente de partição membrana-água e concentrações de MT na membrana
e no meio aquoso. Os dados mostraram que as células mais sensíveis à MT
são respectivamente: eritrócitos, formas promastigotas e amastigotas da
Leishmania e macrófagos. O valor do IC50 da MT para 4 x 107 parasitos/mL foi
de 24,35 M. Para esta mesma concentração de células, foi detectada uma
alteração significativa na fluidez lipídica da membrana dos parasitos com 15 M de MT. Os espectros de RPE do marcador de spin ligados a proteínas da
membrana foram consistentes com as conformações mais expandidas e
dinâmicas das proteínas expostas no solvente, sugerindo uma ação
semelhante à de detergente, com uma possível formação de estruturas tipo
micelas em volta das cadeias polipeptídicas.
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Dinâmica molecular e particionamento do marcador de spin di-terc-butil nitróxido em membranas de estrato córneo. Efeito de Terpenos / Molecular dynamics and partitioning Bookmark spin di-tert-butyl nitroxide in membrane of stratum corneum. Effect of TerpenesCAMARGOS, Heverton Silva de 31 March 2009 (has links)
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Previous issue date: 2009-03-31 / Terpenes are a very promising class of skin penetration enhancers especially due
to their low potential of irritation in the skin. In this work, we have used the electron
paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of the small spin label di-tert-butyl nitroxide
(DTBN), which partitions the aqueous and hydrocarbon phases, to study the interaction
of the terpenes ®-terpineol, 1,8-cineole, L(-)-carvone and (+)-limonene with the uppermost
skin layer, the stratum corneum, and the membrane models of 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-
3-phosphatidylcholine (DPPC) and 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC).
The EPR spectra indicated that the terpenes increase both the partition coe±cient and
the rotational di®usion rate of the spin labels in the stratum corneum membranes whereas
for DMPC and DPPC bilayers were observed similar e®ects only at temperatures below
the liquid-crystalline phase. The EPR parameter associated to probe polarity inside the
membranes showed thermotropic induced changes, suggesting relocations of spin probe,
which were dependent of the membrane phases. While DMPC and DPPC bilayers showed
abrupt changes in the partitioning and rotational correlation time parameters at the phase
transitions, the SC membranes were characterized by slights changes in whole interval of
measured temperatures, presenting the greatest changes or membranes reorganizations in
the temperature range of v50 to v74±C. The results suggest that the terpenes act as spacers
that weaken the hydrogen-bonded network at the polar interface thus °uidizing the stratum
corneum lipids and, in consequence, increase the permeation of small polar molecules across
the membranes.
2 / Os terpenos são uma classe muito promissora de facilitadores de permeação da pele devido aos seus baixos potenciais de irritação na pele. Neste trabalho utilizamos a
espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) do pequeno marcador de
spin di-terc-butil nitróxido (DTBN) que particiona na fase aquosa e hidrocarbônica, para
estudar a interação dos terpenos ®-terpineol, 1,8-cineol, L(-)-carvona e (+)-limoneno com
a camada superior da pele, o estrato córneo, e membranas modelos de 1,2-dimiristoil-sn-
glicero-3-fosfocolina (DMPC) e 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC). Os espectros
de RPE indicaram que os terpenos aumentam o coeficiente de partição e a taxa de difusão
rotacional do marcador de spin nas membranas de estrato córneo, enquanto que para as
bicamadas de DMPC e DPPC o efeito foi semelhante somente nas temperaturas abaixo da
fase líquido-cristalina. O parâmetro de EPR associado µa polaridade do marcador de spin
no interior das membranas mostrou mudanças induzidas termotropicamente, sugerindo que
a posição média da molécula marcada muda com a temperatura e fases das membranas.
Enquanto as bicamadas de DMPC e DPPC mostraram abruptas mudanças nos parâmetros
da partição e do tempo de correlação rotacional com as transições de fase, as membranas
de EC forão caracterizadas por suaves mudanças em todo o intervalo de temperatura medido,
apresentando as maiores mudanças ou reorganizações das membranas na faixa de temperatura
de ~50 a ~74°C. Os resultados sugerem que a terpenos atuando como espaçadores dos
lipídios que compõem as membranas, enfraquecem as redes de ligações de hidrogênio na
interface polar, e isto leva a um aumento da °uidez dos lipídios do estrato córneo e, em
consequência, a uma maior permeação de moléculas polares através das membranas.
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