This thesis is comprised of two parts. The first part describes the synthesis of cyclopentadienyltungsten complexes containing a pendant alkyne group (I), and the subsequent photo-induced intramolecular coordination of the alkyne, forming complexes such as II. Compounds containing intramolecularly coordinated alkynes are rare, and this is the first example using cyclopentadiene as the core ligand. The second part describes the synthesis and structural characterisation of a number of novel metal complexes containing N-heterocyclic carbene ligands, some containing particular functionality for taylored applications. New methods were used to form complexes of rhodium, iridium, silver and gold (eg. III, IV). Structural and spectroscopic properties of the complexes were correlated with electronic characteristics of the ancillary ligands. A number of rhodium and iridium complexes (eg. IV) derived from imidazolium-linked cyclophanes were synthesised and structurally characterised. Complexes of N-heterocyclic carbenes with pendant ionic groups were synthesised, and a preliminary examination of their catalytic activity in water was performed. N-Heterocyclic carbenes complexes containing an electron withdrawing nitro group were synthesised and the effect of the nitro group on metal-ligand bonding was examined.

Thesis (Ph.D.) -- McMaster University, 1999. / Includes bibliographical references (leaves 149-161). Also available via World Wide Web.

O basidiomiceto Cryptococcus neoformans é um fungo saprófita, com ampla distribuição geográfica, que é normalmente isolado de solos que contêm excretas de pombos e detritos vegetais. Apesar de saprófita, o fungo pode infectar e causar doença em uma grande variedade de hospedeiros animais, como mamíferos, aves e insetos. O número de casos de micoses graves, causadas por C. neoformans e por outros gêneros de fungos, tem aumentado em todo o mundo, principalmente devido ao aumento do número de indivíduos imunocomprometidos. Adicionalmente, a emergência de novas espécies de patógenos e a seleção de linhagens tolerantes aos antifúngicos comumente utilizados fazem com que o desenvolvimento de novas estratégias para o controle de fungos seja extremamente desejável. A inativação fotodinâmica de fungos é um método novo e promissor, que pode ser utilizado tanto para o controle de micoses (em animais e em vegetais), como para a eliminação de fungos do ambiente. A fotoinativação de fungos é baseada no uso de fotossensibilizadores que se acumulam ou que são preferencialmente metabolizados pelas células do microrganismo-alvo. A seguir, o fotossensibilizador é exposto à luz visível, que, na presença de oxigênio, inicia processos fotoquímicos que produzem uma série de espécies reativas de oxigênio capazes de matar as células fúngicas sem provocar danos significativos nos tecidos do hospedeiro. Neste trabalho, foram avaliadas as eficácias do azul de metileno (MB) (em solução e em nanoemulsão), da cloro-alumínio ftalocianina (em nanoemulsão) e do complexo nitrosilo de rutênio (em solução) como fotossensibilizadores para a fotoinativação de células melanizadas e não melanizadas de C. neoformans. C. neoformans foi suscetível à fotoinativação pela cloro-alumínio ftalocianina, com uma inativação próxima de 100% quando foi utilizada uma combinação apropriada da concentração do fotossensibilizador e da dose de luz. A completa fotoinativação do fungo pela ftalocianina, em condições compatíveis com a terapia fotodinâmica, abre a perspectiva da utilização desse fotossensibilizador para o tratamento de micoses causadas por C. neoformans. A fotoinativação pelo MB foi apenas parcial e não ocorreu fotoinativação pelo nitrosilo de rutênio. Nenhum dos fotossensibilizadores matou o fungo na ausência da luz. Também foram feitos experimentos para se verificar a influência do tempo de crescimento e da melanização na tolerância de C. neoformans à fotoinativação pelo MB. Houve diferença significativa na tolerância entre diferentes linhagens de C. neoformans. Para a maioria dos tratamentos [linhagens e tempo de crescimento (4, 6 ou 8 dias)], não houve diferença significativa entre a tolerância de células melanizadas e não melanizadas. Também não foi observada diferença na tolerância entre células com idade de 4 a 8 dias. / The basidiomycete Cryptococcus neoformans is a saprophytic worldwide fungus which is normally isolated from soils contaminated with pigeon excreta and plant detritus. Despite a saprophytic existence, the fungus can infect and cause disease in a wide variety of animal hosts such as mammals, birds and insects. Serious infections caused by C. neoformans and by other genera of fungi have emerged all over the world, primarily due to the increased numbers of immunocompromised individuals. Additionally, the emergence of new species and antimycotic-resistant strains of pathogenic fungi makes the development of new fungus-control techniques highly desirable. Photodynamic inactivation of fungi is a new and promising method that can be used to control localized mycoses or kill fungi in the environment. The photodynamic inactivation of fungi is based on the use of a photosensitizer that accumulates in, or preferentially is metabolized by, cells of the target microorganism. The photosensitizer is then exposed to visible light in the presence of oxygen, and this starts photochemical processes that produce a series of reactive oxygen species (ROS) capable of killing the fungal cells without causing significant damage to host tissues. We report here the efficacy of methylene blue (MB) (in solution and in nanoemulsion), chloroaluminum phthalocyanine (in nanoemulsion) and nitrosyl ruthenium complex (in solution) as photosensitizers in photoinactivation of melanized and nonmelanized Cryptococcus neoformans yeast cells. C. neoformans were susceptible to photoinactivation by chloroaluminum phthalocyanine with inactivation close to 100% when the appropriate combination of photosensitizer concentration and light-exposure dose was used. Photoinactivation by MB was only partial and nitrosyl ruthenium complex was ineffective. In the dark, neither photosensitizers inactivated the fungus. Complementary experiments were performed to estimate the effect of the age of the cells and of melanization in the fungus tolerance to photoinactivation by MB. There was a significative difference in the tolerance among strains of C. neoformans. For most of the treatments (strains and time of growth) there was no difference between the tolerance of melanized and nonmelanized cells. There was no difference in the tolerance among 4 to 8-day cells either.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to evaluate the effects of methylene blue (MB) photosensitizer (PS) solubilized in ethanol in antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) as an adjuvant periodontal treatment, at oxidative stress (OS) parameters and vascular behavior in rat model. Besides, investigate greater involvement of angiogenesis at the destruction or healing stages of periodontal disease (PD). One hundred and twenty male adult Wistar rats were divided randomly into five groups. The control groups were negative control (NC) (no PD, n=15) and positive control (PC) (with PD, without any treatment, n=15). The other groups had PD and underwent different types of treatment, such as scaling and root planing (SRP) and irrigation with 1mL of saline solution (SRP, n=30); SRP and aPDT with MB solubilized in water (aPDT I, n=30); SRP and aPDT with MB containing ethanol (aPDT II, n=30). The PD was induced via the installation of a ligature around the mandibular right first molar. After 7 days, the ligature was removed and animals received treatment. At 7, 15 and 30 days, rats were euthanized and the gingival tissue surrounding the induction area was removed for histomorphometric analysis of the number and diameter of blood vessels by staining with hematoxylin and eosin (H&E). The collected blood was centrifuged and the plasma was used to determine lipid peroxidation by quantifying thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), vitamin C (VIT C) and glutathione reduced (GSH) levels. The oxidative status showed higher TBARS levels in PC group in 7, 15 and 30 days, and indicated a protective influence of aPDT II on plasma observed from lower lipid peroxidation. GSH levels were consumed in PC, aPDT I and aPDT II groups throughout the experiment. Furthermore, aPDT II also increased antioxidant defenses in plasma: i) higher levels of GSH, and ii) increased levels of VIT C. Interestingly, the VIT C plasmatic levels were restored in the aPDT II group in the 30th experimental day. Histomorphometric findings in 7 days showed that treated groups (SRP, aPDT I and aPDT II) showed higher number of blood vessels, and the aPDT II group showed the highest values among them. From these results, aPDT modifies PD course, reducing oxidative systemic damage and stimulating the antioxidant defense system, thus protecting the areas closely affected by PD in rats. Moreover, was observed a relationship between increased expression of angiogenesis and repair stage of the PD. In summary, we suggest that the aPDT with MB solubilized in ethanol provides better therapeutic responses in periodontal treatment. / O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do fotossensibilizador (Fs) azul de metileno (AM) solubilizado em etanol na terapia fotodinâmica antimicrobiana (TFDa) como um tratamento periodontal adjuvante, sob parâmetros de estresse oxidativo (EO) e de comportamento vascular em modelo de rato. Bem como, investigar o maior envolvimento da angiogênese no estágio de avanço ou reparo da doença periodontal (DP). Cento e vinte ratos Wistar adultos machos foram randomizados e divididos em cinco grupos. Os grupos controles eram controle negativo (CN) (sem DP, n = 15) e controle positivo (CP) (com DP, sem qualquer tratamento, n = 15). Os demais grupos apresentavam DP e foram submetidos a diferentes tipos de tratamentos, como raspagem e alisamento radicular (RAR) e irrigação com 1 mL de solução salina (RAR, n = 30); RAR e TFDa com AM solubilizado em água (TFDa I, n = 30); RAR e TFDa com AM contendo etanol (TFDa II, n = 30). A DP foi induzida através da colocação de uma ligadura ao redor do primeiro molar inferior direito. Após 7 dias, a ligadura foi removida e os animais receberam tratamento. Aos 7, 15 e 30 dias, os ratos foram eutanasiados e o tecido gengival circundante à área de indução foi removido para análise histomorfométrica do número e diâmetro dos vasos sanguíneos através da coloração com Hematoxilina e Eosina (HE). O sangue recolhido foi centrifugado e o plasma foi utilizado para determinar os níveis de peroxidação lipídica mensurados pelas substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), vitamina C (VIT C) e glutationa reduzida (GSH). O status oxidativo demostrou maiores níveis de TBARS no grupo CP em 7, 15 e 30 dias, e indicou uma influência protetora da TFDa II no plasma observada a partir de menor peroxidação lipídica. Níveis de GSH foram consumidos nos grupos CP, TFDa I e TFDa II durante o experimento. Ainda, TFDa II também aumentou as defesas antioxidantes no plasma: a) níveis mais elevados de GSH, e b) aumento dos níveis de VIT C. Interessantemente, os níveis plasmáticos de VIT C foram restaurados no grupo TFDa II no trigésimo dia experimental. Os achados histomorfométricos mostraram em 7 dias que os grupos tratados (RAR, TFDa I e TFDa II) apresentaram elevado número de vasos sanguíneos, e o grupo TFDa II apresentou os maiores valores entre eles. A partir destes resultados, fica evidente que TFDa modifica a DP, reduzindo o dano oxidativo sistêmico, e estimula o sistema de defesa antioxidante, protegendo, assim, as zonas afetadas intimamente pela DP em ratos. Além disso, foi observado uma relação entre a maior expressão da angiogênese e o estágio de reparo da DP. Em síntese, sugerimos que a TFDa com AM solubilizado em etanol proporciona melhores respostas terapêuticas no tratamento periodontal.

The persistence of microorganisms in the root canal system after chemical-mechanical preparation plays an important role in the success rate of endodontic treatment. Photodynamic Therapy in endodontics appeared to be a supplement to the disinfection of root canals aiming resolve this persistence. When questioning what the actual antibacterial effect of this treatment in clinical endodontics, we face numerous formulations and concentrations of the photosensitizer used, as well as numerous methodologies to test its antimicrobial activity, offering confusing and inconclusive results. The aim of this study was to evaluate the in vitro antibacterial activity against two strains of Enterococcus faecalis ATCCs 29212 and 51299, of the methylene blue photosensitizer (PS) in different formulations and concentrations cited in the literature. The method used to evaluate the antibacterial activity of the photosensitizer was the microdilution to determine the minimum inhibitory concentration. The 18 test substances, in the literature, were left in contact for five minutes in each well and then followed by the application of the laser (660 nm, Kondortech®, São Carlos, SP, Brazil) for three minutes. The tests were performed according to the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI 2013). After the incubation period at 35 ± 2 ° C 18-24hs, read visually observing the bacterial growth and is considered where the inhibitory substances were wells without turbidity and / or deposition of sediments at the bottom was carried out. Dissolved in a mixture of 2% chlorhexidine and H₂O₂ (substance 15), and a mixture of glycerol, ethanol, water, hydrogen peroxide and Triton X100 detergent (substance 10) PS inhibited the growth of Enterococcus faecalis resistant microorganism 29212. For the addition of these the mixture PS glycerol, ethanol, and water (substance 13) also showed an inhibitory power. No concentration of methylene blue dissolved in water (300 to 7.5 μmol / L) had able to inhibit the growth of the strains analyzed. Given the literature reviewed and the results of the study to predict the efficacy of PDT against microorganism problem in endodontics, a standardization of the optimal formulation of PS, its contact time and also of important laser parameters is still necessary, as full power , creep and irradiation time. / A permanência dos microrganismos no sistema de canais radiculares após o preparo químico-mecânico desempenha um importante papel na taxa de sucesso do tratamento endodôntico. A Terapia Fotodinâmica surgiu na endodontia para ser um suplemento à desinfecção dos canais radiculares visando dirimir essa persistência. Ao questionarmos qual o real efeito antibacteriano desse tratamento na clínica de endodontia, nos deparamos com inúmeras formulações e concentrações usadas do fotossensibilizador, bem como inúmeras metodologias para testar sua atividade antimicrobiana, oferecendo resultados confusos e não conclusivos. O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro a atividade antibacteriana, frente a duas cepas de Enterococcus faecalis ATCCs 29212 e 51299, do agente fotossensibilizador (FS) azul de metileno em diferentes concentrações e formulações citadas na literatura. O método empregado para avaliar a atividade antibacteriana do fotossensibilizador foi a microdiluição em caldo com a determinação da concentração inibitória mínima. As 18 substâncias-teste, citadas na literatura, foram deixadas em contato por cinco minutos em cada poço e então, seguiu-se a aplicação do laser (660nm, Kondortech®, São Carlos, SP, Brazil) por três minutos. Os testes foram realizados de acordo com o Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI 2013). Após o período de incubação de 18-24hs a 35±2ºC, foi realizada a leitura visual observando o crescimento bacteriano, sendo consideradas inibitórias as substâncias onde os poços estavam sem turbidez e/ou depósito de sedimentos no fundo. O FS dissolvido numa mistura de H₂O₂ e clorexidina 2% (substância 15) e numa mistura de glicerol, etanol, água, peróxido de hidrogênio e detergente Triton X100 (substância 10) inibiram o crescimento do Enterococcus faecalis 29212. Para o microrganismo resistente além destas, a mistura do FS em glicerol, etanol e água (substância 13) também apresentou poder inibitório. Nenhuma concentração de azul de metileno dissolvido em água (300 a 7,5 μmol/L) apresentou poder de inibir o crescimento das cepas estudadas. Diante da literatura pesquisada e dos resultados do estudo, para predizer a eficácia da TFD frente ao microrganismo problema na endodontia, ainda é necessário uma padronização da formulação ideal do FS, seu tempo de contato e ainda, de parâmetros importantes do laser, como potência total, fluência e tempo de irradiação.

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A maior tolerância aos antibióticos observada nos biofilmes baseia-se principalmente na proteção das bactérias pela matriz polimérica extracelular autoproduzida, e nos diversos fenótipos de crescimento encontrados na estrutura, que podem ser refratários à ação os fármacos convencionais. Nesse cenário de crescente e disseminada resistência a antimicrobianos, a busca por novos fármacos e terapias alternativas se tornou crucial, especialmente aqueles que sejam capazes de eliminar os microrganismos resistentes, impedir o desenvolvimento de novas formas de resistência, e serem ativos contra biofilmes. A terapia fotodinâmica antimicrobiana (aPDT, do inglês antimicrobial photodynamic therapy) e os peptídeos antimicrobianos (PAM) ganham destaque nesse contexto, em especial para o tratamento de infecções localizadas. Entretanto, ambas as abordagens apresentam limitações terapêuticas quando empregadas individualmente. Dessa forma, este trabalho teve por objetivo estudar os efeitos e mecanismos da combinação dos PAMs aureína 1.2 (AU) e seu dímero (AU)2K com a aPDT mediada pelos fotossensibilizadores (FS) azul de metileno (AM), clorina-e6 (Ce6) ou curcumina (CUR), usando como modelo a bactéria Enterococcus faecalis, em fase planctônica e biofilme. O dímero (AU)2K não apresentou atividade antibacteriana em fase planctônica, sendo a parte inicial do estudo conduzida, então, apenas com o monômero. Os resultados mostram que a combinação da aPDT com AU se provou capaz de eliminar E. faecalis, in vitro, com baixas concentrações de FS e peptídeo e menores doses de luz, em comparação às monoterapias. O efeito sinérgico foi observado apenas quando a AU foi associada à aPDT mediada por AM ou Ce6, não sendo encontrada vantagem na terapia combinada quando o FS era CUR, revelando um mecanismo dependente do FS. O efeito sinérgico entre AU e AM-PDT foi resultado de uma maior penetração do FS na bactéria em presença do peptídeo, ao passo que o efeito sinérgico entre AU e Ce6-PDT se deu por uma interação entre as moléculas que levou a uma maior instabilidade da membrana plasmática. O tratamento combinado também foi eficaz contra diferentes cepas, incluindo a eliminação completa de uma cepa de Enterococcus faecium resistente à vancomicina, um resultado sem precedentes. O protocolo de terapia combinada foi testado quanto à sua capacidade de inibir a formação de biofilme de E. faecalis. Embora não apresente atividade contra bactérias em fase planctônica, o dímero (AU)2K foi incluído nos estudos com biofilmes, mostrando alta capacidade de impedir a fase inicial do desenvolvimento dos biofilmes, tanto sozinho quanto combinado à aPDT. O monômero (AU) também apresentou atividade significativa para impedir que E. faecalis forme biofilme, particularmente quando combinado à Ce6-PDT. Outras espécies bacterianas também foram avaliadas, sendo os protocolos de combinação capazes de impedir a formação de biofilme por todas elas de forma significativa. Tomados em conjunto, os resultados obtidos neste estudo revelam que a combinação de aPDT com um PAM pode provocar a morte bacteriana com concentrações mínimas de FS e PAM e baixas doses de luz, o que, por sua vez, minimizaria os efeitos adversos no tecido do hospedeiro. Além disso, a capacidade de inibir a formação de biofilme por parte dessa abordagem demonstra seu potencial para impedir o estabelecimento de infecções crônicas, fortemente relacionadas a biofilmes microbianos. Essa abordagem sinérgica tem o potencial de eliminar infecções localizadas e, ao mesmo tempo, minimizar o uso de antimicrobianos sistêmicos e impedir o desenvolvimento de novos perfis de resistência. / In the past few years, the World Health Organization has been warning that the post-antibiotic era is an increasingly real threat. In addition to the individual resistance of bacterial cells, they may be even more tolerant to antimicrobial agents by growing in biofilms. The higher tolerance to antibiotics observed in biofilms is mainly based on the protection of bacteria by the self-produced extracellular polymeric matrix, and in the various growth phenotypes found in the structure, which may be refractory to the action of conventional drugs. In this scenario of increasing and widespread antimicrobial resistance, the search for new drugs and alternative therapies has become crucial, especially for those that are capable of eliminating resistant microorganisms, preventing the development of new forms of resistance, and are active against biofilms. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) and antimicrobial peptides (AMP) are highlighted in this context, especially for the treatment of localized infections. However, both approaches have therapeutic limitations when used individually. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effects and mechanisms of the combination of the AMPs aurein 1.2 (AU) and its dimer (AU)2K with aPDT mediated by the photosensitizers (PS) methylene blue (MB), chlorine-e6 (Ce6) or curcumin CUR), using the bacteria Enterococcus faecalis as a model, in planktonic phase and biofilm. The dimer (AU)2K did not present antibacterial activity in planktonic phase, so the initial part of the study was conducted only with the monomer. The results show that the combination of aPDT with AU proved to be able to eliminate E. faecalis, in vitro, with low concentrations of PS and peptide and lower light doses, compared to the monotherapies. The synergistic effect was observed only when AU was associated with MB or Ce6-mediated aPDT, and no advantage was found in the combination therapy when the PS was CUR, revealing a PS-dependent mechanism. The synergistic effect between AU and MB-PDT was a result of a greater penetration of the PS in the bacterium in the presence of the peptide, whereas the synergistic effect between AU and Ce6-PDT was due to an interaction between the molecules that led to greater instability of the plasmatic membrane. The combination treatment was also effective against different strains, including a complete elimination of a strain of vancomycin-resistant Enterococcus faecium, an unprecedented result. The combination therapy protocol was tested for its ability to inhibit E. faecalis biofilm formation. Although it did not present activity against planktonic bacteria, the (AU)2K dimer was included in the biofilm studies, showing high capacity to prevent the initial phase of biofilm development, both alone and combined with aPDT. The monomer AU also showed significant activity to prevent E. faecalis from forming biofilm, particularly when combined with Ce6-PDT. Other bacterial species were also evaluated, and the combination protocols were able to prevent biofilm formation by all of them in a significant way. Taken together, the results obtained in this study reveal that the combination of aPDT with an AMP can lead to bacterial death with minimal concentrations of PS and AMP and low light doses, which in turn would minimize adverse effects on host tissue. In addition, the ability of this approach in inhibiting the formation of biofilms reveals its potential to prevent the establishment of chronic infections, strongly related to microbial biofilms. This synergistic approach has the potential to resolve localized infections while minimizing the use of systemic antimicrobials and preventing the development of new resistance profiles. / 2014/24581-5 / 2016/18378-8

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma modalidade terapêutica promissora que tem mostrado resultados clínicos efetivos, a lém de custo benefício favorável ao sistema de saúde. Embora a TFD esteja associada à indução de morte celular por necrose e, ou apoptose, pesquisas recentes comprovam a ativação da autofagia. Visando entender a relação entre a quantidade de espécies reativas de oxigênio (EROs), produzidas após fotoativação dos fotossensibilizadores (FSs), com a indução de morte autofágica, foram utilizados os FSs fenotiazínicos estruturalmente semelhantes, azul de metileno (MB) e 1,9-dimetil azul de metileno (DMMB); as linhagens celulares HeLa e HaCat, como modelos biológicos e LEDs emitindo em 633 nm, como fonte luminosa. Os ensaios de viabilidade em função da dose de luz e da concentração dos FSs verificaram que o aumento de morte celular está diretamente relacionado ao aumento da concentração e ao aumento da dose de luz, para ambos FSs. Verificou-se que nas condições de IC50 a concentração do DMMB (10 nmol/L) é menor que a do MB (2,0 µmol/L) em duas ordens de grandeza, e essa diferença também se reflete no grau de desbalanço oxidativo gerado após fotossensibilização. Foi verificado que para o MB, a elevada geração de EROs está fortemente correlacionada com a perda de viabilidade, enquanto que para o DMMB essa correlação é fraca, uma vez que há perda de sobrevida sem grandes gerações de EROs. No entanto, a diminuição de sobrevida causada pelo DMMB se correlaciona forte e significativamente ao aumento da autofagia, indicando ocorrência de morte celular autofágica tanto em células HaCaT quanto em células HeLa. As análises de dano em organelas indicaram que ambos FSs, após serem fotoativados, causam danos em lisossomas e em mitocôndrias de células HaCaT. E confirmou-se, por ensaio de localização subcelular, que ambos FSs estão nessas organelas. Uma vez que a localização subcelular do FS influencia no mecanismo de morte celular foto desenvolvido, verificou-se que o MB nas mesmas concentrações nanomolares do DMMB não induz autofagia, pois o mesmo encontra-se fotoquimicamente inativo nas mitocôndrias, devido à redução pelas coenzimas presentes nesta organela. O DMMB possui um potencial de redução menor que o MB, o que impede a redução deste FS nas mitocôndrias, e, mesmo em baixas concentrações, o DMMB é capaz de comprometer a integridade de mitocôndrias e lisossomas, e induz ir autofagia como um mecanismo de morte celular. As condições em que o MB não se encontra totalmente reduzido no ambiente celular são em concentrações mais elevadas, nas quais a geração do nível de estresse oxidativo é maior e não se observa resposta autofágica após fotossensibilização. Esses resultados mostram que a eficiência de morte celular causada por TFD não está necessariamente relacionada ao nível de estresse oxidativo gerado, uma vez que o DMMB induziu estresse oxidativo em menor extensão do que MB e, no entanto, induziu morte celular em maior extensão. Confirmou-se o conceito de que, fotossensibilizadores mais eficazes para a TFD devem resultar da melhoria na especificidade das reações de fotossensibilização nos alvos celulares e não apenas em melhoria na eficiência de geração de ERO. / Photodynamic Therapy (PDT) is a promising therapeutic modality that has shown effective clinical outcomes and benefits in terms of costs to the national health system. Although PDT is associated with induction of cell death by necrosis or apoptosis, recent data suggest the activation of autophagy. In order to understand the relationship between reactive oxygen species (ROS), generated after light activation of photosensitizers (PSs), and the autophagic cell death induction, we have used two phenothiazines with similar structure - methylene blue (MB) and 1,9-dimethyl methylene blue (DMMB); HaCaT and HeLa cells were used as biological models and LEDs emitting at 633 nm were used as light source. Cell viability assays as function of light dose and PS concentration showed that the increase in cell death was directly proportional to the PS concentration and light dose, to the both PSs. At IC50 was verified that DMMB concentration (10 nmol/L) is lower than MB concentration (2,0 µmol/L) in two order of magnitude, and this difference is reflected in degree of oxidative stress promoted by photosensitizers . Only for MB the amount of detected ROS is highly correlated with loss of cell viability, while for DMMB this correlation is weak, because there is loss of viability without large generation of ROS. Nevertheless, the viability decreased for DMMB is highly correlated with the increase of autophagy, indicating occurrence of autophagic cell death in both HaCaT cells and in HeLa cells. The analyses of damaged cell organelles indicated that both PSs, after be photoactivated, induce lysosomal and mithochondrial damage in HaCaT cells. And the subcellular localization assay confirmed that DMMB and MB are localized in these organelles. Because the subcellular localization of PSs influences cell death mechanisms, this research identified that MB, in the same nanomolar concentration of DMMB, does not induce autophagy, because it is photochemically inactive in mitochondria due the reducing coenzymes present in this organelle. DMMB has a lower reduction potential than MB, which hinders PS reduction in mitochondria, and possibly generate a mild oxidative stress that compromise the integrity of mitochondria and lysosomes, and justify autophagy induction as a cell death mechanism. The conditions that MB is not fully reduced in the cellular environment are at higher concentrations, in which was detected high level of oxidative stress and autophagic cell death was not observed after photosensitization. These results show that the efficiency of cell death induced by PDT is not necessarily related with oxidative stress level, since the oxidative stress induced by DMMB was lesser than by MB, however, the cell death was greater. This research confirms the concept that more effective photosensitizers for PDT means greater specificity of photosensitization reactions, and not only improvement of the efficiency of ROS generation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, rice husk and its modifications were investigated as methylene blue adsorbents, using discontinuous (batch) and continuous (fixed bed) adsorption operations. The rice husk was modified through alternative treatments like; supercritical extraction with CO2, assisted ultrasound and sodium hydroxide attacks. The adsorbents were characterized through Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). For the batch adsorption, Langmuir and Hill models were used to describe the isotherms. From the thermodynamic perspective the adsorption was spontaneous and the adsorption capacity increases with the temperature increase. The fixed bed adsorption was optimized and adsorbents were applied in the optimal condition, then dynamic models (Thomas, BDST, Yoon-Nelson) were fitted to the experimental data to represent the breakthrough curve. In general it was found that the treatments enhanced the adsorption capacity for both process. For the batch process a pattern indicating that the NaOH rice husk (65.0 ±0.4 mg g-1) was superior to UA (58.7 ±2,1 mg g-1), SCO2 (56.4 ±0.6 mg g-1) and raw rice husk (52.2 ±1.3 mg g-1) was observed. For the fixed, the same behavior was found. The breakthrough time for the optimal conditions were 109, 240, 155 and 385 min for raw rice husk, rice husk treated with assisted ultrasound, supercritical CO2 and NaOH respectively. / Neste trabalho foi o investigado o uso casca de arroz e suas modificações como adsorvente do corante azul de metileno, em operações descontinua (batelada) e continua (leito fixo). A casca de arroz foi modificada utilizando tratamentos alternativos como: a extração supercrítica com CO2, ultrassom assistido e ataque com hidróxido de sódio. Estes materiais foram caracterizados através de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIV), difração de raios-X (DRX), microscopia de varredura eletrônica (MEV) e espectroscopia de raios-X por dispersão em energia (EDS). Na adsorção em batelada, os modelos de Langmuir e Hill mostraram que a adsorção foi espontânea e que, para todos os adsorventes, a capacidade de adsorção aumentou conforme o aumento da temperatura. Para a adsorção em leito fixo foi realizada uma otimização e aplicação dos adsorventes no ponto ótimo. Foram aplicados os modelos dinâmicos (Thomas, tempo de serviço de leito, Yoon-Nelson) a fim de descrever a curva de ruptura. No geral foi possível constatar que os tratamentos utilizados melhoraram a capacidade de adsorção para ambas as operações. Para a batelada, verificou-se que a capacidade de adsorção foi na seguinte ordem: casca de arroz modificada com NaOH (65.0 ±0,4 mg g-1) > Ultrassom (58.7±2,1 mg g-1) > CO2 supercrítico (56.4±0,6 mg g-1) > casca de arroz in natura (52.2 ±1.3 mg g-1). No leito fixo o mesmo comportamento foi encontrado. O tempo de ruptura foi de 109, 240, 155 e 385 min, para casca de arroz in natura, casca de arroz tratada ultrassom assistido, CO2 supercrítico e NaOH respectivamente.

Formulations of Methylene Blue (MB) and toluidine blue (TB) with ethanol or oxygen carrier were evaluated for antimicrobial effect on Pseudomonas aeruginosa biofilms. Formulations photoactivated had photosensitizers (Ps) (250 μM) diluted in PBS (pH 5.6 - sodium acetate / acetic acid), 10% ethanol (buffer:ethanol 90:10), 20% ethanol (buffer:ethanol 80:20) and perfluordecalin emulsion, buffer and triton-X100 (60: 35: 5). The controls were biofilms untreated and without photoactivation. The production of singlet oxygen was measured by photo-oxidation of 1,3-difenilisobenzofuran.The data of photo-oxidation and CFU (log10) were evaluated by One-Way ANOVA and post hoc Tukey and Dunnett, respectively. Student t-test assessed differences between the Ps in the same formulation. MB showed higher singlet-oxygen production. Buffer or etanol 10% hadn´t antimicrobial effect. Ethanol 20% reduced the bacterial viability (1.2 log10, p = 0.009). The lower mean CFU were observed with MB and ethanol 10% (P = 0.052; reduction of 2.18 log10) and 20% (P = 0.053; reduction of 2.18 log10). Microbial reductions in water MB and TB were 1.13 log10 and 1.10 log10, respectively. With carredor reductions were 1.74 and 1.70 for MB and TB, respectively. MB formulations containing ethanol are comparable to some antibiotics in treating P. aeruginosa biofilms in vitro. / Formulações de Azul de Metileno (AM) e Azul de Toluidina (AT) contendo etanol ou carreador de oxigênio foram avaliadas quanto ao efeito antimicrobiano em biofilmes de Pseudomonas aeruginosa. Formulações fotoativadas continham os fotossensibilizados (Fs) (250 μM) diluídos em água tamponada (pH 5,6 - acetato de sódio/ácido acético), etanol 10% (tampão:álcool etílico 90:10), etanol 20% (tampão:álcool etílico 80:20) e emulsão com perfluordecaleno, tampão e triton-X100 (60:35:5). Biofilmes sem tratamento e expostos ao tampão, etanol 10% e 20% sem fotoativação foram avaliados como controles. A produção de oxigênio singleto dos Fs foi mensurada por meio da foto-oxidação do 1,3-difenilisobenzofuran. Os dados de foto-oxidação e UFC (log10) foram avaliados por One-Way ANOVA e post hoc Tukey e Dunnett, respectivamente. Teste t-Student avaliou diferenças entre os Fs na mesma formulação. AM apresentou maior produção do oxigênio-singleto. Tampão ou etanol 10% não tiveram efeito antimicrobiano. Etanol 20% reduziu signficativamente a viabilidade bacteriana (1,2 log10, P=0,009). As menores médias de UFC log10 foram observadas com AM e etanol 10% (P=0,052; redução de 2,18 log10) e 20% (P=0,053; redução de 2,18 log10). Reduções microbianas do AM e AT em água foram de 1,13 log10 e 1,10 log10, respectivamente. Com o carredor as reduções foram de 1,74 e 1,70 para AM e AT, respectivamente. Formulações de AM contendo etanol são comparáveis a alguns antibióticos no tratamento de biofilmes de P. aeruginosa in vitro.

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.