As antocianinas compreendem o maior conjunto de pigmentos solúveis em água do reino vegetal. A absorção da luz por estes compostos, responsáveis pelas cores vermelha, azul e roxa da maioria das frutas e flores, é produto de combinações de vários fatores, como o número de substituintes, a presença ou não de outras moléculas capazes de estabilizar a cor (“co-pigmentos"), o pH local do meio e a natureza do microambiente em que a antocianina se encontra. A reatividade química e fotoquímica das antocianinas já é relativamente complexa em solução aquosa na ausência de micelas, onde cada um dos processos químicos e fotoquímicos ocorre numa faixa de tempo distinta. Uma forma de se diminuir o número de espécies em solução é o emprego de antocianinas sintéticas com estruturas simplificadas, conhecidas como sais de flavílio, cuja variação no número, posição e tipo químico de substituinte permite um certo controle sobre as frações molares das espécies. Neste estudo procurou-se compreender os processos que regem o equilíbrio ácido-base e a hidratação do cátion flavílio em ambiente micelar. Estes dois processos exercem um papel central na estabilização da cor em antocianinas. Foram utilizados três sais de flavílio: o 4-carboxi-7-hidroxi-4\'-metoxiflavílio (CHMF), o 2-fenilbenzopirílio e o 4\'-metoxiflavílio. Os dois grupos ionizáveis do CHMF possuem pKas distintos (pKa1 = 0,73; pKa2 = 4,84), cujas dinâmicas de protonação/desprotonação são influenciadas pelas micelas de SDS de modos diferentes. O cátion é estabilizado preferencialmente pelas micelas aniônicas em relação ao zwitterion (pKa1SDS = 2,77), que por sua vez é mais favorecido que a base quinonoidal (pKa2SDS = 5,64). A estabilização do cátion está relacionada com as fortes interações eletrostáticas entre a espécie e a micela carregada negativamente. A base quinonoidal, que no caso específico do CHMF tem carga negativa, é desfavorecida em relação ao zwitterion. Adicionalmente, em SDS praticamente não se observa hidrólise da espécie zwitteriônica. Com relação ao 2-fenilbenzopirílio (pKw = 3,01) e o 4\'-metoxiflavílio (pKw = 4,47), a primeira observação feita é que a inclusão do grupo metoxi na posição C4\' estabiliza o cátion flavílio, diminuindo a extensão da hidrólise por meio de transferência de carga para o anel central. O efeito de estabilização do cátion pelo ambiente micelar, verificado pelo aumento do pKw, é mais pronunciado no 2-fenilbenzopirílio (pKwSDS = 4,73) do que no 4\'-metoxiflavílio (pKwSDS = 5,05). Os processos cinéticos mostram que a reação de hidratação (kw) do flavílio sem substituintes diminui 65 vezes em SDS, enquanto que a reação no sentido inverso se mantém dentro da mesma ordem de magnitude. Já no caso do 4\'-metoxiflavílio, foi verificado que ambas as constantes de velocidade aumentam, mas a constante de desidratação do hemicetal (k-w), que depende da concentração de prótons, é a mais afetada, aumentando cerca de 15 vezes. Este fato é um indicativo de que o pH na interface micelar é o fator de estabilização do cátion do 4\'-metoxiflavílio. Adicionalmente foram feitos cálculos computacionais de transições eletrônicas, pKa e potenciais de redução em nível ab initio para um conjunto cátions flavílios e respectivas bases quinonoidais. Os valores de pKa calculados apresentaram um desvio médio de +/- 0,5 unidade de pKa. / Anthocyanins comprise the major water-soluble pigment group in the Plant Kingdom. Light absorption by these compounds is responsible for the diverse colors in many flowers and fruits and can be modulated by phenomena such as self-association of flavylium cations or anhydrobases, copigmentation with other polyphenols and flavonoids, complexation with metal ions, incorporation of anthocyanins into microaggregates like micelles and the pH of the medium. The chemical and photochemical reactivity of anthocyanins is quite complex in aqueous solution and each process occurs in a different time range. The use of structurally simplified synthetic flavylium salts permits a certain control over the mole fractions of the various species in solution. In this study we used the synthetic flavylium ions 4-carboxy-7-hydroxy-4\'-methoxyflavylium (CHMF), 2-phenylbenzopyrylium and 4´-methoxyflavylium to investigate the main processes that influence the acid-base equilibrium and hydration of the flavylium cation in micellar environments. Such reactions play a central role in color stabilization of anthocyanins. CHMF has two ionizable groups with distinct pKas (pKa1 = 0,73; pKa2 = 4,84), and the protonation/deprotonation dynamics of these groups are affected differently by SDS micelles. The results show that SDS micelles stabilize the cationic form rather than the zwitterion (pKa1SDS = 2,77), which is favored relative to the quinonoidal base (pKa2SDS = 5,64). The preferential stabilization of the cation is related to electrostatic interactions of this form with the anionic micelle. The quinonoidal base, which in the specific case of CHMF is an anion, is disfavored relative to the zwitterion. In addition, the hydrolysis of the zwitterionic form is substantially reduced in micellar SDS solutions. The comparison of 2-phenylbenzopyrylium (pKw = 3,01) and 4´-methoxyflavylium (pKw = 4,47) shows that the methoxy group at the C4´ position stabilizes the cationic form, reducing the hydration by charge transfer to the central ring. The stabilization of the cationic form by the micellar environment, which is reflected in the increase of the pKw, is more pronounced for the 2-phenylbenzopyrylium cation (pKwSDS = 4,73) than for 4´-methoxyflavylium (pKwSDS = 5,05). Kinetic studies of the 2-phenylbenzopyrylium ion in SDS indicate a 65-fold reduction in the hydration rate constant (kw), while the inverse reaction has the same magnitude as in water. In the case of the 4´-methoxyflavylium ion, both rate constants associated with the equilibrium between the flavylium cation and hemicetal increased. However, the [H+]-dependent rate constant for dehydration of the hemicetal is affected to a greater extent, increasing about 15 fold, indicating stabilization of the 4\'-methoxyflavylium cation by the micellar interface. Finally, computational calculations were performed at the ab initio level for several flavylium cations and anhydrobases to estimate the electronic transitions, pKa and reduction potentials. The quality of the calculated pKa results were compared with experimental data and the mean absolute deviation is +/- 0.5 pKa unit.

Hidrogéis (redes poliméricas tridimensionais capazes de absorver grandes quantidades de água) micro e nanoestruturados têm grande potencial como biomateriais em aplicações tais como dispositivos de liberação de fármacos e agentes embólicos. Neste trabalho foram estudadas técnicas de produção desses hidrogéis micro e nanoestruturados à base de poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP), a partir da reticulação do polímero através de reações de Fenton, foto-Fenton e fotólise direta. Microgéis de PVP foram obtidos a partir da reticulação de esferas obtidas por eletropulverização ou de gotículas de solução aquosa do polímero em emulsão a/o. No primeiro caso, obtiveram-se partículas que, quando reticuladas com a reação de Fenton durante o processo de eletropulverização, apresentaram formato indefinido. No segundo caso, foram obtidas microesferas de PVP, tanto pela reticulação com a reação de Fenton, obtendo-se partículas menores da - ordem de 1 µm - como com a reação de foto-Fenton, que gerou partículas maiores de - 34 µm. Hidrogéis sub-micrométricos foram obtidos a partir da formatação em vesículas de lecitina e reticulados por meio da reação de foto-Fenton. Essas vesículas foram capazes de encapsular grande quantidade de polímero, mesmo sendo este de alta massa molar média. Os hidrogéis sintetizados apresentam estreita distribuição de diâmetro, porém sem forma definida e com baixo índice de intumescimento. Por fim, nanogéis (nanopartículas de hidrogéis) foram obtidos da reticulação de PVP com a reação de Fenton (Fe2+ na presença de H2O2), utilizando como sistema formatador o interior aquoso de micelas reversas de CTAB. Os nanogéis assim formados são esféricos e apresentam propriedades interessantes, como fator de intumescimento de até 6000, inédito na literatura, que os colocam na categoria de hidrogéis superabsorventes. Além disso, o intumescimento é passível de controle tanto pela remoção dos íons Fe3+ complexados, como pela acidez e composição iônica do meio. Durante o desenvolvimento da síntese dos nanogéis foi possível estudar a influência do Fe3+ na estruturação da solução polimérica e do hidrogel. Além disso, a cinética da reticulação do polímero dentro das micelas e uma comparação entre dois sistemas micelares diferentes na formatação do nanogel foram analisados. A análise do produto também permitiu constatar a baixa toxicidade do material obtido com testes in vitro utilizando macrófagos e fibroblastos. / Micro and nanostructured hydrogels (three-dimensional polymeric networks capable of absorbing large amounts of water) have great potential as biomaterials in applications such as drug delivery devices and embolic agents. In this work techniques to produce micro and nanostructured hydrogels from poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) were studied from various crosslinking reactions like Fenton, photo-Fenton and direct photolysis. PVP microgels were obtained from crosslinking of polymer spheres obtained by electrospraying a polymer solution or from droplets of aqueous polymer solution in w/o emulsion. In the first case, particles were obtained that, when crosslinked with the Fenton reaction, showed undefined morphology. In the second case, spherical PVP hydrogel microparticles were obtained, which were formed by crosslinking with Fenton reaction, resulting in smaller particles - about 1µm - while with photo-Fenton reaction it generated larger particles - about 34 µm. Sub-micrometric hydrogels were obtained from lecithin vesicles as formatting system through crosslinking with photo-Fenton reaction. These vesicles were able to encapsulate large amounts of polymer, in spite of its high average molecular weight. Hydrogels synthesized by this method are formless, with narrow diameter distribution and low swelling properties. Finally, nanogels (hydrogel nanoparticles) were obtained from crosslinking of PVP by the Fenton reaction (Fe2+ in presence of H2O2), using aqueous pool of CTAB reverse micelles as formatting system. The thus formed nanogels are spherical and present interesting properties such as swelling ratio of 6000, a level unreported in literature, which classifies them as superabsorbent hydrogels. Moreover, the swelling is susceptible to control either by the removal of complexed Fe3+ ions or by acidity and ionic composition of the medium. During the nanogels synthesis development, the influence of Fe3+ in the arrangement of the polymer solution and of the hydrogel was studied. Morever, the polymer crosslinking kinetics inside the micelles and a comparison between two different micellar systems in formatting of nanogel were analyzed. The product analysis also revealed low toxicity of the obtained material by in vitro experiments using macrophages and fibroblasts.

A doença de Chagas e as leishmanioses são doenças endêmicas tropicais, que afetam milhões de pessoas, especialmente em países subdesenvolvidos, e são responsáveis por série de implicações médicas, sociais e econômicas. Seus agentes etiológicos são protozoários pertencentes à ordem Kinetoplastida, os quais provocam várias manifestações clínicas, dependendo do tipo de protozoário infectante, da imunidade do hospedeiro e da progressão destas infecções. Atualmente, os principais problemas relacionados a estas parasitoses são a carência de fármacos eficazes, a elevada toxicidade dos fármacos disponíveis na terapêutica, bem como o crescente número de casos de resistência. Neste contexto, a busca por novos e melhores quimioterápicos contra essas doenças é urgente. A latenciação é um dos processos que podem ser utilizados com vistas a esse objetivo. Por meio desse processo, o uso de micelas poliméricas como transportadoras de fármacos com a finalidade de prolongar a ação e, consequentemente, diminuir a toxicidade do fármaco, tem sido crescente. Ademais, é possível dirigir a ação dessas formas de transporte por meio de fármacos dirigidos. Face ao exposto, o presente trabalho teve por objetivo a síntese fármacos dirigidos formadores de micelas dos compostos bioativos helenalina e hidroximetilnitrofural, os quais apresentam atividade tripanomicida e leishmanicida. Pretende-se, assim, promover a liberação controlada e a consequente diminuição da toxicidade destes compostos, bem como melhorar suas características físico-químicas. A ação destes compostos será dirigida para macrófagos, no interior dos quais se encontram os parasitos, através da ligação do tiomanosídio como grupo diretor das micelas. / Chagas disease and leishmaniasis are endemic tropical diseases affecting millions of people, especially in underdeveloped countries, being responsible and they are responsible for relevant medical, social and economic matters. Etiological agents for both diseases are protozoa belonging to the Kinetoplastidae order, which cause various clinical manifestations depending on the type of protozoa infecting, the host immunity and the progression of the infection. Currently, the main problems with these parasitic diseases are the lack of effective drugs, the high toxicity of available drugs for their treatment and the growing number of cases of resistance. In this context, the search for new and better chemotherapeutic agents against those diseases is urgent. Latentiation is one of the molecular modification processes that can be used with the aim of achieving this objective. Through this process, the use of micelles as drug carriers with the objective of prolonging its action and, consequently, diminishing its toxicity has been increasing. Besides, it is possible to direct the action of those carriers thourhg the targetd drugs. This said, in this work we studied the synthesis of micelle-forming targeted drugs of the bioactive compounds helenaline and hydroxymethylnitrofurazone, which showed to be trypanomicide and leishmanicide. Thus, promoting the controlled release and the consequent decreasing of the toxicity of those compounds, besides improving their physic-chemical properties are our goal. The action of those compounds will be directed to macrophages, where the parasites, mainly leishmanias, live, by covalent binding of the directed group thiomanoside to the micelles.

Entre as mais importantes propriedades de soluções aquosas micelares está a capacidade de incorporar substâncias orgânicas com diferentes polaridades e graus de hidrofobicidade. Como demonstrado por Quina et aI. (J Phys. Chem., 1995, 99, 11708-11714), um dos métodos mais promissores para a obtenção de correlações entre e a eficiência de solubilização em micelas e as estruturas do soluto e do detergente é através do uso de relações lineares de energia livre (LSERs). No presente trabalho, investigou-se a incorporação de uma série de solutos neutros em micelas dos detergentes zwitteriônicos dimetil-hexadecilamônio-propano sulfonato (CDAPS; 31 solutos) e o N-óxido de dimetil-dodecilamina (DDAO; 33 solutos), bem como em micelas catiônicas da forma protonada de DDAO (DDAOH+; 33 solutos). As constantes de incorporação dos solutos foram determinadas experimentalmente por meio de técnicas fotofísicas, métodos de solubilização e cromatografia líquida e gasosa. A análise dos resultados foi efetuada através de técnicas de regressão múltipla, obtendo-se as seguintes LSERs: CDAPS: Log Ks = - 0,55 + 0,99 R2 - 0,82 π2 + 0,36 Σα2 - 0,99 Σβ2 + 2,73 Vx DDAOH+: Log Ks = - 0,68 + 1,30 R2 - 0,78 π2 + 0,67 Σα2 - 1,45 Σβ2 + 2,29 Vx DDAO: Log Ks = - 0,46 + 0,89 R2 - 0,61 π2 + 0,82 Σα2 - 1,66 Σβ2 + 2,59 Vx onde Σα2 e Σβ2 representam a \"acidez\" e a \"basicidade\" do soluto, com relação à formação de pontes de hidrogênio, R2 corresponde à refração molar em excesso, π2 representa a dipolaridade e Vx é o volume molar do soluto. As LSERs obtidas indicam que os detergentes zwitteriônicos formam sistemas distintos dos demais estudados até o momento. No entanto, os sistemas DDAO e DDAOH+ apresentam LSERs muito semelhantes entre sí, sugerindo que a incorporação dos solutos não é afetada por uma mudança da estrutura (carga) da cabeça do detergente. / One of the most important properties of aqueous micellar solutions is their capacity to incorporate organic solutes with different degrees of polarity and hydrophobicity. As demonstrated by Quina et aI. (J. Phys. Chem., 1995, 99, 1170811714), one of the most promissing methods for obtaining correlations between solubilization eficiency and the solute and surfactant structure is via the use of linear solvation energy relationships (LSERs). The present work investigates the incorporation of a series of neutral solutes in micelles of the zwitterionic detergents hexadecyldimethylammonium propanesulfonate (CDAPS; 31 solutes) and the N-oxide of dodecyldimethylamine (DDAO; 33 solutes), as well as in the cationic micelles of the protonated form of DDAO (DDAOH+; 33 solutes). The incorporation constants were determined experimentally by photophysical techniques, from solubility measurements and by liquid and gas chromatographic methods. Analysis of the results by multiple regression techniques led to the following LSERs: CDAPS: Log Ks = - 0,55 + 0,99 R2 - 0,82 π2 + 0,36 Σα2 - 0,99 Σβ2 + 2,73 Vx DDAOH+: Log Ks = - 0,68 + 1,30 R2 - 0,78 π2 + 0,67 Σα2 - 1,45 Σβ2 + 2,29 Vx DDAO: Log Ks = - 0,46 + 0,89 R2 - 0,61 π2 + 0,82 Σα2 - 1,66 Σβ2 + 2,59 Vx where Σα2 and Σβ2 are the hydrogen bond acidity and basicity of the solute, R2 is the excess molar refraction, π2 is the dipolarity and Vx corresponds to the molar volume of the solute. The LSERs obtained demonstrate that zwitterionic surfactants are distinct from the other systems investigated previously. However, the similarity of the LSERs of DDAO and DDAOH+ suggests that incorporation of solutes is not affected by changes in the structure (charge) ofthe polar headgroup.

Neste trabalho, estudamos as características fotofísicas da porfirina mesotetrasulfonatofenil (TPPS4) em sua forma protonada e não protonada. Foi obtido o conjunto completo dos parâmetros fotofísicos de estados excitados da TPPS4 em solução aquosa e na presença de micelas do surfactante catiônico brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). Os parâmetros obtidos foram: seções de choque do estado fundamental e dos excitados singleto e tripleto, tempos de vida dos estados excitados singleto e tripleto, taxas de decaimento radiativo, da conversão interna e do cruzamento intersistemas e rendimentos quânticos da fluorescência e do estado tripleto. Foram empregadas as técnicas ópticas lineares espectroscópicas de absorção UV/Vis, de fluorescência estática e resolvida no tempo, flash-fotólise e uma técnica óptica não linear Varredura-Z. Comparando os dados obtidos com os da literatura confirmamos que a técnica Varredura-Z em todos os regimes utilizados é confiável e útil para estudo das características dos estados excitados. Foi observado que a protonação afeta todos os parâmetros obtidos: aumenta todas as taxas da decaimento da energia de excitação, diminuindo assim os tempos de vida dos estados excitados, aumenta o rendimento quântico da fluorescência e diminui o do estado tripleto. Através de dois regimes da Varredura-Z: amplificação paramétrica (OPA) e de pulsos ultracurtos de luz branca (LB), foi obtido o espectro de absorção do estado singleto excitado na região de 460 a 800 nm. Foi observado que a forma da TPPS4 protonada possui uma alta absorção do estado singleto excitado na região de 460 a 620 nm. Analisando os resultados obtidos podemos concluir que a TPPS4 é um composto promissor para aplicação como limitador óptico na região espectral visível e como uma chave óptica, sendo que na forma não protonada ela será eficiente na escala de femto- a picossegundos, enquanto que na forma protonada na escala de femto- a nanossegundos. Na presença de micelas de CTAB os parâmetros obtidos estão próximos dos valores encontrados para porfirina não protonada e completamente diferente daqueles da forma protonada. Além disso, na aplicação da Varredura-Z em regime LB foi observado um efeito acumulativo, devido à dispersão temporal da luz branca (chirp). Este efeito é mais pronunciado para forma protonada, devido sua banda Q de absorção coincidir com a região de maior potência da luz branca. / In this work, we study photophysical characteristics of meso-tetrakis sulphonatophenyl porphyrin (TPPS4) in protonated and nonprotonated states. We obtained the whole set of photophysical parameters of TPPS4 excited states in homogeneous aqueous solution and in the presence of micelles from cationic detergent cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). The parameters obtained were: ground and excited singlet and triplet states cross sections; intersystemcrossing, internal conversion and radiative rate constants; singlet and triplet states life times and fluorescence and triplet state quantum yields. The techniques employed were linear optical ones: UV/Vis absorption and fluorescence spectroscopies, time-resolved fluorescence, flash-photolysis, and nonlinear Z-scan. We have confirmed, comparing obtained date with those from literature, that Z-scan in all its applied regimes is reliable and useful to study the excited state characteristics. It was observed that protonation affects all TPPS4 photophysical parameters: increases all rate constants of the excited energy dissipation thus reducing the excited state lifetimes, increases the fluorescence quantum yield and reduces the triplet state quantum yield. The singlet excited state absorption spectrum was obtained in the 460-800 nm region, with two Z-scan regimes: optical parametric amplification - OPA with 120-140 fs pulses and white light ultrashort pulses. It was observed that the protonated TPPS4 form possesses intense absorption of its singlet excited state in the 460-620 nm region. Basing on the obtained date analysis we can conclude that TPPS4 is promising for application as optical limiters in the visible spectral range and optical switching: in its nonprotonated form it can be effective in the range from femto- up to picoseconds while in its protonated form in the range from femto- up to nanoseconds. In the presence of CTAB micelles the TPPS4 parameters were close to those found for its nonprotonated state and completely different from the values for the protonated one. Besides, we observed an accumulative effect due to white light time dispersion (chirp), which was more pronounced for the protonated state, since its Q absorption band coincided with white light high potency region.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é um método de tratamento em que um composto fotossensibilizador (FS) é introduzido no organismo do paciente e, posteriormente, a região de tratamento é irradiada com luz. A combinação de oxigênio, luz e FS produz espécies que geram um efeito curativo. Os FS utilizados atualmente, embora eficazes, apresentam desvantagens. Neste trabalho, foram estudados os corantes ciânicos com dois cromóforos ou biscianinas (BCD) que apresentam características favoráveis na aplicação como FS na TFD. O objetivo deste trabalho foi analisar os efeitos da concentração, da composição do ambiente e da própria estrutura de três BCDs, com ângulos entre os seus cromóforos de 180°, 150° e 90°, nas características das suas fototransformações em tampão e na interação com micelas de SDS e DNA. A fototransformação pode causar a perda da fotoatividade do FS e gerar fotoprodutos (FPs) que tanto podem ser tóxicos como fotoativos. Os processos de tratamento na TFD e os de fototransformação são paralelos. Isso permite utilizar o monitoramento do processo de fototransformação para determinar o grau do processo de tratamento em tempo real. Por esse motivo, também foi estudada a fototransformação dos FPs formados durante a irradiação. A análise da fototransformação foi realizada utilizando técnicas espectroscópicas de absorção óptica e de fluorescência estática. Mudanças nos espectros de absorção óptica dos corantes indicaram a formação de agregados. A agregação diminui a velocidade de fototransformação devido ao aumento da probabilidade de dissipação da energia de excitação por processos não radiativos. Não houve formação de agregados na irradiação dos FPs, pois estes possuem menor tendência de agregação em comparação com o próprio corante. Semelhanças nos espectros dos FPs dos três corantes indicaram que eles possuem a mesma estrutura do cromóforo. Na ausência do oxigênio a velocidade de fototransformação diminui. Este fato juntamente com a relação entre os tempos da fotólise e os rendimentos quânticos do estado tripleto dos BCDs sugeriram a participação do oxigênio singleto na fototransformação. Na presença de sistemas biomiméticos em altas concentrações, os corantes estão em suas formas monoméricas. Nestas interações, os corantes também sofreram fototransformação, com velocidades diferentes daquelas em tampão, com formação de fotoprodutos. Na fototransformação dos corantes na presença de micelas de SDS, sugerimos que as moléculas dos corantes ficam mais protegidas do contato do oxigênio. Por outro lado, na interação com o DNA, as moléculas dos corantes ligadas na superfície do DNA se tornam mais suscetíveis ao ataque do oxigênio, fazendo com que a fototransformação seja mais rápida. / Photodynamic therapy (PDT) is a treatment that a photosensitizer compound (PS) is inserted into the patient\'s body and, subsequently, the treatment area is irradiated with light. The combination of oxygen, light and FS produce species that generate a curative effect. The FS currently used, although can be effective, have disadvantages. In this study, the cyanine dyes with two chromophores (BCD) or biscyanines that have favorable characteristics in the application as FS in PDT were studied. The aim of this study was to analyze the effects of concentration, environmental composition and the structure of three BCDs, with angles between chromophores 180, 150 and 90 degrees, in the characteristics of phototransformation of the dyes molecules in phosphate buffer and in the interaction with SDS micelles and DNA. The phototransformation can cause the loss of the FS photoactivity and generate photoproducts (PPs) that are both toxic as photoactive. The treatment processes in PDT and phototransformation are parallel. It allows the use of phototransformation monitoring process to determine the degree of realtime treatment process. For this reason, it was also studied the phototransformation of PPs formed during irradiation. The phototransformation analysis was performed using optical absorption and fluorescence spectroscopies. Changes in the optical absorption spectra of the dyes indicated the formation of aggregates. The aggregation reduces phototransformation rate due to the increased probability of dissipation of the excitation energy by non-radiative processes. There was no aggregate formation on irradiation of PPs because they have less tendency to aggregate compared with the dye. Similarities in the spectra of the three PPs indicated that they have the same structure of the chromophore. In the absence of oxygen phototransformation rate decreases. This fact together with the relationship between photolysis time and the quantum yields of the triplet state of the BCDs suggested the involvement of singlet oxygen in their phototransformation. The dyes were in their monomeric form at high SDS and DNA concentrations. In these interactions, the dyes also were phototransformed, with different rates compared with phosphate buffer, with formation of photoproducts. In the phototransformation of dyes in the presence of SDS micelles, we suggest that the dye molecules were more protected from oxygen contact. On the other hand, in the interaction of dyes and DNA molecules, the dye molecules bound on DNA surface become more available to oxygen attack, and the phototransformation becomes faster.

Investigou-se o efeito do \"caráter iônico\" de interfaces zwitteriônicas, formalmente neutras, representadas por micelas e vesículas obtidas de monômeros com cabeça hidrofílica dipolar, nas propriedades de acumulação e troca de espécies iônicas. Os sistemas estudados incluíram, micelas de 1-(N-hexadecil-N,N-dimetilamônio) propanossulfonato (HPS), Hexadecil fosforil colina (C16PN), 3-hexadecil glicerofostidil colina (lisoPC) e vesículas de fosfatidil colina (PC). O estudo da ligação e troca iônica nestas interfaces foi monitorado a partir de efeitos sobre reações prototrópicas de sondas como a 8-hidroxi-1,3,6-pirenotrisulfonato de sódio (piranina). Observou-se a ligação crescente da piranina na seguinte ordem lisoPC < C16PN < HPS e troca iônica com sais adicionados (função do ânion) na ordem inversa, isto é, lisoPC &gt; C16PN &gt; HPS. Estudos de reprotonação de 1 e 2 naftóis incluídos nestes agregados, via salto de pH induzido por laser, revelaram um perfil de concentração de prótons inverso àquele das cargas do dipolo, isto é, concentração nos polos negativos e exclusão nos positivos. Este resultados foram ainda reforçados por estudos de excitação de volume, via espalhamento de luz, com micelas de HPS em função de sal adicionado. A partir destes resultados propôs-se um modelo de capacitor esférico imerso em meio eletrolítico para estas interfaces, o qual se mostrou bastante versátil na análise e previsão de resultados experimentais. Em suma, estabeleceu-se no presente trabalho a visão de que interfaces dipolares são geradoras de assimetria iônica na circunvizinhança da interface, assimetria esta de polaridade invertida àquela do dipolo radialmente disposto à interface. A generalidade deste modelo pode ser extrapolado para outras interfaces e colaborar na compreensão de diversos processos que dependem da acumulação e troca iônica. / The effect of ionic domains of formally neutral zwitterionic interfaces, represented by micelles and vesicles obtained with dipolar headgroups amphiphiles, on the binding and exchange of ionic species were investigated. The systems studied included: aqueous micelles of 1-(N-hexadecyl-N,N-dimethylammonio) Propane Sulfonate (HPS), Hexadecyl Phosphoryl Choline (C16PN), and 1-hexadecylglycerophostidyl Choline (lisoPC) and vesicles of Phosphatidylcholine (PC). Binding and ion-exchange processes were assessed from the effect of these agreggates on prototropic reactions of probes such as 8-hydroxy-1,3,6-pyrenetrisulfonate pyranine). Binding of pyranine increased in the following order lisoPC < C16PN < HPS. The effectiveness of anion dependent salt displacement of the probe from the aggregates was opposite to that of affinities, i.e. lisoPC &gt; C16PN &gt; HPS. Laser pH jump studies with 1 and 2 naphtols incorporated in these aggregates revealed a proton concentration profile inverse to that of the charged dipole, that is, accumulation in the region vicinal to the negatively charged group and exclusion from the positive end of the dipole. This finding were substantiated by HPS micelle excluded volume data, obtained from light scattering studies as function of added salt. A model of a spherical capacitor immersed in an electrolyte media for these interfaces was proposed. This model accounts for satisfactorily the observed characteristics of these interfaces. The model establishes that dipolar interfaces generate ionic asymmetries in the neighborhood of the interface that opposes the radially extended monomer dipole. The generality of the model can be very helpful in the analysis and understanding of several processes occurring in/at zwitterionic interfaces.

Micelas e agregados de cloreto de dimetildialquilamônio (Herquat) foram utilizados como modelos de interfaces para o estudo de reações químicas. As reações de tiólise de acetato de p-nitrofenila (NPA) e octanoato de p-nitrofenila (NPO) por n-heptilmercaptana (HM) foram estudadas na presença de concentrações variáveis de brometo de hexadeciltrimetilamônio(CTAB), dodecilsulfato de sódio (SDS) e 3-(N,N dimetildodecilamônio) propano-l-sulfohato(SDP). O detergente positivo (CTAB) provoca uma alteração máxima da reação de tiólise de NPA de 6.103 vezes e da reação de tiólise de NPO por um fator máximo de 1,6.104 vezes. O efeito da concentração de CTAB na constante de pseudo-primeira-ordem das reações de tiólise (k&#968;) e no pK aparente (pKap) da HM foi analisado segundo o modelo de Troca Iônica (Quina, F.H. e Chaimovich, H. (1979). Os parâmetros necessários para a análise dos resultados descritos acima foram determinados por métodos independentes dos experimentos cinéticos. Um ajuste excelente das curvas teóricas aos dados experimentais foi obtido utilizando-se uma relação entre as constantes de velocidade de segunda ordem nas fases micelar (km2) e aquosa (ko2) de 1 e 5 para as reações de tiólise de NPA e NP0, respectivamente. Assim, o efeito de CTAB sobre a k&#968; das reações de tiólise de NPA e NPO pode ser atribuído a uma concentração de substratos na fase micelar, desvio do pKap da HM e concentração do íon hidróxido na interface. A velocidade da reação de tiólise de NPO por HM diminui cerca de 70 vezes em 0,1 M de SDS e, na presença de SDP, aumenta por um fator máximo de 270 vezes, O pKap da HM aumenta com a concentração de ambos os detergentes. O efeito da concentração de SDS e SDP no pKap da HM e na k&#968; da reação de tiólise de NPO foi analizado segundo o modelo de pseudo-fase (Yatsimirski, A.K., Martinek, K. e Berezin, I.V., (1971). Um ajuste muito bom das curvas teóricas aos dados experimentais foi obtido utilizando-se um valor de 0,085 para a relação km2/ko2 em SDS e 1 para a relação em SDP. Assim, a inibição da tiólise de NPO por SDS é devida a um aumento do pKap do substrato, uma km2 menor que ko2 e uma pequena constante de associação entre o SDS e a forma aniônica da mercaptana. A aceleração da reação de tiólise de NPO por SDP pode ser atribuída unicamente a concentração de reagentes na pseudo-fase. A reação de hidrólise de 2-Feniliminotetrahidrofurano (FI) foi estudada em presença de SDS observando-se que o detergente aumenta o pKap do substrato e a velocidade da reação de hidrólise (a pHs maiores que 4). A análise destes resultados empregando-se equações derivadas a partir do modelo de Troca-Iônica mostrou que a relação km/ko é praticamente 1 a todos os pHs estudados. Desde que a reação é inibida a alta força iônica em fase aquosa, podemos inferir que, no microambiente no qual o FI é solubilizado (camada de Stern do SDS), a reação ocorre com uma constante de velocidade similar à observada em baixa força iônica. Poi feita uma caracterização parcial dos agregados de Herquat (vesículas) por filtração em Sephadex G-25. Demonstrou-se que as vesículas incorporam substratos hidrofóbicos (4-(-1-pireno) butanoato de metila) e hidrofílicos ((14C) glicose) e que o contraíon do anfifílico (cloreto) pode ser deslocado do Herquat pelo ânion do tampão. Estes agregados aceleram a reação de tiólise de NPA por HM por um fator máximo de 5.104 vezes e a reação de tiólise de NPO por HM por um fator de 7.106 vezes. O efeito mais impressionante destes agregados é que a reação de tiólise de NPO por HM em Herquat pode ser estudada a pH 4, portanto, cerca de 6,7 unidades de pH abaixo do pK da mercaptana em água. Após a análise deste sistema de reações utilizando-se o modelo de Troca-Iônica obteve-se uma relação km2/ko2 da ordem de 5 para a reação de HM e NPA e da ordem de 13 para a reação de tiólise de NPO. A aceleração provocada pelos agregados de Herquat pode ser atribuída a concentração de reagentes nas vesículas, efeito dos agregados sobre o pKap da HM e uma constante de segunda ordem na pseudo-fase maior que na fase aquosa. / Micelles and dialkyldimethylammonium chloride aggregates (Herquat) were employed as model interfaces for the study of interfacial effects on chemical reactions. The thiolyses of p-nitrophenyl acetate (NPA) and p-nitrophenyloctanoate (NPO) by n-heptylmercaptan (HM) were investigated as a function of concentration of added hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), sodium dodecyl sulfate (SDS) and 3- (N,N-dimethyl-N-dodecyl ammonium) - propane-l-sulfonate (SDP). In the presence of the cationic detergent (CTAB), maximum rate acceleration of 6x103 and 1.6xl04 were observed for the thiolyses of NPA and NPO, respectively. The CTAB concentration dependences of the pseudo first-order rate constants (k&#968;) for these reactions and of the apparent pK (pKap) of HM were analyzed within the framework of the conceptual Model for Ion Exchange (Quina, F.H. and Chaimovich, H., 1979), the requisite parameters for the analysis being determined independently of the kinetic results. Excellent simulations of the experimental results were obtained using ratios of second order rate constants in the micellar (km2) and aqueous (ko2) phases of 1 and 5 for thiolysis of NPA and NPO, respectively. Thus, in this case, the effect of CTAB on k&#968; may be attributed to the interplay of concentration of the substrate in the micellar phase, changes in the pKap of HM and concentration of the hydroxide ion at the interfaces. The rate of thiolysis of NPO by HM diminishes by roughly a factor of 70 upon addition of O.1M SDS (anionic detergent) and increases by a factor of 270 at the maximum in the presence of SDP (zwitterionic detergent). The pKap of HM increases in the presence of both detergents. The effect of detergent concentration on the pKap of HM and on k&#968; for thiolysis of NPO were analyzed in terms of the pseudo-phade model (Yatsimirski, Martinek, Berezin, 1971). Ressonable simulation of the experimental data were obtained using values of 0.085 for the ratio km2/ko2 in SDS and 1 for this some ratio in SDP. Thus, the inhibition of the thiolysis of NPO by SDS may be ascribed to an increase in the pKap of HM, coupled with a small value of the constant for association of the mercaptide ion of HM with the micellar phase and an apparent decrease in km2 relative to ko2. The acceleration of this same reaction by SDP can be attibuted exclusively to extrinsic factors, concentration of the reagents in the micellar phase predominating over the increase in the pKap of HM. The hydrolysis of 2-Phenyliminotetrahydrofuran (FI) was studied in the presence of SDS, it being verified that both the pKap of the substrate and the velocity of hydrolysis (at pH values higher than 4) increase in the presence of the detergente Analysis of these results, using equations derived from the conceptual Model for Exchange, demonstrates that the ratio km/ko is essentially 1 over the entire pH vange investigated. Since this reaction is inhibited at high ionic strength in aqueous solution, one may infer that, in the micro environment in which FI is solubilized (Stern layer of SDS), the reaction occurs with a rate constant similar to that observed in aqueous medium at low ionic strength. A partial characterization of the aggregates (vesicles) formed by Herquat in aqueous dispersion was performed by gel filtration on Sephadex G-25. In this manner, it was demonstrated that the vesicles incorporate hydrophobic(methyl 4-(1-pireno)butanoate) and hydrophilic (14C-glucose) substrates and that the chloride counterion of Herquat can be exehanged with anionic buffer components. These aggregates accelerate the thiolysis of NPA by HM by up to a factor of 5x104 and that of NPO by up to a fator of 7x106. The most impressive aspeet of these Herquat agregates is the fact that the thiolysis of NPO by HM can be studied at pH 4, some 6.7 pH units below the pKa of HM in water. Applying an ion-exchange formalism analogous to that amployed for reactions in CTAB to the analysis of these thiolyses, km2/ko2 ratios of about 5 for the reaction between NPA and HM and of roughly 13 for the reaction between NPO and HM were obtained. The acceleration observed in the presence of these aggregates may thus be attributed to concentration of the reagents in the vesicle phase, effects on the pKap of HM and a somewhat larger second-order rate constant in the vesicle phase relative to the aqueous phase.

Orientador: Valéria de Carvalho Santos Ebinuma / Coorientador: André Gonzaga dos Santos / Banca: Eduardo José Crevelin / Banca: André Moreni Lopes / Banca: Fernanda Perpétua Casciatori / Banca: Alvaro de Baptista Neto / Resumo: Colorantes sintéticos têm sido cada vez mais substituídos pelos colorantes naturais em diversos produtos industriais, pois os últimos apresentam efeitos desejáveis à saúde e podem possuir atividades biológicas. Neste cenário, o fungo filamentoso Talaromyces amestolkiae apresenta-se como uma fonte alternativa de colorantes naturais por não ser micotoxigênico. Assim, técnicas eficientes para a extração e/ou purificação destes biocompostos do meio fermentado são de grande interesse visando sua aplicação industrial. O objetivo deste travalho foi definir a estrutura química do colorante produzido por T. amestolkiae e avaliar Sistemas Micelares de Duas Fases Aquosas (SMDFA) como técnica de extração. Em relação a molécula do colorante, esta foi purificada por técnicas espectrométricas e espectroscópicas e apresentou massa de 542 u, absorção máxima em 544 nm e pertence a classe dos policetídeos. Avaliou-se a estabilidade do colorante vermelho presente no meio fermentado de T. amestolkiae e verificou-se que o mesmo é estável na faixa de temperatura de 25 a 65°C, na presença de altas concentrações do surfactante não iônico TX-114 (1-15% m/m) e dos líquidos iônicos da família dos imidazólios (0,1, 0,5 e 1,0M), porém, a molécula foi estável somente em baixas concentrações de LIs da família das colinas (0,1M). Em relação às partições por SMDFA composto por Triton X-114 e LI como surfactante iônico (família dos imidazólios) ou adjuvante (família das colinas), baixas concentrações de LI, in... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Synthetic colorants have been increasingly replaced by natural ones in several industrial products, since the last have lower adverse health effects and may present biological activities. In this scenario, the filamentous fungus Talaromyces amestolkiae is an alternative source of natural colorants for being non-mycotoxigenic. Thus, efficient techniques for the extraction and/or purification of these biocompounds from the fermented medium are of great interest aiming their industrial application. The objective of this work was to purify natural colorants from the fermented medium of T. amestolkiae by liquidliquid extraction with organic solvents in order to determine the chemical structure of these compounds and to evaluate aqueous micellar two-phase systems (AMTPS) as an alternative extraction technique. In relation to the colorant molecule, it has a mass of 542 u, maximum absorption at 544 nm and structure similar to N-GABA-PP-V molecule of the polyketide class, with an additional glutamic acid chain. In the literature, there are no previous reports of this molecule. The stability of the red colorant present in the fermented medium of T. amestolkiae was evaluated and it was found to be stable in temperature range of 25 to 65 °C, in the presence of high concentration of the non-ionic surfactant TX-114 (1 (0.1, 0.5 and 1.0 M) and the ionic liquids (IL) from imidazolium family (0,1, 0,5 e 1,0 M),however,it is only stable at low concentrations of, IL from the choline family (0,1 M). Regarding the colorant partition by AMTP composed of Triton X-114 and IL as ionic surfactant (imidazolium family) or adjuvant (choline family), low concentrations... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Entre as mais importantes propriedades de soluções aquosas micelares está a capacidade de incorporar substâncias orgânicas com diferentes polaridades e graus de hidrofobicidade. Como demonstrado por Quina et aI. (J Phys. Chem., 1995, 99, 11708-11714), um dos métodos mais promissores para a obtenção de correlações entre e a eficiência de solubilização em micelas e as estruturas do soluto e do detergente é através do uso de relações lineares de energia livre (LSERs). No presente trabalho, investigou-se a incorporação de uma série de solutos neutros em micelas dos detergentes zwitteriônicos dimetil-hexadecilamônio-propano sulfonato (CDAPS; 31 solutos) e o N-óxido de dimetil-dodecilamina (DDAO; 33 solutos), bem como em micelas catiônicas da forma protonada de DDAO (DDAOH+; 33 solutos). As constantes de incorporação dos solutos foram determinadas experimentalmente por meio de técnicas fotofísicas, métodos de solubilização e cromatografia líquida e gasosa. A análise dos resultados foi efetuada através de técnicas de regressão múltipla, obtendo-se as seguintes LSERs: CDAPS: Log Ks = - 0,55 + 0,99 R2 - 0,82 &#960;2 + 0,36 &#931;&#945;2 - 0,99 &#931;&#946;2 + 2,73 Vx DDAOH+: Log Ks = - 0,68 + 1,30 R2 - 0,78 &#960;2 + 0,67 &#931;&#945;2 - 1,45 &#931;&#946;2 + 2,29 Vx DDAO: Log Ks = - 0,46 + 0,89 R2 - 0,61 &#960;2 + 0,82 &#931;&#945;2 - 1,66 &#931;&#946;2 + 2,59 Vx onde &#931;&#945;2 e &#931;&#946;2 representam a \"acidez\" e a \"basicidade\" do soluto, com relação à formação de pontes de hidrogênio, R2 corresponde à refração molar em excesso, &#960;2 representa a dipolaridade e Vx é o volume molar do soluto. As LSERs obtidas indicam que os detergentes zwitteriônicos formam sistemas distintos dos demais estudados até o momento. No entanto, os sistemas DDAO e DDAOH+ apresentam LSERs muito semelhantes entre sí, sugerindo que a incorporação dos solutos não é afetada por uma mudança da estrutura (carga) da cabeça do detergente. / One of the most important properties of aqueous micellar solutions is their capacity to incorporate organic solutes with different degrees of polarity and hydrophobicity. As demonstrated by Quina et aI. (J. Phys. Chem., 1995, 99, 1170811714), one of the most promissing methods for obtaining correlations between solubilization eficiency and the solute and surfactant structure is via the use of linear solvation energy relationships (LSERs). The present work investigates the incorporation of a series of neutral solutes in micelles of the zwitterionic detergents hexadecyldimethylammonium propanesulfonate (CDAPS; 31 solutes) and the N-oxide of dodecyldimethylamine (DDAO; 33 solutes), as well as in the cationic micelles of the protonated form of DDAO (DDAOH+; 33 solutes). The incorporation constants were determined experimentally by photophysical techniques, from solubility measurements and by liquid and gas chromatographic methods. Analysis of the results by multiple regression techniques led to the following LSERs: CDAPS: Log Ks = - 0,55 + 0,99 R2 - 0,82 &#960;2 + 0,36 &#931;&#945;2 - 0,99 &#931;&#946;2 + 2,73 Vx DDAOH+: Log Ks = - 0,68 + 1,30 R2 - 0,78 &#960;2 + 0,67 &#931;&#945;2 - 1,45 &#931;&#946;2 + 2,29 Vx DDAO: Log Ks = - 0,46 + 0,89 R2 - 0,61 &#960;2 + 0,82 &#931;&#945;2 - 1,66 &#931;&#946;2 + 2,59 Vx where &#931;&#945;2 and &#931;&#946;2 are the hydrogen bond acidity and basicity of the solute, R2 is the excess molar refraction, &#960;2 is the dipolarity and Vx corresponds to the molar volume of the solute. The LSERs obtained demonstrate that zwitterionic surfactants are distinct from the other systems investigated previously. However, the similarity of the LSERs of DDAO and DDAOH+ suggests that incorporation of solutes is not affected by changes in the structure (charge) ofthe polar headgroup.