[pt] A gentamicina é um antibiótico aminoglicosídio (AMG) amplamente utilizado na medicina humana e veterinária por exibir um amplo espectro de ação no tratamento de infecções causadas por bactérias gram-positivas e gram-negativas. No entanto, sua prescrição deve ser criteriosa devido aos possíveis efeitos colaterais como ototoxidade e nefrotoxidade. Os métodos espectroanalíticos usados na determinação de gentamicina quase sempre requerem a modificação da molécula com agentes de derivatização química já que os AMG não possuem grupos cromóforos relevantes. Esse tipo de procedimento é trabalhoso e na maioria dos casos implica em resultados com a exatidão questionável em função de dificuldades relacionadas, por exemplo, na reprodução do rendimento das reações de derivatização. Na presente dissertação, a influência da gentamicina (na forma de sulfato) no efeito da ressonância plasmônica nas superfícies das nanopartículas de ouro (AuNPs) foi estudada e utilizada para o desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação desse AMG. Nanopartículas de ouro esféricas (AuNPs-E), tanto em meio aquoso quanto em meio organizado por surfactantes, e nanopartículas de ouro na forma de bastão (AuNPs-B), em meio aquoso contendo resíduo do surfactante catiônico usado na sua síntese, foram estudados como sondas analíticas para a gentamicina. As AuNPs-E foram sintetizadas em condições próximas às descritas por Turkevich, enquanto as AuNPs-B foram obtidas na presença do surfactante catiônico CTAB, como indicado pelo procedimento de Nikoobakht e El-Sayed. Um estudo criterioso de ajuste de condições para a estabilidade da sonda e reprodutibilidade da resposta óptica da sonda na presença de gentamicina foi realizado. Dentre os fatores estudados incluem-se o valor do pH da sonda de trabalho, o tempo de 7 estabilização, o tipo e a concentração de surfactante. As condições finais para a determinação de gentamicina usando AuNPs-E foram: concentração de nanopartículas nas dispersões de trabalho de 4,1 × 10 elevado a -10 mol L elevado a -1, pH 3,7 (pH original da dispersão AuNPs-E), concentração do surfactante Tween-20 de 1,0 × 10 elevado a -8 mol L elevado a -1. Para a sonda de AuNPs-B, as condições escolhidas foram: concentração de nanopartículas nas dispersões de trabalho de 3,8 × 10 elevado a -10 mol L elevado a -1, pH 5,2 (pH original da dispersão AuNPs-B). Os sinais produzidos por essas sondas foram estáveis por pelo menos 2 h. As curvas analíticas foram construídas a partir do monitoramento da luz transmitida através da dispersão aquosa em 526 nm (decréscimo da banda de ressonância transversal) ou 681 nm (incremento de banda decorrente da aglomeração das AuNPs) para AuNPs-E, e em 662 nm (decréscimo da banda de ressonância longitunidal) no caso das AuNPs-B. Para ambas as sondas, independentemente do comprimento de onda monitorado, a faixa linear da resposta analítica cobriu duas ordens de magnitude de concentração (entre 10 elevado a -9 à 10 elevado a -7 mol L elevado a -1). Os limites de detecção para a gentamicina foram de 1,7 × 10 elevado a -9 mol L elevado a -1 no método baseado no uso da sonda de AuNPs-E e de 5,3 × 10 elevado a -9 mol L elevado a -1 para o método em que se utilizou a sonda de AuNPs-B. Os métodos foram aplicados para análise de duas formulações (soluções injetáveis) de sulfato de gentamicina disponíveis no mercado para o tratamento de gado leiteiro. Os métodos mostraram-se seletivos em relação aos excipientes presentes nas soluções injetáveis (considerando as quantidades relativas destes nas formulações) e os resultados analíticos indicaram recuperações percentuais de gentamicina entre 96 e 98 por cento (em relação ao valor descrito nas bulas dos medicamentos) sendo estatisticamente iguais às recuperações percentuais obtidas utilizando calorimetria com derivatização química com ninidrina, usado como método de referência. / [en] Gentamicin is an aminoglycoside (AMG) antibiotic widely used in human and veterinary medicine as they present a broad spectrum of action covering gram-positive and gram-negative bacteria. However, medical prescription of AMG must be made with care due to possible side effects such as nephrotoxicity and ototoxicity. Spectroanalytical methods used for the determination of gentamicin almost always require the modification of the analyte molecule by chemical derivatization agents since AMG does not have any relevant chromophore groups. Chemical derivatization is cumbersome and in most cases results in poor accuracy due to, for instance, difficulties to reproduce reaction yields. In the present work, the influence of gentamicin (as sulphate) on the plasmon resonance on the surface of gold nanoparticles (AuNPs) was studied and used to develop analytical methods for the determination of this AMG. Spherical gold nanoparticles (AuNPs-E), both in aqueous medium and in médium containing surfactants, as well as gold nanorods (AuNPs-B) in an aqueous medium containing residues of the cationic surfactant used in the synthesis, as analytical probes for gentamicin. The AuNPs-E were synthesized in conditions similar to those described by Turkevich while AuNPs-B were obtained in the presence of the cationic surfactant CTAB as described by El-Sayed and Nikoobakht. A careful study was carried out to establish the conditions for a stable and reproducible optical response of the analytical probe in the presence of gentamicin. Among these conditions includes the pH values of the working probe, stabilization time of the probe, the type and concentration of surfactant in 9 the system. The final conditions for the determination of gentamicin using AuNPs-E were 4.1 × 10 raised to -10 mol L raised to -1 of nanoparticle in the working dispersion, pH 3.7 (the original pH of the AuNPs-E aqueous dispersion), 1.0 × 10 raised to -8 mol L raised to -1 of the surfactant Tween-20. For the AuNPs-B probe, the chosen conditions were: 3.8 × 10 raised to -10 mol L raised to -1 of nanoparticles in the working dispersions, pH 5.2 (pH of the stock dispersion AuNPs B). The signals generated by these probes were stable for at least 2 h.The analytical curves were constructed by monitoring the light transmitted through the aqueous dispersion at 526 nm (decreasing of the transversal resonance band) or at 681 nm (increment of a band resulting from the agglomeration of AuNPs) to AuNPs-E, and 516 nm (decreasing of the transversal resonance band) or at 662 nm (decreasing of the longitunidal resonance band) in the case of AuNPs-B. For both of the probes, regardless of the monitored wavelength, the linear analytical response range covered two orders of magnitude (from 10 raised to -9 to 10 raised to -7 mol L raised to -1). The detection limits for gentamicin were 1.7 × 10 raised to -9 mol L raised to -1 in the method based on the use of AuNPs-E probe, and 5.3 × 10 raised to -9 mol L raised to -1 for the method based on the use of the AuNPs-B probe. The methods were applied for the analysis of two gentamicin sulfate based formulations (injectable solutions) commercially available for the treatment of dairy cattle. The methods were selective in relation to the excipients present in these injectable solutions (considering the relative amounts of these in the formulations) and analytical results indicated percent recoveries of gentamicin between 96 and 98 per cent (relative to the values indicated in the medicine instructions) which was statistically equal to the percent recoveries obtained using the reference colorimetric method based on the chemical derivatization using ninhydrin.

[pt] Os aminoglicosídeos (AMG) pertencem a uma classe de antibióticos eficazes no tratamento de infecções provocadas por micro-organismos Gram-negativos e Gram-positivos. Ototoxidade, nefrotoxidade e alterações musculares são efeitos colaterais provocados pelo uso dessas substâncias, implicando na importância do controle das medicações com uso de métodos analíticos práticos para a rotina, sensíveis e seletivos. As estruturas dos AMG não possuem grupos cromóforos que habilitem a medição de atividade óptica direta, dessa maneira, os métodos descritos na literatura para determinação dos mesmos, normalmente, fazem uso da derivatização química implicando em alta morosidade, elevados custos e toxicidade (dados os reagentes utilizados) em tais métodos. No presente trabalho, propõe-se a utilização de nanopartículas de ouro (AuNPs) como sondas analíticas para a determinação espectrofotométrica de AMG, tirando-se proveito do efeito de ressonância plasmônica na superfície de AuNPs. Investigou-se o potencial analítico do uso de dispersões aquosas de AuNPs como sondas para a determinação de tobramicina (TBR), neomina (NEO), gentamicina (GENTA), canamicina (CANA), estreptomicina (EST) e amicacina (AMIC), observando-se resultados promissores para todos os AMG citados, excerto para a EST. No caso da TBR, foi desenvolvido um método analítico para a sua determinação em soluções oftálmicas. As curvas analíticas foram construídas a partir do monitoramento da luz transmitida em 529 nm ou 681 nm. O monitoramento do sinal analítico em 529 nm apresentou uma faixa linear entre 6,5 x 10-9 mol L-1 a 1,6 x 10-7 mol L-1 com boa linearidade (R2=0,9943) e limite de detecção (LD) igual a 6,2 x 10-9 mol L-1. O monitoramento do sinal analítico em 681 nm apresentou uma faixa linear entre 4,4 x 10-9 mol L-1 a 1,6 x 10-7 mol L-1 com boa linearidade (R2=0,9949) e valor de LD igual a 3,8 x 10-9 mol L-1. O método mostrou-se robusto em uma faixa de pH entre 2,6 e 4,5, durante 120 min. O método apresentou precisão satisfatória e demonstrou seletividade com relação a outro AMG, STP, e com relação aos excipientes presentes nas amostras analisadas. Obtiveram-se percentuais de recuperação para as amostras (simuladas e reais de soluções oftálmicas) de 104,0 a 123,1 por cento e de 101,1 a 123,6 por cento, para o monitoramento do sinal analítico em 529 nm e 681 nm, respectivamente. Utilizando-se um método comparativo para validar esses resultados, verificou-se através do teste t-student que os percentuais de recuperação encontrados através das sondas de AuNPs e através do método comparativo foram estatisticamente iguais. Estudos com saliva de pacientes em tratamento com TBR indicam o potencial da sonda para a análise de fluidos biológicos. / [en] Aminoglycosides (AMG) belong to a class of antibiotics effective for the treatment of infections caused by Gram-negative and Gram-positive micro-organisms. Ototoxicity, nephrotoxicity and muscle disorders are side effects of using these substances, implying the importance of controlling the use of pharmaceutical formulations based on AMG with practical analytical methods for routine, sensitive and selective. The molecular structures of the AMG does not present any relevant chromophores groups that enable direct measurement of their optical activity, thus, the methods described in the literature for determining it normally to use of chemical derivatization implying high delays, high costs and toxicity (dice reagents used) in such methods. The studies present in this dissertation, it is proposed to use of gold nanoparticles (AuNPs) as analytical probes for spectrophotometric determination of AMG, by exploration of the resonance Plasmon effect on the surface of AuNPs. Was investigated the analytical potential of aqueous dispersions of AuNPs as probes for the determination of tobramycin (TBR) neomina (NEO), gentamicin (GENTA), kanamycin (CANA), streptomycin (EST) and amikacin (AMIC). Promising results were found for all AMG cited excerpt EST. In the case of TBR, an analytical method for its determination in ophthalmic solutions was proposed. The analytical curves were constructed by monitoring the transmitted light at 529 nm or 681 nm. The monitoring of the analytic signal in 529 nm yielding a linear range from 6.5 x 10-9 mol L-1 to 1.6 x 10-7 mol L-1 with good linearity (R2= 0.9943) and the limit of detection (LOD) equal to 6.2 x 10-9 mol L-1. The monitoring of the analytic signal in 681 nm yielding a linear range from 4.4 x 10-9 mol L-1 to 1.6 x 10-7 mol L-1 with good linearity (R2= 0.9949) and the LOD equal to 3.8 x 10-9 mol L-1. The method showed to be robust in a pH range between 2.6 and 4.5, for 120 min. The method showed satisfactory accuracy and demonstrated selectivity with respect to other AMG, EST, and with respect to excipients present in the samples analyzed. Yielded percentage recoveries for samples (simulated and real ophthalmic solutions) from 104.0 to 123.1 percent and from 101.1 to 123.6 percent, for the monitoring of the analytical signal at 529 nm and 681 nm, respectively. Using a comparative method to validate these results, it was found through the t-student test that the percentage recovery found through the AuNPs probes and the comparative method were statistically equal. Studies in saliva from patients under TBR treatment indicated the potential of the probe for the analysis of biological fluids.

[pt] Terapia fotodinâmica (PDT) é um tratamento médico baseado na excitação ótica de um fármaco chamado fotossensibilizador. Quando os fotossensibilizadores são expostos a luz em comprimento de onda específico, eles podem produzir espécies reativas, como oxigênio singlete, capazes de matar células próximas ao local irradiado, tais como células cancerígenas. Nanomateriais híbridos formados de nanopartículas metálicas e componentes poliméricos são investigados por seu potencial em aplicações biomédicas devido à sua habilidade de simultaneamente permitir detecção para diagnóstico e terapia (teranóstico). Graças à multifuncionalidade assegurada pelas propriedades plasmônicas das nanopartículas metálicas e atividade terapêutica dos nanotransportadores de drogas, o encapsulamento de nanopartículas de ouro (AuNPs) envolvidas por polímeros biocompatíveis se tornaram um caminho fascinante para testar a terapia fotodinâmica, com a grande vantagem de prevenir efeitos de agregação em condições biológicas. Essa dissertação tem enfoque na estabilização e atividade fotodinâmica de um nanomaterial híbrido constituído de AuNPs sintetizadas em água por ablação a laser pulsado. O copolímero Pluronic F-127 foi utilizado como componente polimérico para estabilizar as nanopartículas. A produção de oxigênio singlete pelos fotossensibilizadores clorina e6 e azul de metileno foi estudada em ausência e em presença das AuNPs, utilizando 1,3-difenilisobenzofurano (DPBF) como sonda molecular. A reação específica de DPBF com oxigênio singlete modifica seu espectro de absorção na faixa visível, permitindo obter taxas de produção da espécie citotóxica. As amostras foram irradiadas com um LED emitindo em 650 nm e os espectros de absorção foram monitorados como função do tempo durante a irradiação. Foram obtidas taxas de fotodegradação dos fotossensibilizadores e rendimento quântico de produção de oxigênio singlete nos diferentes casos. / [en] Photodynamic therapy (PDT) is a medical treatment based on the optical excitation of a drug, called photosensitizer. When photosensitizers are exposed to light of specific wavelength, they can produce reactive species, such as singlet oxygen, capable of killing cells close to the irradiated site, such as cancer cells. Hybrid nanomaterials, comprising metallic nanoparticles and polymeric components, are investigated for their potential in biomedical applications due to their ability to simultaneously allow detection for diagnosis and therapy (theranostic). Thanks to the multi functionality assured by the nanoparticle plasmonic properties and therapeutic activity of the drug nanotransporters, the encapsulation of gold nanoparticles (AuNPs) wrapped by biocompatible polymers has become an attractive way to test photodynamic therapy, with the great advantage of preventing effects of aggregation under biological conditions. This dissertation focuses on the stabilization and photodynamic activity of a hybrid nanomaterial composed of AuNPs synthesized in water by laser ablation. The copolymer Pluronic F-127 was used as a polymeric component to stabilize the nanoparticles. The production of singlet oxygen by the photosensitizers chlorin e6 and methylene blue was studied in the absence and presence of AuNPs using 1,3 diphenylisobenzofuran (DPBF) as a molecular probe. The specific reaction of DPBF with singlet oxygen modifies its absorption spectrum in the visible range and allows to obtain rates of cytotoxic species production. Samples were irradiated with a LED emitting 650 nm radiation and the absorption spectra were monitored as a function of time during irradiation. Rates of photosensitizers degradation and quantum yields of singlet oxygen production were obtained in different cases.

[pt] As nanopartículas, atualmente, têm sido alvo de pesquisas em diversas áreas devido as suas exclusivas propriedades magnéticas, fotônicas, optoeletrônicas e catalíticas. O presente trabalho teve como objetivo estudar a resposta SERS, bem como as possíveis interações existentes entre as nanopartículas de ouro com ácido etilenodiaminotetraacético e o seu respectivo complexo com cromo (III). Este complexo foi sintetizado e caracterizado pelas técnicas de análise elementar (espectrometria de absorção atômica e CHN), espectroscopia de infravermelho, espectroscopia Raman e espectroscopia de ultravioleta-visível. Foi possível verificar que, neste caso, o ligante EDTA se coordenou de maneira pentadentada com o íon Cr(3 mais); e que uma molécula de água ocupou a sexta posição de coordenação. Foram também sintetizadas em meio aquoso, suspensões coloidais de nanopartículas de ouro pelo método físico de ablação laser. Este método é interessante pois permite que as partículas sejam formadas sem a presença de quaisquer outros reagentes, utilizando unicamente ouro e água. Em seguida, elas foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia de ultravioleta-visível, SERS, SEM e TEM. Os dados mostraram que as partículas possuíam diâmetros relativamente pequenos, entre 10 e 30 nm e que havia a presença de moléculas de monóxido de carbono adsorvidas em sua superfície, possivelmente oriundas do CO2 presente no ar que se solubiliza com facilidade em água e que em alguma etapa da ablação foi reduzido. A fim de estudar e apresentar a sensibilidade da técnica SERS, foram preparadas soluções de EDTA e do complexo sintetizado de modo que ao serem adicionadas às suspensões de nanopartículas, obtivessem concentração final igual a 10(-5) mol/L. Para serem analisadas via SERS, essas misturas foram gotejadas em uma placa de vidro previamente revestida com uma camada de alumínio, de modo que fosse extinta qualquer possível interferência da fluorescência oriunda do vidro. As bandas SERS obtidas foram, então, estudadas e os dados sugerem que as interações ocorridas na superfície das nanopartículas, tanto com o ligante quanto com o complexo, sejam do tipo ligação de hidrogênio. / [en] Nowadays, the nanoparticles have been target of searches in several in various areas due its magnetic, photonic, optoelectronic and catalytic exclusive proprieties. The present work aimed to study the SERS response and the possible interaction between the gold nanoparticles and ethylenediamninetatraacetic acid and its chromium (III) complex. This complex was synthesized and characterized by elemental analyses ( atomic absorption spectrometry and CHN ), infrared spectroscopy, Raman spectroscopy and Ultraviolet-visible spectroscopy techniques. It was possible to see that, in this case, the ligand EDTA coordenates as a quinquidentate with the chromium íon, and one water molecule occupied the sixty valence position. In this paper was synthesized also a aqueous colloidal solution of gold nanoparticle by the physic method pulsed laser ablation. This method is very interesting because allow the formation of the particles without the action of another reagent, utilizing just gold and quarter. After that, its was characterized by ultraviolet-visible spectroscopy, SERS, SEM and TEM. The dates showed that the particles had relatively small diameters, near 10 to 30 nm and there was the presence of carbon monoxide molecules adsorbed in its surfaces, possibility from CO2 present in the air that is so much soluble in water and in some stage of ablation was reduced. In order that study and present the sensibility of the SERS techniques, solutions of EDTA and synthesized complex was prepared in such a manner as when its added inside the colloidal solutions its final concentration was 10(-5) mol / L. In order to analyzed by SERS, these mixtures was deposited in a glass plate that before was covered by a aluminum layer so as to extinct some interference from glass fluorescence. The SERS bands got was studied and we believe that the interaction occurred in the nanoparticles surface with a both ligand and complex was by hydrogen bond.

[pt] Norfloxacina (NFX) é um antibiótico fluorescente de amplo espectro bacteriológico, membro da família das fluorquinolonas (FQs). A interação das FQs com íons metálicos pode incrementar a ação bactericida e agir contra a resistência das bactérias frente aos antibióticos. Diversos exemplos de complexos mistos de norfloxacina e Cu(II) podem ser encontrados na literatura. A compreensão dos mecanismos moleculares de interação desses antibióticos com os diferentes componentes das células e com nanopartículas de ouro, como transportadores do fármaco, é extremamente importante. Para entender essas interações, neste trabalho utilizamos diferentes técnicas espectroscópicas, como espectroscopia de fluorescência estacionária e resolvida no tempo, absorção de luz UV-Visível e ressonância paramagnética eletrônica (RPE). A interação de NFX e do complexo ternário Cu(II):L:NFX, onde o ligante L é a 1,10-fenantrolina (Phen) ou 2,2-bipiridina (Bipy), com micelas e lipossomas unilamelares pequenos de fosfatidilcolina de ovo (PC) foi estudada usando espectroscopia de fluorescência em estado estacionário e resolvida no tempo. Foi estudada a estabilidade dos complexos ternários formados em micelas. Foram obtidas constantes de estabilidade no interior de micelas de SDS, as quais mostraram valores muito maiores do que em tampão. Já os espectros de RPE deram maiores detalhes sobre a estrutura dos complexos e confirmaram a formação do complexo ternário dentro das micelas. Foram estudadas as interações de FQs e seus complexos de cobre com lipossomas de PC preparados com diferentes densidades superficiais de carga elétrica negativa. No estudo da interação de FQs com nanopartículas de ouro sintetizadas por ablação a laser (nanocompósitos, AuNCs), NFX mostrou maiores mudanças, tanto na absorbância como na fluorescência, do que as FQs ciprofloxacina (CFX) e levofloxacina (LFX). Os resultados sugerem mudanças no índice de refração na superfície dos AuNCs, por associação com o fármaco e/ou formação de aglomerados como resultado da interação. Observou-se também uma supressão lenta, porém significativa, na fluorescência da NFX, sem mudança na posição do pico, indicando que NFX mantém o seu estado inicial de protonação ligando-se à superfície dos AuNCs. Também foi observada a liberação de FQs ligadas à superfície de AuNPs mediante substituição por tióis, que ocasiona recuperação parcial da fluorescência da fluorquinolona. Por último, como o surfactante aniônico SDS se mostrou promissor na interação com NFX, em comparação com surfactantes catiônicos e neutros, e como os AuNCs são estáveis em SDS, estudamos a interação de NFX com AuNCs sintetizados em presença de SDS e, para comparação, com AuNCs colocados em solução de SDS após a síntese. / [en] Norfloxacin (NFX) is a fluorescent antibiotic of broad bacteriological spectrum, member of the fluoroquinolone (FQ) family. The interaction of FQs with metal ions can increase the bactericidal action and act against antibiotics bacterial resistance. Several examples of mixed-ligand norfloxacin Cu (II) complexes can be found in the literature. Understanding the molecular mechanisms of interaction of these antibiotics with different cell components and with gold nanoparticles as drug transporters is extremely important. To clarify these interactions, we used different spectroscopic techniques, such as steady-state and time-resolved fluorescence spectroscopy, UV-Visible light absorption, and electron paramagnetic resonance (EPR). The interaction of NFX and the ternary complex Cu(II):L:NFX, where the L is the ligand 1,10-phenanthroline (Phen) or 2,2-bipyridine (Bipy), with micelles and small unilamellar liposomes of egg phosphatidylcholine (PC) was studied using steady-state and time-resolved fluorescence spectroscopy. The stability of the ternary complexes formed in micelles was studied, and stability constants were obtained inside SDS micelles, which showed values much larger than in buffer. The EPR spectra gave further details on the structure of the complexes, and confirmed the formation of the ternary complex inside the micelles. The interactions of FQs and their copper complexes with PC liposomes prepared with different surface densities of negative electrical charge were studied. In the study of the interaction of FQs with gold nanoparticles synthesized by laser ablation (nanocomposites, AuNCs), NFX showed greater changes than FQs ciprofloxacin (CFX) and levofloxacin (LFX) in both absorbance and fluorescence. The results suggest changes in the surface refractive index of the AuNCs and/or cluster formation, as result of the interaction with the drug. A slow but significant quenching of NFX fluorescence was also observed, with no change in peak position, indicating that NFX maintains its initial state of protonation by binding to the surface of the AuNCs. Release of FQs attached to the surface of AuNCs by thiols has also been observed, which causes partial recovery of FQ fluorescence. Finally, as the anionic surfactant SDS showed to be promising in the interaction with NFX, compared to cationic and neutral surfactants, and because the AuNCs are stable in SDS, we studied the interaction of NFX with AuNCs synthesized in the presence of SDS and, for comparison, with AuNCs placed in SDS solution after synthesis.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work, gold nanoparticles (AuNPs) and nanoclusters (AuNCLs) were prepared by the reduction in diluted solution method, using the amphiphilic copolymer Pluronic F127(PF127) and thiolated Pluronic F127 (PF127-thiol), respectively. The copolymer was functionalized by sterification reaction using thioglycolic acid (TGA). The investigated parameters of synthesis were concentration of the PF127 solution, temperature, as well as, the UV irradiation. The nanosystems were characterized by UV/Vis absorption spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM). Further, the system potentialities were investigated by a catalized reaction and incorporation of a model molecule (baicalein). Morphologies, sizes, polydispersity, amount of reduced ion as welll as kinetics parameters were depedent on the parameters of synthesis. The yeld of the functionalization reaction was 90%, calculated by 1H NMR. Using the PF127-thiol, the surface plasmonic ressonance band (SPR) was undetected and a strong absorption in the UV region observed, which indicated that nanoparticles smaller than 3 nm were obtained (AuNCLs). Catalitic property of the AuNPs were investigated by reduction of p-nitrophenol, in which the AuNPs synthesised by PF127 were more efficent than the systems obtained by citrate reduction. The encapsulation efficiency of the baicalein were around 90%. In conclusion, the synthesis of AuNPs by PF127 is not only adequate to modulate sizes and morphology but also to provide environmental advantage in comparison to some tradicional methods. In addition, these are promissing systems to biologic applications because of the biocompatibility of PF127. / Neste trabalho, nanopartículas e nanoclusters de ouro (AuNPs e AuNCLs, respectivamente) foram obtidos pelo método de redução em solução diluída, empregando o polímero anfifílico Pluronic F 127 não funcionalizado (PF127) e funcionalizado (PF 127-Tiol) como agente redutor/estabilizador, respectivamente. A funcionalização do polímero foi realizada por reação de esterificação com ácido tioglicólico (TGA), inserindo-se grupos tióis terminais. A concentração de PF127 e temperatura de obtenção foram parâmetros variados nos processos, além da incidência ou não de radiação UV. A caracterização dos nanosistemas foi realizada por espectroscopia de absorção no UV-Vis e por microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os sistemas foram testados quanto à atividade catalítica, na redução do p-nitrofenol em borohidreto de sódio e na incorporação de uma molécula modelo, a baicaleína. As diferentes condições de síntese influíram sobre a morfologia, tamanho, quantidade, polidispersão e cinética de formação das nanopartículas. O rendimento da reação de funcionalização, estimado por 1H RMN, foi de 90%. O produto obtido (PF127-Tiol) foi empregado na redução do Au3+ e, nanopartículas menores que 3 nm foram obtidas, nesse caso, AuNCLs, evidenciados pelo desaparecimento da banda SPR e surgimento de uma forte absorção no UV, além da observação por MET. Os sistemas a partir do PF127 foram investigados quanto a aplicação em catálise, na qual as AuNPs preparados utilizando Pluronic foi mais eficiente do que as obtidas por redução por citrato. Na investigação da incorporação de uma molécula modelo, as eficiências de encapsulamento foram superiores a 90%. Dessa forma, esses sistemas mostraram-se promissores para uma diversa gama de aplicações de nanopartículas ou clusters de ouro, tais como na catálise de reações químicas e encapsulamamento de bioativos. A síntese por PF127 mostrou-se uma rota ambientalmente amigável e capaz de modulação nos tamanhos e formas das AuNPs,.Os sistemas ainda são promissores para uso em sistemas biológicos, tendo em vista a biocompatibilidade do PF127.

[pt] Nanopartículas de ouro dispersas em água (AuNPs-H) e nanopartículas de ouro na presença dos surfactantes brometo de cetiltrimetilamônio (AuNPs-CTAB) e brometo de didecildimetilamônio (AuNPs-C10DAB) foram sintetizadas e caracterizadas por diversas técnicas. As variações nos perfis espectrais no UV-Vis dessas nanopartículas foram estudadas levando-se em consideração a intensidade e o comprimento de onda máximo da banda de ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR); foram acompanhadas em função do tempo para nanopartículas estocadas sob refrigeração (4 graus celsius) com as mantidas na temperatura ambiente (27 graus celsius). Um comportamento anômalo (mais instável) foi observado para AuNPs-C10DAB na concentração 1,0 ×10-4 mol L-1. As suas atividades catalíticas também foram avaliadas na presença de 4-nitrofenol e verificou-se que a cinética mais efetiva foi do sistema sem surfactante. Finalmente, um estudo de interação com aminoglicosídeos (AMG) foi feito visando o uso das nanopartículas como sonda analítica. Todavia, somente AuNPs-H apresentaram resultados satisfatórios, o que indica que o surfactante impede que o AMG se aproxime da superfície das nanopartículas, visto que, em concentrações mais elevadas de CTAB ou C10DAB, não há variação significativa no sinal original da sonda quando o AMG está presente. Um método analítico foi desenvolvido baseado na interação AuNPs-H-gentamicina e AuNPs-H-neomicina a partir da otimização dos parâmetros: concentração de AuNPs-H, tampão, tempo de medição e faixa de concentração de AMG. Na condição ajustada para sondagem quantitativa, cada dispersão de trabalho foi constituída por 40 porcento v/v (1,2 × 10-9 mol L-1) de AuNPs-H 1,0 mL de tampão citrato pH 4,0 (1,0 × 10-2 mol L-1) e volume final de 5,0 mL ajustado pela adição água ultrapura, após micro-volumes apropriados de soluçãoestoque de AMG (exceto na dispersão branco) ou de amostras adicionadas. O monitoramento da variação dos perfis espectrais foi feito em 511 e em 681 nm, habilitando a construção de curvas analíticas em 681, e na razão (681/511). Para gentamicina, a faixa linear variou de 0,6 a 600 microgramas L-1 com o limite de detecção (LD) de 0,06 microgramas L-1. Para neomicina, faixa linear foi de 7,3 a 550 microgramas L-1, tendo LD de 6,2 microgramas L-1. A aplicação do método foi feita determinando-se gentamicina (fortificação) em leite integral, e neomicina em solução controle (amostra aquosa simulada), medicamento e em saliva. Para habilitar a seletividade do método foi necessária a utilização de extração em fase sólida (SPE) em cartuchos comercias empacotados com polímero de impressão molecular de AMG. Em amostras de leite (40 microlitros), após limpeza e SPE, foi possível quantificar 1,72 mais ou menos 0,03 microgramas de gentamicina, o equivale a 39,1 mais ou menos 0,2 porcento. As recuperações para neomicina em amostras de medicamento foram de aproximadamente 45 mais ou menos 3,0 porcento (após SPE), indicando interferências de outros componentes. Neomicina também foi recuperada em amostras de saliva após uso do medicamento obtendo valores próximos a 0,36 mais ou menos 0,02 microgramas. Em contraste, as recuperações em amostras simuladas chegaram até 102,6 mais-menos 1,3 porcento (sem necessidade de SPE). Por fim foi feita uma avaliação comparativa de interação de AuNPs-H e nanopartículas de ouro sintetizadas com redução com citrato (AuNPs-citrato) que indicou diferença de comportamento na interação com AMG. / [en] Water-dispersed gold nanoparticles (AuNPs-H) and gold nanoparticles in the presence of surfactants cetyltrimethylammonium bromide (AuNPs-CTAB) and didecyldimethylammonium bromide (AuNPs-C10DAB) were synthesized and characterized using several techniques. The differences in the UV-Vis spectral profiles of these nanoparticles were studied monitoring the intensity and the localized surface plasmon resonance band (LSPR) maximum wavelength; these were monitored as a function of time taking into account storage conditions: under refrigeration (4 Celsius degrees) and at room-temperature (27 Celsius degrees). Anomalous (more unstable) profile was observed for AuNPs-C10DAB at 1.0 × 10-4 mol L-1. Their catalytic activities were also evaluated in the presence of 4-nitrophenol and it was shown that the most effective kinetics was observed for the system without surfactant. Finally, an interaction study with aminoglycosides (AMG) was conducted aiming the application of nanoparticles as analytical probe. Only AuNPs-H produced adequate results, indicating that the surfactant prevents interaction between AMG and the surface of the nanoparticles since at higher concentrations of CTAB or C10DAB there is no significant variation in the original probe signal in presence of AMG. An analytical method was developed based on the AuNPs-H-gentamicin and AuNPs-H-neomycin interaction taking into consideration the optimization of the parameters: AuNPs-H concentration, buffer, signal stabilization time and the AMG concentration range. In the adjusted condition for quantitative probing, each dispersion consisted of 40 percent v/v (1.2 × 10-9 mol L-1) of AuNPs-H, 1.0 mL of citrate buffer pH 4.0 (1.0 × 10-2 mol L-1) and final volume of 5.0 mL adjusted with ultrapure water addition, after appropriate micro-volumes of a stock solution of AMG (except in blank dispersion) or sample added. The spectral profiles were monitored at 511 and 681 nm, allowing theconstruction of analytical curves at 681, and at the ratio (681/511). For gentamicin, the linear range reached from 0.6 to 600 microgram L-1 with the limit of detection (LD) of 0.06 microgram L-1 . For neomycin, the linear range was 7.3 to 550 microgram L-1, with LD of 6.2 microgram L-1. The application of the method was made by determining gentamicin(fortification) in whole milk, and neomycin in control solution (simulated aqueous sample), pharmaceutical samples and saliva. In order to enable selectivity of the method it was necessary to use solid phase extraction (SPE) using a commercial SPE cartridge packed with an AMG molecular imprinted polymer. In milk samples (40 microlitre), after clean up and SPE, it was possible to quantify 1,72 plus-minus 0,03 microgram gentamicin, which is equivalent to 39,1 plus-minus 0,2 percent). Recoveries for neomycin in drug samples were approximately 45 plus-minus 3.0 percent (after SPE), indicating interferences of other components. Neomycin was also recovered in saliva samples after drug use obtaining values close to 0.36 plus-minus 0.02 microgram. In contrast, the recoveries in simulated samples reached up to 102.6 plus-minus 1.3 percent (no need for SPE). Finally, a comparative evaluation of the interaction of AuNPs-H and gold nanoparticles synthesized with reduction with citrate (AuNPs-citrato) was performed, indicating differences in terms of the interaction with AMG.

[pt] A pandemia da COVID-19 instaurou inúmeras pesquisas sobre a doença, a qual foi atribuída à tempestade de citocinas. Embora, as vacinas sejam eficazes para combater a disseminação da COVID-19 e, recentemente, tenha sido aprovado pela ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) o fármaco antiviral Paxlovid (Trade Mark), no tratamento da COVID-19, estudos sobre formas de tratamento ainda são necessários. Dentre as novas estratégias terapêuticas, a utilização de nanopartículas de ouro (AuNPs) tem se destacado devido o potencial efeito antiinflamatório. O objetivo deste trabalho foi estudar as eventuais propriedades antiinflamatórias das AuNPs, sintetizadas por ablação a laser pulsado (PLA) em água, em macrófagos RAW 264.7. Ademais, o presente trabalho visou investigar a possível ligação entre o efeito imunomodulador das nanopartículas e os produtos secundários obtidos através da reação de redução da CO2 (CO2RR) ativada por PLA em água. Nesse sentido, foram analisados a proliferação, a citotoxicidade, os níveis das espécies reativas de oxigênio (EROs) e das espécies reativas de nitrogênio (ERNs) nos macrófagos RAW 264.7 submetidas ao tratamento com as AuNPs e expostas ao lipopolissacarídeo (LPS), o qual foi utilizado como agente precursor do processo inflamatório. Em conclusão, os resultados apontaram que AuNPs na concentração de 10 (micro)g/mL não tiveram caráter citotóxico e diminuíram as EROs e ERNs. As AuNPs demonstraram promissora atividade antiinflamatórias com reduzidos valores de citotoxicidade, o que aponta para uma futura aplicação clínica. / [en] With the advent of the COVID-19 pandemic, numerous studies on the disease were initiated, a disease originated from a cytokine storm. Although vaccines are effective in combating the spread of COVID-19 and, more recently, the antiviral drug Paxlovid (Trade Mark) has been approved by ANVISA (Brazilian Health Regulatory Agency) for the treatment of COVID-19, studies on forms of treatment are still needed. Among the new therapeutic strategies, the use of gold nanoparticles (AuNPs) has been in the spotlight due to their potential antiinflammatory effect. This work aims to study the potential anti-inflammatory properties of AuNPs, synthesized by pulsed laser ablation (PLA) in water, in RAW 264.7 macrophages. Furthermore, the present work aimed to investigate the possible connection between the immunomodulatory effect of the nanoparticles and the secondary products obtained through the CO2 reduction reaction (CO2RR) activated by PLA in water. In this sense, we analyzed the proliferation, cytotoxicity, levels of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) in RAW 264.7 macrophages subjected to treatment with AuNPs and exposed to lipopolysaccharide (LPS), which was used as a precursor agent of the inflammatory process. In conclusion, the results showed that the AuNPs at a concentration of 10 (micro)g/mL did not have a cytotoxic character and reduced ROS and RNS. AuNPs demonstrated promising anti-inflammatory activity with reduced cytotoxicity values, which points to future clinical applications.

[pt] Sensores baseados na espectroscopia de ressonância de plásmons de superfície (SPR) são dispositivos fotônicos amplamente usados para a detecção ultra sensível de gases e analitos (bio) químicos sem marcadores. O mecanismo de sensoriamento baseia-se na sensitividade do campo eletromagnético evanescente associado aos Polaritons de Plásmon de Superfície (SPP) propagando-se na interface metal-dielétrica, o qual age como uma eficiente nanosonda no meio exterior. Mesmo com resultados excelentes em aplicações de sensoriamento em tempo real, a espectroscopia SPR encontra severas limitações nas caracterizações elipsométricas de filmes finos com espessuras maiores que alguns nm. As limitações são principalmente associadas a instabilidade no longo prazo das propriedades físico-químicas das interfaces metal-dielétricas dos dispositivos SPR, a qual prejudica a acurácia na determinação simultânea da espessura e do índice de refração dos filmes finos que estão sendo investigados. Por estas razões, a primeira parte da tese é dedicada ao estudo da degradação e do processo de estabilização das interfaces metal-dielétricas de diferentes plataformas de sensoriamento SPR, tanto no ar como em ambiente aquoso. As plataformas de sensoriamento foram monitoradas por espectroscopia SPR e microscopia de força atômica (AFM). Diferentes configurações de interfaces metal-dielétricas foram analisadas, tanto em termos de camadas de adesão, tipo de metal que suporta a onda de plasma, e supercamadas, com o objetivo de otimizar a estabilidade e a sensitividade de plataformas SPR monomodais e multimodais. As melhores performances foram obtidas quando uma interface metal-dielétrica com baixo amortecimento eletromagnético é criada através da deposição de uma monocamada adesiva de (3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTS), e quando uma monocamada de grafeno (SLG) é transferida como supercamada na cima de um filme fino metálico de ouro. O estudo do processo de estabilização das plataformas SPR foi a base para o desenvolvimento da segunda parte da tese, onde nós mostramos as potencialidades da espectroscopia SPR na configuração Kretschmann para a acurada caracterização elipsométrica de três classes de materiais deferentes: nanopartículas de ouro (AuNPs), filmes finos de materiais orgânicos luminescentes, e grafeno. Para determinar simultaneamente a espessura e o índice de refração dos filmes finos, foram adoptados os métodos das duas cores e/ou dois modos, esse último realizado através do uso de guias de onda carregadas por dielétricos (DLWGs) com interfaces simétricas do tipo Au/MPTS/SiO2. Por fim, estas três classes de materiais foram usadas no desenvolvimento de novos sensores ópticos SPR de interesse biológico e ambiental. A prova de conceito de um dosímetro de raios UVA baseado em espectroscopia SPR é demonstrado através do monitoramento das modificações da espessura e índice de refração induzidas pela radiação em filmes finos de tris (8-hydroxyquinoline) (Alq3) e tris (dibenzoylmethane) mono (1,10-phenanthroline) europium (III) (Eu (dbm)3Phen). AuNPs com um diâmetro nominal de 15nm estabilizadas por citrato de sódio, foram usadas para demonstrar o princípio de funcionamento de medidores de tamanho de partículas e contadores superficiais de AuNPs baseados na espectroscopia SPR de duas cores. Neste último caso, nós mostramos experimentalmente que as DLWG podem ser usadas como acurados nanocontadores para densidades superficiais entre 20 e 200 NP/um2, com importantes resultados para a metrologia óptica e a emergente espectroscopia SPR amplificada por nanopartículas (PA-SPR). Por último, mostramos o utilizo da interface Au/SLG para a detecção ultra-sensível de íons de metais pesados de interesse ambiental, com um limite de detecção (LoD) sem precedentes da ordem de uma parte por bilhão (ppb). Os resultados experimentais suportam as previsões teóricas sobre a afinidade de sítios particulares do grafeno infinito para íons de metais pesados, e a possibilidade de aumentar a sensibilidade dos dispositivos SPR através da transferência de elétrons assistida por plásmons entre o filme de metal e o SLG. / [en] Surface Plasmon Resonance (SPR) Spectroscopy based sensors have emerged as a versatile and widely used optical tool for the label free ultrasensitive detection of gas and (bio) chemical analytes. The sensing mechanism is relying on the sensitivity of the evanescent field of the Surface Plasmon Polariton (SPP) wave propagating at metal dielectric interface, which acts as an efficient optical nanoprobe in the external medium. Despite the excellent results in the real-time sensing applications, SPR Spectroscopy has found limited applications in the accurate ellipsometric characterization of thin films with thickness higher than a few nm. The limitations are mainly associated with the long-time instability of the metal-dielectric interfaces of the SPR devices, which deteriorates the accuracy in the simultaneous determination of thickness and refractive index of the thin films under investigation. For these reasons, the first part of the dissertation is dedicated to the study of the degradation and stabilization process of the metal-organic interfaces of different SPR sensing platforms, in both air and water environment. The sensing platforms were monitored by SPR spectroscopy and atomic force microscopy (AFM). Different metal-dielectric interfaces configurations were analyzed, in terms of both adhesion layers, type of metal supporting the plasma wave and super-layers, with the aim to optimize the stability and the sensitivity of both monomodal and multimodal SPR platforms. The best performances were obtained when a low damping metal-dielectric interface is created through the self-assembling of a monolayer of (3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTS), and a single layer graphene (SLG) is transferred as a super-layer on the gold (Au) thin film. The study of the process of stabilization of the SPR platforms was the base for the development of the second part of the dissertation, where we demonstrate the potentialities of the SPR spectroscopy in the Kreschtmann configuration for the accurate ellipsometric characterization of a class of three different materials: gold nanoparticles (AuNPs), organic luminescent materials, and graphene. To obtain the simultaneous determination of both the thickness and refractive index of the thin films, a two-color and/or two-mode approach was adopted, the latter performed by the use of dielectric loaded waveguides (DLWG) with symmetric Au/MPTS/SiO2 interfaces. Finally, the three class of materials have been used for the development of novel SPR optical sensors with environmental or biological interest. The proof of principle of an SPR based UVA dosimeter is demonstrated via the monitoring of the radiation induced modifications of the thickness and refractive index of luminescent thin film of tris(8-hydroxxyquinoline) (Alq3) and tris(dibenzoylmethnae) mono(1,10-phenanthroline) europium (III) (Eu(dbm)3Phen). Sodium Citrate stabilized AuNPs with a nominal diameter of about 15 nm were used to show the principle work of a two-color SPR spectroscopy nanosizer and nanocounter. In the latter case, we demonstrate experimentally that DLWGs can be used as accurate nanocounters in the range of surface density between 20 and 200 NP/um2, with results important for both optical metrology and the emerging particle amplified PA-SPR spectroscopy. Finally, we show the use of the Au/SLG interface for the ultrasensitive detection of heavy metal ions of environmental interest, with an unprecedented limit of detection (LoD) of the order of part per billion (ppb). The experimental results support the theoretical predictions about the affinity of particular sites of the infinite graphene to heavy metal ions, and the possibility to enhance the sensitivity of SPR devices by the plasmon assisted electron transfer between the metal film and the SLG.