A transfusão de sangue é uma intervenção terapêutica capaz de salvar muitas vidas. Entretanto, transfusões também apresentam uma alta gama de possíveis eventos adversos, questões logísticas, econômicas e sociais. Dentre as principais preocupações terapêuticas estão a incompatibilidade (principalmente do sistema ABO), a transmissão de microrganismos patogênicos, os distúrbios imunomodulatórios, as reações hemolíticas, o aumento estatístico do risco de morte proporcional ao volume de sangue infundido, dentre outros. Diversas alternativas às transfusões sanguíneas são propostas na literatura científica, dentre elas o desenvolvimento de transportadores de oxigênio que utilizam a hemoglobina, comumente intitulados substitutos sanguíneos. Neste âmbito, o presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento de uma rota de síntese e a síntese de partículas de gelatina contendo hemoglobina polimerizada. Para tanto, realizou-se a síntese do polietileno glicol bis-[succinimidil succinato], extraiu-se e polimerizou-se com glutaraldeído ou polietileno glicol bis-[succinimidil succinato] hemoglobina de sangue bovino e, partículas de gelatina coriácea ou óssea contendo hemoglobina polimerizada foram sintetizadas e caracterizadas. A síntese do polietileno glicol bis-[succinimidil succinato] (SSPEG) foi caracterizada por espectroscopia RAMAN, análise diferencial de calorimetria (DSC) e os resultados obtidos indicaram o sucesso das reações. O produto da reação de polimerização da hemoglobina e albumina com o SSPEG foi verificado por SDS-PAGE e os resultados obtidos indicaram a formação com sucesso de polímeros de alta massa molecular. As partículas contendo hemoglobina polimerizada geradas com gelatina coriácea apresentaram diâmetro hidrodinâmico de 1370 nm, dispersividade de 0,029 e potencial zeta de -36,1 mV. As partículas contendo hemoglobina polimerizada geradas com gelatina óssea apresentaram diâmetro hidrodinâmico de 438 nm, dispersividade de 0,563 e potencial zeta de -24,5 mV. Os resultados obtidos sugerem a aplicabilidade da gelatina coriácea para a produção de partículas contendo hemoglobina polimerizada com possível aplicação como transportador de oxigênio. / Blood transfusion is a therapeutic intervention that can save many lives. However, transfusion is also related to several possible adverse therapeutic events and logistic, economic and social concerns. Among the major therapeutic concerns are incompatibility (mainly of the ABO group system), pathogenic microorganisms\' transmission, immunomodulatory disturbances, hemolytic reactions, death risk increase that is proportional to the infused volume, among others. Several alternatives to blood transfusion are proposed in the scientific literature. Among them is the development of hemoglobin based oxygen carriers, commonly entitle blood substitutes. To this extent, the present work aimed to develop a synthetic route and to synthesize gelatin particles containing polymerized hemoglobin. To this purpose PEG bis(succinimidyl succinate) was synthesized, bovine hemoglobin was extracted and polymerized with glutaraldehyde or PEG and polyhemoglobin contained particles of gelatin from leather or bones were synthesized and characterized. PEG bis(succinimidyl succinate) synthesis was characterized by RAMAN spectroscopy and by differential scanning calorimetry (DSC) and the obtained results indicated the successful synthesis. The reaction product of the polymerization of hemoglobin or albumin with PEG was verified by SDS-PAGE and the results indicated the successful formation of high molecular mass polymers. The particles generated with leather gelatin and polyhemoglobin had a hydrodynamic diameter of 1370 nm, dispersity of 0.029 and zeta potential of -36.1 mV. Particles generated with bone gelatin and polyhemoglobin had hydrodynamic diameter of 438 nm, dispersity of 0.563 and zeta potential of -24.5 mV. The obtained results suggest the applicability of leather gelatin for the production of polyhemoglobin containing particles aiming to the development of a hemoglobin based oxygen carrier.

No presente trabalho são apresentadas a síntese e a caracterização estrutural, fotofísica, fotoquímica e fotobiológica de nanopartículas contendo os fotossensibilizadores (FS) Azul de Metileno (AM) e Tionina. AM e Tionina foram incorporados nas nanopartículas sil-AM e sil-Tio pelo processo sol-gel. Nas nanopartículas Cab-Tio, Tionina foi ligada à superfície de sílica CabOsil® através de ligação covalente com reagentes bifuncionais. Todas as nanopartículas mostraram-se esféricas e com de diâmetro médio na faixa de 30 a 60nm. A imobilização dos FS induziu a agregação destes em extensões diferentes para cada tipo de nanopartícula. Foi observado que a maior presença de dímeros de FS leva à menor eficiência de geração de 1O2. Constatou-se que as nanopartículas sofrem pouca influência do meio, uma vez que os FS a elas ligadas não sofreram redução química por NADPH, nem supressão do estado tripleto por íons ascorbato e a supressão de fluorescência por íon brometo foi diminuída. Foi testado também o efeito do recobrimento destas nanopartículas com lipídios dioleilfosfatidil colina (DOPC) e fosfatidilglicerol (PG) e com Polietileno glicol (PEG). A adsorção das nanopartículas sobre membranas miméticas foi reduzida após os recobrimentos, resultado que foi explicado pelas interações de carga superficial (potencial zeta) e pela força de hidratação. As nanopartículas sil-AM e Cab-Tio apresentaram fototoxicidades in vitro, 38% e 20% maiores que os respectivos FS livres. A modificação das nanopartículas de sil-AM com lipídios e com PEG diminuiu a fototoxicidade das mesmas e no caso do recobrimento com lipídios levou ao aumento da toxicidade no escuro. Imagens de microscopia confocal mostraram que as nanopartículas com e sem recobrimento de lipídios entram em células B16. No caso das nanopartículas recobertas, observou-se um perfil de distribuição difuso por todo o citoplasma e no caso de nanopartículas sem recobrimento, estas encontraram-se em poucas regiões vacuolares do citoplasma. O perfil de distribuição homogênea por todo o citoplasma no caso de nanopartículas recobertas com lipídios pode ser o responsável pelo aumento de toxicidade no escuro. Concluiu-se que a ligação dos FS em nanopartículas com diferentes graus de agregação pode ser uma estratégia para obtenção de sistemas com capacidade modulada de geração de 1O2 e com reduzida susceptibilidade às composições do meio. As atividades fototóxicas das nanopartículas contra células B16 mostraram que estas podem ser úteis em Terapia Fotodinâmica de Câncer / In this work we present the synthesis and the characterization (structural, photophysical, photochemical and photobiological) of nanoparticles with incorporated photosensitizers (PS) Methylene Blue (MB) and Thionin. MB and Thionin were incorporated in sil-MB and sil-Th nanoparticles through sol-gel process. In the case of Cab-Th nanoparticles Thionin was linked to the surface of CabOsil® nanoparticles through cross-linking reactions. All nanoparticles were spherical and presented average diameter in the range of 30 to 60nm. Different extension of PS aggregation was observed in each nanoparticle. It was characterized that the higher the proportion of dimers to monomers the smaller the efficiency of singlet oxygen (1O2) generation. It was shown that nanoparticles can protect PS from external interferences, since NADPH did not reduce them, neither were their triplet state quenched by ascorbate ions. Besides, fluorescence quenching by bromide ions was reduced compared to free PS. The effect of covering the nanoparticles with lipids, i.e., di-oleil phosphatidylcholine (DOPC) and phosphatidylglycerol (PG), and with Polyethylene glycol was also tested. The nanoparticle adsorption over membrane mimics was reduced, which was explained by the interaction among surface charges (zeta potential) and by hydration forces. Sil-MB and Cab-Th nanoparticles presented in vitro phototoxicity 38% and 20% higher than the respective free PS. It was observed that the nanoparticle coating with lipids and with PEG reduced their photoxicity. Nanoparticles coated with lipids showed higher toxicity in the dark. Confocal fluorescence images of B16 cells showed that nanoparticles with or without lipid coating enter the cells. In the case of lipid-coated nanoparticles a diffuse distribution profile was observed and in the case of nanoparticles without coating, they concentrated in specific vacuolar regions of the cytoplasm. The homogeneous cytoplasmic distribution profile of lipid-coated nanoparticles can explain the increased toxicity in the dark. It has been concluded that immobilization of PS with different aggregation degrees is a strategy to obtain systems in which the modulated efficiency of 1O2 generation is not affected by the external medium. Finally, based on the observed in vitro phototoxicity activity against B16 cells, these systems can be useful in Photodynamic Therapy of Cancer

Nos dias de hoje o controle e monitoração de sistemas biológicos relacionados ao controle ambiental tem sido considerado importante para o diagnóstico e biorremediação de sistemas aquosos como rios e lagos. A eficácia dos processos de controle está diretamente relacionada aos processos de medição \"in-situ\" em tempo real. Nesse sentido o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas multiespectrais portáteis para monitoramento, \"in-situ\" e em tempo real, da dinâmica do crescimento microbiano utilizados em processos de biorremediação. Assim, para este fim foram desenvolvidos dois sistemas, um para monitorar a concentração de oxigênio dissolvido (OD) em meio aquoso e outro para monitorar a absorção óptica do meio de cultura. O sensor óptico para monitorar a concentração de OD está baseado em uma fibra óptica na qual em uma de suas pontas (extremidades) foi depositado um filme fino de Poli (cloreto de vinila) (PVC) dopado com moléculas de octaetilporfirina de platina (PtOEP) como parte sensível do dispositivo. O sensor mostrou resposta linear em regiões entre 4 e 18 mg/L de OD em meio aquoso, tendo como tempo de resposta de 8 s e tempo de recuperação de 236 s. O sistema de medida de absorção óptica do meio de cultura foi projetado e fabricado utilizando-se um fotodetector multiespectral e um diodo LED (600nm) como fonte de excitação. A aquisição, controle e processamento de sinais deste sistema está baseado em uma placa de aquisição NI modelo myRIO-1900 fabricado pela National Instruments, utilizando-se tecnologia Field Programmable Gate Array (FPGA). Os resultados obtidos com este sistema mostram ter o mesmo nível de desempenho se comparado ao de um sistema biofotométrico comercial na faixa de concentração entre 1,13 mg/ml à 2,11mg/ml. / Nowadays, the controlling and monitoring biological systems related to environmental control has been considered important for the diagnosis and bio-remediation of aqueous systems like rivers and lakes. The effectiveness of this control processes are directly related to \"in-situ\" and real-time measurement processes. In this sense the present work presents the development of portable multispectral systems for monitoring, \"in-situ\" and in real time, the dynamics of microbial growth used in bio-remediation processes. So, for this purpose were fabricated two systems, one to monitor the concentration of dissolved oxygen (DO) in aqueous medium and another to monitor the optical absorption of culture medium. The optical sensor to monitor the DO is based on an optical fiber in which in one of its ends was deposited a poly(vinyl chloride) (PVC) thin film doped with Platinum octaethylphorphyrin molecules (PtOEP) as part of the device. The sensor showed linear response in regions between 4 and 18 mg/L of DO in aqueous medium, with response time of 8s and the recovery time of 236s. The system of measurement of optical absorption of culture medium was designed and manufactured using a multispectral photodetector and a diode LED (600nm) as a source of excitation. The acquisition, signal processing and control of this system are based on an acquisition card NI myRIO-1900 model manufactured by National Instruments, using FPGA technology. The results obtained with this system shows to have the same level of performance to that of a commercial biophotometric system in the concentration range of 1.13 mg/mL to 2.11 mg/mL.

O estrógeno é importante para o desenvolvimento de redes neuronais. Assim, investigamos mecanismos celulares relacionados à neuroproteção, através da sinalização rápida mediada pelo GPER-1 em cultura mistas e enriquecida de neurônios submetidas ou não à privação de glicose/oxigênio (PGO). Mostramos que as células corticais em cultura expressam o receptor GPER-1 e esta marcação encontra-se dispersa tanto no citosol como no núcleo. Nossos resultados mostraram que a proteção, via sinalização estrogênica, foi dependente da composição celular. A ausência da sinalização via GPER-1 previamente à PGO aumentou a morte celular induzida pela PGO, sugerindo que o bloqueio desta sinalização via GPER-1 pode estar relacionado ao pior prognóstico de lesões isquêmicas, e a suplementação com G1 no meio de cultura durante a privação e reperfusão atenuaram estes efeitos. Além disso, nossos resultados apontam para a influência das células da glia como mediadores do papel neuroprotetor, via sinalização estrogênica não-nuclear, neste contexto de privação de glicose/oxigênio. / Estrogen is important to the development of neural networks. Thus, we investigated the cellular mechanisms related to neuroprotection through the rapid signaling mediated by GPER-1 in mixed culture and enriched neurons submitted or not to glucose/oxygen deprivation (OGD). We showed that cortical cell cultures express GPER-1 receptor and this are dispersed both in the cytosol and the nucleus. Our results showed that protection via estrogen signaling was dependent on the cellular composition. The lack of a signaling pathway GPER-1 before OGD increased cell death induced by OGD, suggesting that blocking of GPER-1 signaling pathway could be related to poor prognosis of ischemic lesions and G1 supplementation of culture media during deprivation and reperfusion attenuated these effects. In addition, our results point to the influence of glial cells as mediators of the neuroprotective role via non-nuclear estrogen signaling in this context of glucose/oxygen deprivation.

A pesquisa e desenvolvimento de novos materiais catalisadores para as reações eletródicas em células a combustível de membrana trocadora de prótons são de grande importância para a viabilização destes sistemas como geradores de energia. Neste trabalho foram preparados catalisadores de Pt-Co suportados em carbono (Pt-Co/C) por diferentes métodos e são apresentados os resultados da caracterização física por diferentes técnicas. Os resultados da avaliação da atividade eletrocatalítica para a reação de redução de oxigênio (RRO) em ácido sulfúrico, na ausência e presença de metanol e a avaliação do desempenho destes materiais em células a combustível unitárias alimentadas com H2 e/ou metanol (no ânodo) e O2 (no cátodo) são também apresentados. Em linhas gerais, observou-se que os catalisadores de Pt-Co/C apresentaram maior atividade catalítica para a RRO quando comparados ao catalisador Pt/C sendo o método de impregnação o melhor método de preparação dentre os investigados. O catalisador Pt75Co25/C, preparado pela deposição do Co sobre Pt/C seguido pelo tratamento à alta temperatura, apresentou o melhor desempenho para a RRO devido à provável formação de uma liga que apresenta menor tamanho de partícula e menor distância interatômica Pt-Pt que o Pt/C. Adicionalmente, este material apresentou boa estabilidade nos testes em célula a combustível alimentada com H2/O2. Catalisadores Pt-Co/C mostraram boa tolerância ao metanol quando usados como cátodos com maior atividade para a RRO que o Pt/C, tanto em ácido sulfúrico na ausência e presença de metanol como na célula a combustível de metanol direto. / Research and development of new catalyst materials for the electrodic reactions in polymer electrolyte fuel cells are of great importance for the development of these systems as sources of energy. In this work electrocatalyts Pt-Co supported on carbon (Pt-Co/C) were prepared by different methods. Additionally to conventional electrochemical characterization, the materials were physically characterized by means of several different techniques. The evaluation of the electrocatalytic activity for the oxygen reduction reaction (ORR) in acid media, in the absence and presence of methanol, as well as the evaluation of the performance in fuel cells fed with H2 or methanol (in the anode) and O2 (in the cathode) are investigated. Pt-Co/C electrocatalyts presented better catalytic activity for the ORR when compared to Pt/C. Additionally, the impregnation method was found as being the best preparation method investigated. Pt75Co25/C electrocatalyts prepared by deposition of Co on Pt/C followed by thermal treatment at high temperatures presented the best performance for the ORR due the probable formation of an alloy with small particle size and shorter Pt-Pt bond distance compared to Pt/C. This material presented good stability in fuel cells. Pt-Co/C electrocatalyts showed good tolerance to methanol when used as cathode materials, showing better activity for the ORR compared to Pt/C, in acid medium in the absence and presence of methanol and in direct methanol fuel cells.

Os iodo-β-enaminoésteres cíclicos 13, 14, 15 e 16 (heterociclos nitrogenados de 5 membros) foram preparados pela iodociclização dos alquenil-β-enaminoésteres 7, 8, 9 e 10, respectivamente, com modificações na metodologia. Os tempos de reação foram diminuídos e o método de purificação foi modificado. Visando à extensão da metodologia para a obtenção de heterociclos nitrogenados de 6 membros, foi testada a iodociclização dos alquenil-S-enaminoésteres 11 e 12. O composto 11 forneceu o produto esperado 17 em 51% de rendimento enquanto que o composto 12 não sofreu ciclização nestas condições, porém ao modificá-las foi obtido composto 18\', via lactonização.As reações de desidroalogenação dos compostos 13, 14, 15 e 16 levaram aos produtos esperados 19, 20, 21 e 22, com rendimentos de 93, 99, 75 e 93%, respectivamente. O composto 17 não gerou nenhum produto nestas condições, mas ao modificá-las obteve-se o composto 23\', resultante de substituição nucleofilica interna, com 79% de rendimento. Nestas condições, os compostos 15 e 16 sofreram eliminação de HI gerando os compostos 21\' e 22\', respectivamente. / Cyclic iodo-β-enaminoesthers 13, 14, 15 e 16 (five-membered nitrogen heterocycles) were prepared by iodocyc1ization of alkenyl-β-enaminoesthers 7, 8, 9 e 10, respectively, with modifications in the method. The reaction times were diminished and the method of purification was changed. In order to extend this metodology to obtain six-membered nitrogen heterocycles, the iodocyclization of the alkenyl-β enaminoesthers 11 and 12 was tested. Compound 11 furnished the expected product 17 in 51% yield while compound 12 did not undergo cyclization in such conditions, however by changing them compound 18\' was obtained, via lactonization. The dehalogenation reaction of compounds 13, 14, 15 and 16 afforded the expected products 19, 20, 21 and 22, in 93, 99, 75 and 93% yield, respectively. Compound 17 did not furnish any products in these conditions, but modifying them compoud 23\' was obtained, resulting from a internal nucleophilic substitution, in 79% yield. In these conditions, compounds 15 and 16 underwent HI elimination giving compounds 21\' e 22\', respectively.

A sepse é uma síndrome clínica que promove alterações características na microcirculação, dificultando a avaliação da perfusão tecidual. No homem, estudos demonstram a importância de estabelecer a terapia baseando-se nas avaliações clínicas rotineiras, bem como nas variáveis de oxigenação e de perfusão tecidual como saturação venosa central de oxigênio, o lactato e a diferença de base. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a evolução desses parâmetros durante as seis primeiras horas de reposição volêmica, buscando identificar o valor destas variáveis como marcadores de prognóstico. Foram incluídas 30 cadelas com sepse grave e choque séptico submetidas à reposição volêmica com 40 ml/kg/hora de solução cristalóide durante as seis primeiras horas de tratamento intensivo. Durante este período, a pressão arterial sistólica, o débito urinário, a pressão venosa central, o lactato, o déficit de base e a saturação venosa central de oxigênio foram monitorados a cada 90 minutos. A prevalência de algumas características clínicas dos animais, analisando a relação destas características com o desfecho (alta ou óbito) foi realizada através do teste de qui-quadrado ou teste exato de Fisher. A saturação venosa central de oxigênio, o déficit de base e o lactato foram comparados entre os sobreviventes e não- sobreviventes utilizando análise de variância com dois fatores. Foi considerada estatística significativa com p< 0,05. A taxa de mortalidade foi de 36,7%. Os sobreviventes apresentaram valores de saturação venosa central acima de 70% quando comparados aos não sobreviventes (p<0,001). Níveis séricos de lactato mais elevados também foram observados no grupo de não sobreviventes (p<0,001), bem como os valores de déficit de base também foram mais elevados no grupo de sobreviventes quando comparado aos animais que vieram a óbito (p<0,001). O suporte intensivo aos animais com sepse grave é fundamental na redução da mortalidade desses animais. Os valores de lactato, saturação venosa central de oxigênio e de déficit de base podem ser considerados bons marcadores de prognóstico. A utilização destes parâmetros como metas da reposição volêmica durante as seis horas iniciais do atendimento parece reduzir a mortalidade, no entanto, estudos multicêntricos são necessários para definir esta relação. / Sepsis is a clinical syndrome that causes changes in the microcirculation characteristics, making the assessment of tissue perfusion. In humans, studies have shown the importance of establishing a therapy based on routine clinical assessments and the variables of oxygenation and tissue perfusion and central venous saturation of oxygen, lactate and base deficit. The aim of this study was to evaluate the evolution of these parameters during the first six hours of resuscitation in order to identify the value of these variables as prognostic markers. We included 30 dogs with severe sepsis and septic shock underwent replacement with 40 ml / kg / hour of crystalloid solution during the first six hours of intensive care. During this period, the systolic blood pressure, urine output, central venous pressure, lactate, base deficit, and central venous saturation of oxygen were monitored every 90 minutes. The prevalence of some clinical characteristics of the animal, analyzing the relationship of these characteristics with the outcome (discharge or death) was performed using chi-square or Fisher\'s test. The central venous saturation of oxygen, base deficit and lactate were compared between survivors and nonsurvivors using analysis of variance with two factors. It was considered statistically significant with p <0.05. The mortality rate was 36.7%. The survivors had values of central venous oxygen saturation above 70% when compared to non-survivors (p <0.001). Serum lactate higher were also observed in the non survivors (p <0.001), and the values of base deficit were also higher in the group of survivors compared to animals that eventually died (p <0.001). The intensive support to animals with severe sepsis is essential to reduce the mortality of these animals. The values of lactate, central venous saturation of oxygen and base deficit can be considered good markers of prognosis. Using these criteria as goals of resuscitation during the initial six hours of care appears to reduce mortality; however, multicenter studies are needed to define this relationship.

O monitoramento ambiental de forma contínua e em tempo real são desafios da realidade atual dos grandes centros urbanos, com a finalidade de prevenir desastres ambientais que possam pôr em perigo a saúde dos seres humanos e a existência de sistemas biológicos. Na presente tese foram propostos e desenvolvidos sistemas optoeletrônicos portáteis aplicados na detecção de O2, OD e íons de metais pesados, visando seu emprego no monitoramento de sistemas hidrológicos como mares, rios, lagos e lençóis freáticos. A definição final da estrutura do sistema portátil foi atingida após o desenvolvimento sistemático de diferentes ensaios experimentais. Primeiramente, foram estudadas e analisadas matrizes hospedeiras em estado sólido que fossem capazes de hospedar sistemas moleculares corantes sensíveis a certas substâncias específicas. A seguir, foi proposta e executada a integração direta dos filmes hospedeiros, dopados com moléculas corantes ativas, diretamente na superfície ativa de dispositivos fotodetectores para detecção de O2 e OD. Os resultados obtidos com estes sistemas que integram o detector e o filme ativo mostraram o mesmo nível de desempenho aos espectrômetros de bancada. Finalmente, de posse destes resultados, foi projetado e desenvolvido um sistema colorimétrico e fluorimétrico portátil e embarcado em uma placa de aquisição (myRIO-1900) da National Instruments, aplicado na detecção e classificação de íons metálicos. Destaque principal é outorgado à aplicação do colorímetro que, juntamente com o processamento de sinais e análises de padrões, utilizando o método de discriminante de Fisher, permitiu obter resultados excelentes na detecção e classificação dos íons de Pb2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Fe3+ e Ni2+, com os mesmos níveis de desempenho que os obtidos a partir de espectrômetros de bancada de elevada resolução espectral. O sistema portátil desenvolvido sugere sua aplicação no controle ambiental in situ e em tempo real, podendo ser integrado em uma rede de sensores que possam fornecer dados de maneira contínua e receber comandos de centros de controle de monitoramento ambiental. No entanto, seria necessária a formulação de algoritmos eficientes no processo de mineração de dados da rede de sensores. / The continuous and in real time environmental monitoring are challenges of the current days of large urban centers, with the aim of preventing environmental disasters that could endanger human health and the existence of biological systems. In this thesis we have proposed and developed portable optoelectronic systems applied to the detection of O2, OD and heavy metal ions, aiming its use in monitoring hydrological systems such as oceans, rivers, lakes and groundwater. The final definition of the portable system structure was achieved after the systematic development of different experimental assays. First, host matrices were studied and analyzed in solid state which were able to host dye molecular systems sensitive to certain substances. Then, we proposed and executed the direct integration of the host film, doped with active dye molecules directly on the active surface of photodetector devices to the detection of O2 and OD. The results obtained with these systems that integrate the detector and the active film showed the same level of performance than those of benchtop spectrometers. Finally, with these results, we designed and developed a colorimetric and fluorimetric portable system with an embedded acquisition board (myRIO-1900) from National Instruments, applied to the detection and classification of metal ions. Main focus is given to the application of the colorimeter which, along with the signal processing and pattern analysis using the Fisher discriminant method, allowed to obtain excellent results in the detection and classification of Pb2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Fe3+ and Ni2+ ions, with the same level of performance related to those obtained from high spectral resolution benchtop spectrometers. The portable system developed in the present thesis suggests its application in environmental control in situ and in real time, so that it can be integrated in a network of sensors that may provide continuous data and receive commands from environmental monitoring control center; nevertheless, requiring for that the development of efficient algorithms in data mining process of the sensor network.

O câncer de próstata é o segundo câncer mais freqüentemente diagnosticado em homens. Durante o crescimento tumoral, as células neoplásicas interagem com a matriz extracelular (MEC). Analisamos o efeito de C16, peptídeo derivado da clivagem da MEC, sobre a migração, invasão e regulação dos invadopódios em células de câncer de próstata (DU145). Ensaios de migração e invasão demonstraram que C16 promoveu um aumento da atividade migratória e invasiva de células DU145 de maneira dose dependente. Demonstramos que o peptídeo estimula a fosforilação de Src. Ensaios de degradação em substrato fluorescente mostraram que C16 promoveu a formação de invadopódios de células DU145. O immunoblot nos revelou que este peptídeo também estimula a expressão de Tks4, Tks5, cortactina e MT1-MMP. C16 estimulou a produção de espécies reativas de oxigênio, importantes para o fenótipo invasivo das células tumorais. Nossos resultados sugerem que o peptídeo C16 regula migração, invasão, invadopódios e suas moléculas-chave e a geração de espécies reativas de oxigênio em células DU145. / Prostate cancer is the second most frequently diagnosed cancer in males. During tumor growth, neoplastic cells interact with the extracellular matrix (ECM) Our Laboratory has demonstrated that peptides derived from ECM cleavage are involved in migration, invasion and invadopodia formation in different tumor cell lines. Invadopodia activity depends on expression of the proteins Tks4, Tks5, cortactin, MT1-MMP, as well as reactive oxygen species (ROS) generation. Migration and invasion assays in chemotaxis chambers demonstrated that C16 increased migration and invasion activities of DU145 cells in a dose-dependent manner. We observed that the peptide stimulated phosphorylation of Src. Fluorescent substrate degradation assay showed that C16 increased invadopodia activity of DU145 cells. Immunoblot revealed that this peptide stimulated Tks4, Tks5, cortactin and MT1-MMP expression. Furthermore, C16 increased ROS production. Our results strongly suggested that C16 regulates migration, invasion, invadopodia key-molecules, and ROS generation in DU145 cells.

O dipiridamol (DIP), 2,6-bis(dietanolamina)-4,8-dipiperidinapirimida-[5,4-d] pirimidina), é conhecido por seu efeito vasodilatador coronariano e antiagregante plaquetário, exibindo também um potente efeito antioxidante fortemente inibidor da peroxidação lipídica. Além disso, tem efeito importante na proteção das células contra radicais livres e espécies reativas de oxigênio (ERO), incluindo oxigênio molecular singlete O2(1&Delta;g). Tem sido sugerido que DIP é um eficiente antioxidante comparável à vitamina E. No presente trabalho, a supressão de O2(1&Delta;g), pelo DIP e derivados foi analisada em acetonitrila (ACN) e em meio aquoso ácido. A excitação do azul de metileno (AM) através da técnica de laser flash fotólise foi feita em 532 nm e a emissão de luz monomolecular do O2(1&Delta;g) foi monitorada em 1270 nm. As constantes bimoleculares de supressão obtidas em ACN são consistentes com uma eficiente supressão física, apresentando valores próximos do limite difusional (kt = 3,4-6,8x108 M-1s-1). O processo de supressão ocorre via o mecanismo reversível de transferência de cargas com a formação do exciplex. Cálculos de &Delta;Get associado à supressão de O2(1&Delta;g) corroboram com uma transferência de elétrons incompleta. Em soluções aquosas ácidas (pH=3,0) os valores de kt obtidos para o DIP e derivados são 20 vezes maiores quando comparados com os valores em ACN. Os dados de supressão de O2(1&Delta;g) são consistentes com os dados eletroquímicos. As propriedades eletroquímicas do DIP em ACN são caracterizadas por dois processos consecutivos de um elétron cada, com potenciais de meia onda de 0.30V e 0.67V vs SCE. No entanto, em meio aquoso ácido uma única onda de oxidação é observada envolvendo um processo com à perda de dois elétrons (0.80 V vs SCE). A eletrooxidação do DIP leva a formação de produtos não-fluorescentes e uma considerável mudança no espectro de absorção. Os produtos da eletrooxidação foram parcialmente caracterizados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplada a espectrometria de Massas (HPLC/MS). Os espectros de massas dos produtos da eletrooxidação apresentaram picos com m/z de 472, 269 e 519. O mecanismo responsável pelo efeito antioxidante de muitos compostos é geralmente estudado por laser flash fotólise (LFP), EPR, eletroquímica e experimentos de fotoquímica. A fotoquímica do DIP não é conhecida em detalhes. Neste trabalho, a fotólise do DIP em ACN e meio aquoso ácido em pH=3.0 foi estudada. Em meio aquoso ácido DIP foi oxidado pela fotosensibilização com AM e pela reação com uma fonte química de O2(1&Delta;g), N,N\'-di(2,3-dihidroxipropil)-1,4 naftalenodipropanamida (DHPNO2). A fotooxidação ocorre predominantemente pelo mecansimo do tipo II, onde o DIP é oxidado pelo O2(1&Delta;g), mas alguns produtos com baixa intensidade e m/z de 472 foram observados em meio ácido, o que está de acordo com a eletrooxidação. Por outro lado, em ACN, DIP é fotodegradado pelo mecansimo do tipo I, via geração de radicais ou por espécies excitadas no estado triplete, como observado através de EPR. Contudo, a oxidação produz a mesma espécie nos dois solventes. O produto obtido na reação de fotooxidação foi analisado por HPLC/MS. O dioxetano é formado como um intermediário da reação de fotooxidação. O produto formado com m/z de 269 corresponde a metade da molécula do DIP ligado a um átomo de oxigênio. A conclusão é que o DIP é fotooxidado envolvendo O2(1&Delta;g) em soluções aquosas ou oxigênio molecular em ACN. A caracterização completa dos fotoprodutos ajudará a entender melhor a química e as propriedades antioxidantes deste composto. Outro trabalho envolvendo a hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus (HbGp) foi desenvolvido. Análises de MALDI-TOF-MS foram realizadas para obter informações sobre a massa molecular das diferentes subunidades da HbGp na forma oxi. Os experimentos foram realizados para a proteína na forma íntegra em pH 7,0, para a proteína parcialmente dissociada em pH 9.0, e para o monômero d na forma pura. Além disso, experimentos foram realizados para a proteína íntegra tratada com 2-mercaptoetanol para monitorar o efeito da redução das ligações disulfetos, responsáveis em manter a estabilidade do trímero (abc) na molécula nativa. Os resultados são comparados com a hemoglobina homóloga de Lumbricus terrestris (HbLt) e algumas tentativas de atribuição de massas são feitas para algumas subunidades. Para o monômero d duas isoformas majoritárias de idênticas proporções com massas de 16,355+-25 e 16,428+-24 Da foram observadas. A redução das pontes disulfeto produz a dissociação do trímero e novos picos correspondentes aos monômeros a, b e c são observados, apresentando massas moleculares de 18,258+-30 Da, 16,492+-24 Da e 17,363+-17 Da, respectivamente. Duas cadeias linkers para HbGp foram também observadas em 25,817+-50 e 26,761+-16 Da. Finalmente, os trímeros (abc) foram observados em 51-52 kDa. Esta caracterização parcial representa um passo importante na caracterização das subunidades desta hemoglobina gigante. O efeito dos surfactantes aniônico dodecilsulfato de sódio (SDS) e catiônico cloreto de cetiltrimetilamonio (CTAC) na estrutura oligomérica de HbGp foi estudado por MALDI-TOF-MS. Uma efetiva interação do surfactante catiônico CTAC com as duas isoformas de monômero d, d1 e d2, na proteína íntegra bem como no monômero puro d foi observada. Até 10 moléculas de CTAC são ligadas a cada isoforma do monômero. Diferentemente, o espectro de massas obtido para o sistema SDS-HbGp mostrou que a interação SDS-HbGp é significativamente menos efetiva quando comparada ao sistema CTAC-HbGp. / Dipyridamole (DIP), 2,6-bis(dietanolamina)-4,8-dipiperidinapirimida-[5,4-d] pirimidina) is known for its vasodilating and antiplatelet aggregation activity, exhibiting also a potent antioxidant effect, strongly inhibiting lipid peroxidation. In the present work, the quenching of singlet molecular oxygen, O2(1&Delta;g), by dipyridamole, RA47 and RA25 was analyzed in acetonitrile and aqueous acid solutions. Bimolecular quenching constants in acetonitrile (ACN) are consistent with an efficient physical quenching, presenting values slightly lower than the diffusion limit (kt = 3,4-6,8x108 M-1s-1). The quenching process occurs probably, via reversible charge transfer with the formation of an exciplex. Calculation of &Delta;Get associated to O2(1&Delta;g) quenching corroborates with uncomplete electron transfer. In aqueous acid solutions (pH=3,0) the kt values for DIP and derivatives are 20-fold smaller as compared to ACN. The electrochemical properties of DIP in ACN are characterized by two consecutive one-electron processes with halfwave oxidation potentials of 0,30V and 0,67V vs SCE. However, in aqueous acid medium a single oxidation wave is observed involving a two-electron process (0,80 V vs SCE). Therefore, O2(1&Delta;g) quenching is consistent with electrochemical data. The eletrooxidation of DIP leads to nonfluorescent products and a considerable change in the absorption spectra occurs. The mass spectrum of eletrooxidation products of DIP showed peaks with m/z 472, 269 and 519. In this work the photolysis of DIP in acetronitrile (ACN) and aqueous solutions at pH 3,0 was examined. In aqueous acid solutions DIP was oxidized by photosensitization with methylene blue and by a reaction with a clean chemical source of O2(1&Delta;g), N,N\'-di(2,3-dihydroxypropyl)-1,4 naphtalenedipropanamide (DHPNO2). Photooxidation occurs predominantly by type II mechanism, where DIP is oxidized by O2(1&Delta;g). Some products with low intensity and m/z of 472 were observed, in agreement with eletrooxidation. On the other hand, in ACN, DIP is photooxidated by type I mechanism via radicals generation or by excited triplet state species, as observed by EPR. However, the oxidation produces the same species in both solvents. A dioxetane can be formed as an intermediate of the reaction of the photo-oxidation. The observed product, with m/z 269, can correspond to half of the DIP molecule with an attached oxygen atom or the DIP molecule with two oxygen atom with two protons. The conclusion at this stage is that DIP is photooxidated involving either O2(1&Delta;g) in aqueous solution or molecular oxygen in ACN. Another work involving the giant extracelular hemoglobin of Glossoscolex paulistus (HbGp) was performed. MALDI-TOF-MS analysis of the different subunits from the HbGp in the oxy- form was made. The results are compared to those reported for the homologous hemoglobin of Lumbricus terrestris (HbLt) and some tentative assignments are made for the observed polypeptides. The monomer d is found to exist in, at least, two major forms of identical proportions with masses of 16.355+-25 and 16.428+-24 Da, respectively. Two minor forms were also observed around 16 kDa for the monomers. Upon disulfide bonds reduction the peak associated to the trimer is absent in the mass spectrum, and new peaks assigned tentatively to the monomers a, b and c are observed. Their molecular masses were 18.258+-30 Da, 16.492+-24 Da and 17.363+-17 Da, respectively. Two Linker chains for HbGp were also observed at 25.817+-50 and 26.761+-16 Da. Finally, trimers (abc) were observed at 51-52 kDa. This partial characterization, performed for the first time, is an important step in the characterization of subunits of this giant hemoglobin. The effects of anionic sodium dodecyl sulfate (SDS) and cationic cethyltrimethylammonium chloride (CTAC) on the oligomeric structure of HbGp were also studied by MALDI-TOFMS. The data obtained with this technique show an effective interaction of cationic surfactant CTAC with the two isoforms of monomer d, d1 and d2, both in the whole protein as well as in the pure isolated monomer. The results show that up to 10 molecules of CTAC are bound to each isoform of the monomer. Differently, the mass spectra obtained for SDS-HbGp system showed that the interaction is, probably, significantly less effective as compared to CTAC-HbGp one. The acid pI of the protein around 5,5 is, probably, responsible for this behavior.