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Detection of endogenous porphyrins by means of spectroscopy and microscopy in the case of rheumatoid arthritis / Endogeninių porfirinų detekcija spektroskopijos ir mikroskopijos metodais reumatoidinio artrito atveju

Rudys, Romualdas 10 October 2014 (has links)
Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease, which affects 0.5–1.0 % of adults. The aim of this thesis is to study accumulation and localization of endogenous porphyrins by means of spectroscopy and microscopy in experimental rheumatoid arthritis model and postoperative samples of patients after application of 5-aminolevulinic acid or its methyl ester. The spectroscopic measurements of endogenous porphyrins were performed in synoviocytes, chondrons and cartilage explants of patients with RA or osteoarthritis (OA) and in rabbit antigen induced arthritis model. The localization of endogenous porphyrins in synovium and cartilage tissues of rabbit knee joints was determined based on fluorescence spectroscopy, fluorescence intensity and lifetime microscopy, and histology imaging results. Studies showed that selective sensitization of inflamed synovium in the in vitro model may be achieved using ALA and ALA-Me, while in the in vivo model only using ALA-Me. The photosensitizer protoporphyrin IX induced by these precursors is accumulated in the cells of synovium and cartilage tissues. The results presented in this dissertation can be used anticipating to apply the sensitization with endogenous porphyrins for diagnostic and therapeutic purposes in the case of rheumatoid arthritis. / Reumatoidinis artritas (RA) yra autoimuninė liga, kuria pasaulyje serga 0,5-1 % suaugusių žmonių. Disertacijos tikslas – spektroskopiniais ir mikroskopiniais metodais ištirti endogeninių porfirinų susikaupimą ir pasiskirstymą eksperimentinio reumatoidinio artrito modelyje ir pacientų pooperacinėje medžiagoje po 5-aminolevulininės rūgšties (ALA) ar jos metilo esterio (ALA-Me) panaudojimo. Atlikti endogeninių porfirinų fluorescencinės spektroskopijos tyrimai RA ir osteoartritu sergančių (OA) pacientų sinoviocituose, chondronuose ir kremzlės bandiniuose bei triušių antigenu indukuotame artrito modelyje. Endogeninių porfirinų lokalizacija triušių kelio sąnario kremzlės ir sinovijos audiniuose nustatyta remiantis fluorescencinės spektroskopijos, fluorescencijos intensyvumo ir gyvavimo trukmių mikroskopijos bei histologinių vaizdų analizės rezultatais. Tyrimais nustatyta, kad selektyviai sensibilizuoti uždegiminę sinoviją modelyje in vitro galima naudojant ALA bei ALA-Me, o modelyje in vivo tik ALA-Me. Šių pirmtakų indukuotas fotosensibilizatorius protoporfirinas IX yra susikaupęs sinovijos ir kremzlės audinių ląstelėse. Disertaciniame darbe pristatomų tyrimų rezultatai gali būti panaudoti norint ateityje endogeniniais porfirinais pagrįstą sensibilizaciją pritaikyti diagnostikos ir terapijos tikslais reumatoidinio artrito atveju.
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Optimalizace spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu ke studiu biologicky významných molekul a jejich interakcí / Optimization of surface-enhanced Raman scattering spectroscopy for study of biologically important biomolecules and their interactions

Šmídová, Natália January 2012 (has links)
Title: Optimization of surface-enhanced Raman scattering spectroscopy for study of biologically important biomolecules and their interactions Author: Natália Šmídová Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor of the doctoral thesis: Doc. RNDr. Marek Procházka, PhD. Abstract: The main goal of this thesis was to optimize surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy for study of biologically important biomolecules. For that purpose we focused on substrates based on gold colloidal nanoparticles immobilized to silanized glass plates. Stable, uniform and highly reproducible SERS-active substrates have been prepared by using aminopropyltrimethoxysilane and citrate- reduced gold nanoparticles thermally stabilized after their immobilization. Model biomolecules 5,10,15,20-tetrakis(1-methyl-4-pyridyl)porphyrin (TMPyP) and 5,10,15,20-tetrakis(4-sulfonatophenyl)porphyrin (TSPP) were studied on these substrates by using a classical Raman spectrometer in macro-mode and a confocal Raman microspectrometer. Conditions for SERS spectroscopy of porphyrins were optimized with respect to sensitivity and reproducibility. SERS microspectroscopy showed several advantages over SERS measurements in macromode: possibility of surface spectral mapping, easier manipulation with samples, shorter...
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Synthèse et caractérisation de porphyrines chirales à destination de l'électronique moléculaire / Synthesis and characterisation of chiral porphyrins design for molecular electronic.

Bernollin, Maud 25 October 2012 (has links)
Une nouvelle famille de porphyrines chirales bridées a été mise au point dans le but d'accéder à des systèmes présentant un processus redox irréversible, lié à une bistabilité conformationnelle, dans le but de les appliquer dans le domaine des mémoires moléculaires. Ces nouvelles porphyrines sont constituées de deux brides ancrées sur les quatre positions meso par des groupes cyclohexyle. Une amine secondaire a été insérée au centre des brides dans le but d'obtenir des métalloporphyrines présentant une seule conformation à l'équilibre pour une longueur de bride, un métal et un degré d'oxydation donnés et pour favoriser un changement conformationnel en fonction du degré d'oxydation d'un métal comme le manganèse. Pour cela, une nouvelle voie de synthèse des porphyrines bridées par pré-fonctionnalisation du dialdéhyde autour de la fonction amine a été conçue. Les porphyrines ont été caractérisées par spectroscopie RMN, spectroscopie UV-Visible et dichroïsme circulaire. Les conformations des bases libres, des complexes de zinc(II) et de nickel(II) ont été déterminées par RMN proton. Pour une longueur de bride de 9 atomes avec une amine secondaire, les conformations des complexes de zinc(II) et de nickel(II) sont respectivement αααα et ααββ. En partant de ce modèle, les complexes de manganèse(II) et de chloromanganèse(III) ont été synthétisés et caractérisés par spectroscopie UV-Visible, dichroïsme circulaire et RMN du carbone 13 afin d'étudier si des changements de conformation en fonction du degré d'oxydation du métal ont lieu. / A new family of chiral bridled porphyrins was designed in order to access systems presenting an irreversible redox process linked to a conformational switch. Such systems could be of high interest in the field of molecular memories. These new porphyrins are made of two bridles anchored to the four macrocycle meso positions through cyclohexyl groups. The first objective is to introduce a secondary amine in the centre of the bridles in order to allow metalloporphyrins with defined bridle length and specific metal with a given oxidation degree to be only under one conformation at equilibrium. The second objective is to favor a conformational switch dependent on the oxidation state of a redox metal such as manganese. To reach these goals, a new porphyrin synthetic pathway was established. The key steps of this new protocol were the synthesis of the bridle built around the central amine with two terminal aldehyde functions required for the macrocyle formation. Porphyrins were studied by NMR, UV-Visible and circular dichroism spectroscopies. The conformations of free base porphyrins, zinc(II) complexes and nickel(II) complexes were determined by 1H NMR. For a bridle with a chain length of 9 atoms including the secondary amine, the zinc(II) complex presents only an αααα conformation and nickel(II) complex an ααββ conformation. From these structural models, manganese(II) and chloromanganese(III) complexes were synthesised and characterised by UV-Visible spectroscopy, circular dichroism and 13C NMR in order to study the possible conformational switches dependent on the Mn redox state.
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Estudo computacional da não conservação do spin: reação do ferro porfirina com diferentes ligantes axiais e reação de haber-weiss em fase gasosa

Leitão, Ezequiel Fragoso Vieira 22 February 2017 (has links)
Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-08-09T13:41:39Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5544525 bytes, checksum: 9b6efae1c8b35552884ead95fb3851ea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:41:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5544525 bytes, checksum: 9b6efae1c8b35552884ead95fb3851ea (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this thesis work was carried out a computational study of some reactions forbidden and allowed by spin. The first reaction involves investigated the dissociation of the ligands iron porphyrins ((FeP(L)2, onde, L = H2O, dimethylnitrosamine, Imidazole and Pyridine) and the other concerns the Haber-Weiss mechanism to species such as R-OOH + O2•–, onde R = H, CH3 e CH3CH2. The mechanisms of the both reactions represent a major challenge from the point of view of computational choice of the appropriate method since it involves a large number of stationary points and, in some cases, with different spin multiplicities. For dissociation reactions with Fe-porphyrins were chosen ligands weak and strong field ligands. At this stage we used various DFT methods (OLYP, BP86, oTPSS, M06, M06L, M06L2X, B3PW91, PBE1PBE, B2PLYP e DSD-PBEP86) to estimate the order of spin states for the metal in the form Fe(III) and Fe(II) and some procedures to calculate and potential energy surface of these reactions. The results show that the function of the double-hybrid class DSD-PBEP86 can correctly predict the order of the spin states of the systems studied metalloporphyrin and characterize the crossing of the surfaces of the different spin states during the reaction. The second study the Haber-Weiss reaction with three kinds of peroxides, namely hydrogen peroxide, peroxide and methyl ethyl peroxide. For this problem, we were mapped some mechanisms of reactions that lead to the formation of the products reported in the literature. The reaction of H2O2 with O2•– occurs by two competing reaction channels. The major product (O2 + O•–⋯H2O) follows by a reaction forbidden by spin, while the minor product (H2O⋯O3•–) assumes a reaction allowed by spin. The reaction spin forbidden undergoes intersystem crossing region and the mechanism proves to be governed by the change of the overall electronic configuration during the reaction. In reaction CH3OOH + O2•–, for the first time, is proposed a reaction mechanism and a prediction about the enthalpy of the different reactions that may occur. In the case of the reaction between the methyl, the ethyl peroxide and superoxide is allowed by spin. The computational results of the reaction enthalpy of these reactions are in good agreement with the values found in the literature. / Neste trabalho de tese foi realizado um estudo computacional de algumas reações proibidas e permitidas por spin. A primeira reação investigada envolve a dissociação de ligantes na ferroporfina (FeP(L)2, onde, L = H2O, Dimetil-nitrosamina, Imidazol e Piridina) e a outra diz respeito ao mecanismo de Haber-Weiss para espécies como R-OOH + O2•–, com R = H, CH3 e CH3CH2. Os mecanismos de ambas reações representam um grande desafio do ponto de vista da escolha da metodologia computacional apropriada uma vez que envolvem um grande número de pontos estacionários e, em alguns casos, com diferentes multiplicidades de spin. Para as reações de dissociação com Fe - porfinas foram escolhidos ligantes de campos fraco e forte. Nesta etapa foram utilizados vários métodos da DFT (OLYP, BP86, oTPSS, M06, M06L, M06L2X, B3PW91, PBE1PBE, B2PLYP e DSD-PBEP86) para estimar o ordenamento dos estados de spin para o metal na forma Fe(III) e Fe(II) e alguns procedimentos para calcular e superfície de energia potencial dessas reações. Os resultados mostram que o funcional DSD-PBEP86 consegue prever corretamente o ordenamento dos estados de spin dos sistemas metaloporfirínicos estudados e caracterizar o cruzamento das superfícies dos diferentes estados de spin durante a reação. O segundo estudo trata da reação de Haber-Weiss com três tipos de peróxidos, a saber: peróxido de hidrogênio, metilhidroperóxido e etilhidroperóxido. Para esse problema, foram mapeados alguns mecanismos de reações que levam à formação dos produtos relatados na literatura. A reação do H2O2 + O2•– ocorre por dois canais de reação competitivos. O produto majoritário (O2 + O•–⋯H2O) segue por uma reação proibida por spin, enquanto o produto minoritário (H2O⋯O3•–) assume uma reação permitida por spin. A reação proibida por spin passa por uma região de cruzamento intersistema e o mecanismo mostra ser governado pela mudança da configuração eletrônica total durante a reação. Na reação do CH3OOH com O2•–, pela primeira vez, é proposto um mecanismo de reação e uma previsão acerca da entalpia das diferentes reações que podem ocorrer. No caso da reação entre o metilhidroperóxido, o etilhidroperóxido com o superóxido é do tipo permitida por spin. Os resultados computacionais da entalpia de reação dessas reações estão em boa concordância com os valores encontrados na literatura.
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Interações moleculares na adesão celular em suportes sólidos e o efeito de fotossensibilizadores porfirínicos / Molecular interactions in cell adhesion on solid substrates and the effect of porphyrinic photosensitizers

Patrícia Araújo dos Santos 28 March 2013 (has links)
A adesão celular está ligada à formação e disseminação de metástases, a principal causa de óbito de pacientes diagnosticados com câncer. O objetivo deste trabalho foi investigar in vitro o efeito de fotossensibilizadores na adesão celular. Foram utilizadas porfirinas comerciais (PpIX, CPpI, TSPP, TMPyP e Zn(II)TMPyP) e um fotossensibilizador sintetizado através da ligação de poli-L-lisina à protoporfirina IX (PLLPpIX). A adesão celular foi estudada por RICM, técnica que permite quantificar a área de contato entre uma célula e um substrato por binarização das imagens digitais utilizando limiares apropriados. A técnica foi padronizada e revelou dois regimes de adesão celular: um limitado e outro não limitado pela quantidade de proteína de adesão adsorvida na superfície. Neste último foi observada lise celular. Todos os fotossensibilizadores estudados foram capazes de aumentar a adesão celular na ausência de irradiação comparados ao controle sem fotossensibilizador, o que não havia sido observado nos ensaios de resistência à tripsinização normalmente utilizados para estudar o efeito de fotossensibilizadores na adesão celular. Quanto maior a anfifilicidade do fotossensibilizador, maior foi o efeito na adesão, o que é explicado pela capacidade das moléculas em se intercalarem na membrana, mudando a sua rigidez. Este aumento da adesão no escuro correlaciona com a diminuição da migração segundo ensaios de ferida. A análise do padrão de expressão de integrinas na superfície celular revela que o aumento da adesão correlaciona com o aumento na expressão de αV. Quando os fotossensibilizadores estão concentrados na região perimembranar (1 minuto de incubação) e as células são irradiadas, há um aumento da adesão em relação ao controle sem fotossensibilizador, mas uma diminuição em relação ao controle tratado com o fotossensibilizador e não irradiado, o que implica que a PDT leva a uma diminuição da adesão celular e não a um aumento como reportado na literatura. Com 3h de incubação, PLLPpIX impede a adesão celular, enquanto PpIX praticamente não muda a adesão comparado ao controle não irradiado. Esta ausência do efeito da irradiação sugere que a PpIX afeta a adesão celular principalmente devido a sua intercalação na membrana e não devido à formação de espécies reativas. Com 3h de incubação os fotossensibilizadores não se encontram na membrana e, portanto, o efeito na adesão celular é indireto e também não está relacionado à diferenças na eficiência de internalização. O comportamento observado deve ter relação com diferenças de citolocalização. Outro processo que pode alterar a adesão celular é a oxidação das proteínas do soro fetal bovino. Como observado nos estudos de fotossensibilização de células, PLLPpIX foi capaz de impedir a adesão celular, diferentemente da PpIX. A maior eficiência da PLLPpIX foi associada a presença do polímero, o qual força por questões estéricas que a interação da PLLPpIX com a albumina, o componente majoritário do soro, fique restrita à superfície da proteína, deixando o fotossensibilizador disponível para interagir com o oxigênio molecular e gerar oxigênio singlete. Assim, a funcionalização com um polímero tornou a PpIX capaz de modular a adesão celular tanto agindo dentro da célula quanto na matriz extracelular. / Cell adhesion is associated to the formation and spread of metastasis, the leading cause of death in cancer patients. The aim of this study was to investigate, in vitro, the effect of photosensitizers in cell adhesion. Five commercial porphyrins (PpIX, CPpI, TSPP, TMPyP e Zn(II)TMPyP) and Protoporphyrin IX covalently tethered to poli-L-lysine (PLLPpIX) were used. Cell adhesion was mainly studied by RICM, a technique that allows quantifying the contact area between a cell and a substrate for binarization of digital images using appropriate thresholds. The technique was standardized and disclosed two systems for cell adhesion: a system limited by the amount of adhesion proteina adsorbed on the surface and another one no limited, in which cell lysis was observed. All photosensitizers were able to enhance cell adhesion in the absence of irradiation compared to control without photosensitizer, which had not been observed in the trypsinization resistance tests usually used to study the effect of photosensitizers in cell adhesion. The greater the amphiphilicity of the photosensitizer, the greater was the effect on cell adhesion. This is explained by the ability of molecules to fit in the membrane, changing its tension. This increased adhesion correlates with the decrease in migration according to wound healing assays. Analysis of the integrin expression pattern on cell surface reveals that increased adhesion correlates with increased expression of alpha V. When photosensitizers are concentrated in the perimembranar region (1 minute of incubation) and cells are irradiated, there is an increase in adhesion when compared to control without photosensitizer, but a decrease relative to controls treated with the photosensitizer without irradiation, implying that PDT leads to a reduction of cell adhesion and not to an increase as reported in the literature. With 3h of incubation PLLPpIX prevents cell adhesion, while PpIX practically does not change the adhesion compared to dark control. This lack of effect of irradiation suggests that PpIX affects cell adhesion primarily because of its intercalation into the membrane and not due to the formation of reactive species. With 3h of incubation the photosensitizers are not on the membrane and therefore the effect on cell adhesion is indirect and it is not also related to differences in uptake efficiency. The observed behavior must be related to differences in subcellular localization arising from differences in molecular structure. Another process that can alter the cell adhesion is serum protein oxidation. As noted in the studies with cells, photosensitization of serum with PLLPpIX (but not with PpIX) was capable of preventing cell adhesion. The greater efficiency of PLLPpIX was associated with the presence of the polymer, which, by the steric hindrance, forces that interaction of PLLPpIX with albumin, the major serum component, is restricted to the protein surface, leaving the photosensitizer available to interact with molecular oxygen and generate singlet oxygen. Thus, the functionalization of a polymer has turned PpIX capable of modulating cell adhesion by acting both within and outside (in extracellular matrix) the cell
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Estudo das interações de moléculas orgânicas com imunoglobulinas G / Study of organic molecules interactions with immunoglobulin G

Bezerra, Fabio de Castro 30 April 2015 (has links)
Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-16T12:31:22Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fábio de Castro Bezerra - 2015.pdf: 1134192 bytes, checksum: 61d0dd74a6363dfdeccf24d48ee39e2d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-16T12:32:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fábio de Castro Bezerra - 2015.pdf: 1134192 bytes, checksum: 61d0dd74a6363dfdeccf24d48ee39e2d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-16T12:32:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fábio de Castro Bezerra - 2015.pdf: 1134192 bytes, checksum: 61d0dd74a6363dfdeccf24d48ee39e2d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / (Sem resumo em outra língua) / Este trabalho teve por objetivo estudar a interação entre moléculas orgânicas e anticorpos visando seu uso em sistemas de entrega de fármacos e diagnóstico fluorescente. Foram investigadas moléculas orgânicas de porfirinas e anticorpos reativos a Herpesvírus bovino, micro-organismo amplamente disseminado em rebanhos de corte e leite. Para o desenvolvimento deste projeto foram empregadas técnicas espectroscópicas de absorção UV/Vis, emissão fluorescente e espalhamento ressonante. Os resultados obtidos apresentaram indícios de que a ligação entre as porfirinas e os anticorpos ocorre. As constantes de ligação associadas à essa interação sugeriram alta afinidade das porfirinas pelos anticorpos. As investigações da conformação dos anticorpos indicaram que a sua estrutura enovelada não é significativamente afetada pelas porfirinas e os estudos de Transferência de Energia Ressonante de Förster sugeriram que esse mecanismo pode ser o principal responsável pela supressão da fluorescência dos anticorpos pelas porfirinas.
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Síntese e aplicação de um poli(arenilenovinileno) derivado de [2,1,3]-benzotiadiazol, tiofeno e fluoreno em narizes eletrônicos e dispositivos magnetorresistivos / Synthesis and application of a poli(arylenevinylene) derived from [2,1,3]-benzothiadiazole, thiophene and fluorene in electronic noses and magnetoresistive devices

Carlos Henrique Alves Esteves 01 February 2013 (has links)
O objetivo sintético do presente trabalho é a síntese, caracterização e aplicação do polímero conjugado inédito de baixa Egap, poli(9,9-n-dioctil-2,7-fluorenilenovinilenoalt- 4,7-dibenzotiadiazol-2,5-tiofeno) (PF-BTB). A rota sintética proposta envolve 10 passos, dentre os quais destacam-se reações como a de Wittig e acoplamentos de paládio (Stille e Heck). A caracterização da molécula envolveu as técnicas de RMN de 1H, espectroscopias de infravermelho, UV-VIS e fluorescência, voltametria cíclica, análises térmicas (TGA e DSC) e cromatografia por permeação em gel. A primeira aplicação do polímero se deu na construção de um nariz eletrônico capaz de identificar com ótima precisão três variedades de tabaco (Burley, Flue Cured e Oriental), além de oito diferentes marcas comerciais de cigarro. Esses estudos, além da aplicação prática, serviram para mostrar a eficiência de um tipo novo de sensor para narizes eletrônicos, composto por um mesmo polímero condutor dopado com diferentes porfirinas, denominado sensor híbrido. Por fim, filmes finos do polímero PF-BTB, depositados sobre eletrodos de ouro, tiveram suas propriedades magnetorresistivas testadas em diferentes condições, apresentando valores maiores que 40%, o que é considerado muito alto para esse tipo de fenômeno em filmes poliméricos. / The aim of this work is the synthesis, characterization and application of a novel low Egap conjugated polymer, poly(9,9-n-octyl-2,7-fluorenevinylene-alt-4,7- benzothiadiazole-2,5-thiophene) (PF-BTB). The synthetic pathway comprises 10 steps, involving reaction such as Wittig\'s and palladium cross-couplings (Heck\'s and Stille\'s). The molecule was characterized by the following techniques: 1H NMR, spectroscopic analyses (FTIR, UV-VIS and fluorescence spectroscopy), cyclic voltammetry, thermal analyses (TGA and DSC) and gel permeation chromatography. The polymer was first used to build an electronic nose, which successfully identified three tobacco types (Burley, Flue Cured and Oriental) with high accuracy. The same system could also identify eight different cigarette brands. Besides this practical application, the experiments were designed to show the power of a new sensor type, composed by a single conductive polymer doped with different porphyrins, a composite sensor. Finally, thin films of PF-BTB deposited onto gold electrodes had their magnetoresistive properties tested under different conditions. The material showed magnetoresistance values higher than 40%, which is considered outstanding for this kind of polymeric films.
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Mn(III)porfirinas sintéticas como modelos químicos do Citocromo P-450: a O-desalquilação oxidativa de aril éteres substituídos como modelos de drogas por iodosilbenzeno / Synthetic Mn(III)porphyrins as cytochrome P-450 mimic: oxidative O-dealkylation of aryl substituted ethers by iodosylbenzene as drug models

Carlos Alberto Felipucci Neto 03 October 2007 (has links)
Reações de O-desmetilação oxidativa estão entre as várias oxidações realizadas pelas enzimas do citocromo P-450. Entretanto, poucos estudos de O-desmetilação catalisadas por enzimas do citocromo P-450 ou modelos químicos baseados em metaloporfirinas sintéticas têm resultado em dúvidas acerca do mecanismo da O-desmetilação destes compostos orgânicos. Neste trabalho, foi estudada a O-desmetilação oxidativa, com PhIO, do benzil metil éter e alguns de seus derivados para substituídos (com os grupos doadores de elétrons -OCH3 e -CH3 e os grupos retiradores -NO2 e -Cl) catalisada pelas Mn(III)P [Mn(TPP)]Cl, [Mn{T(4-N-MePy)P}](PF6)5, [Mn(TMP)]Cl, [Mn(TDCSPP)]Cl e [Mn(TFPP)]Cl para verificar o efeito destes diferentes catalisadores na conversão e seletividade de produtos da O-desmetilação oxidativa e avaliar o efeito dos diversos substituintes citados no mecanismo de O-desalquilação. Inicialmente, realizou-se o estudo das oxidações catalíticas do metil benzil éter. Todas as reações catalisadas pelas MnP se mostram seletivas, sendo que o benzaldeído foi o produto comum a todas as oxidações. A melhor condição encontrada foi 1:50:1224 (catalisador/oxidante/substrato). Em relação às reações com os substratos contendo os substituintes na posição -para, as reações de oxidações catalíticas do p-metóxibenzil metil éter por PhIO não se mostraram tão seletivas quanto as do metil benzil éter, mostrando claramente que o grupo metóxi alterou a reatividade do aril éter original. Mesmo assim, o p-metoxibenzaldeído ainda foi o produto principal, sendo a conversão ao álcool p-metoxibenzílico observada em escala menor. Já com o substrato p-nitrobenzil metil éter, novamente o efeito provocado pelo substituinte na posição para no anel benzênico pôde ser percebida na distribuição final dos produtos, sendo que houve seletividade total para a formação de p-nitrobenzaldeído em detrimento ao álcool p-nitrobenzóico. Em relação aos dois últimos substratos da série proposta, metil p-metilbenzil éter e metil p-clorobenzil éter, de um modo geral, as reações realizadas com o p-clorobenzil metil éter não se mostraram tão seletivas quanto as do metil p-nitrobenzil éter, mostrando que o grupo cloro aumentou a reatividade do cloroéter em relação ao éter com o substituinte nitro- original. Mesmo assim, o p-clorobenzaldeído foi o produto principal, sendo a conversão ao álcool p-clorobenzílico observada em menor escala. Em relação às reações de oxidação do p-metilbenzil metil éter, observou-se que os resultados experimentais são semelhantes aos encontrados para o metil benzil éter. Esses resultados corroboram o principal mecanismo proposto para os sistemas modelo do citocromo P-450 que envolve abstração inicial do átomo de hidrogênio, o mecanismo por recombinação de oxigênio. / O-dealkylation oxidative reactions are among the several oxidations accomplished by the cytochrome P-450 enzymes. However, few studies on O-dealkylation catalyzed by such enzymes or chemical models based on synthetic metalloporphyrins have resulted in doubts concerning the mechanism of these reactions involving organic compounds. In this work, we studied the oxidative O-dealkylation by PhIO of benzyl methyl ether and some of its para-substituted derivatives (with the electron donor groups -OCH3 and -CH3 and the electronwithdrawing groups -NO2 and -Cl) catalyzed by the following Mn(III)P: [Mn(TPP)]Cl, [Mn{T(4-N-MePy)P}] (PF6)5, [Mn(TMP)]Cl, [Mn(TDCSPP)] Cl, and [Mn(TFPP)]Cl. Our aim was to verify the effect of these different catalysts on the conversion yields and product selectivity, as well as evaluate the effect of the several substituents on the ether on the O-dealkylation mechanism. We initially studied the catalytic oxidation of methyl benzyl ether. All the reactions catalyzed by the various MnPs were selective, and benzaldehyde was the product common to all oxidations. The best reaction condition was catalyst/oxidant/substrate molar ration = 1:50:1224. As for the reactions with the substituted substrates, the catalytic oxidation of p-methoxybenzyl methyl ether by PhIO was not as selective as the ones of methyl benzyl ether, clearly showing that the methoxy group affects the reactivity of the original aryl ether. Nevertheless, p-methoxybenzaldehyde was still the main product, being the conversion to p-methoxybenzylic alcohol observed in minor amount. With the substrate p-nitrobenzyl methyl ether, the effect of the electronwithdrawing substituent in the para- position of the aromatic ring could be observed in the final product distribution once again, and total selectivity toward the formation of p-nitrobenzaldehyde to the detriment of p-nitrobenzoic alcohol was observed. In relation to the two last substrates of the proposed series, the methyl p-methylbenzyl and methyl p-chlorobenzyl ethers, the reactions accomplished with p-chlorobenzyl methyl ether were not as selective as the ones carried out with methyl p-nitrobenzyl ether, showing that the chloro group increased the reactivity of the chloro-ether in relation to the ether with the original nitro- substituent. Even so, p-chlorobenzaldehyde was the main product, being the conversion to the p-chlorobenzylic alcohol observed in smaller amount. Concerning the oxidation reactions of p-methylbenzyl methyl ether, the experimental results were similar to those obtained in the case of methyl benzyl ether. These results corroborate the main mechanism proposed for the cytochrome P-450 model systems, which involves initial hydrogen atom abstraction, followed by oxygen rebound.
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Desenvolvimento de sensores eletroquímicos associados a batch injection analysis (bia) para aplicações analíticas / Development of electrochemical sensors associated with batch injection analysis (BIA) for analytical applications

Maria do Socorro Maia Quintino 11 December 2003 (has links)
Sensores eletroquímicos, constituídos de substratos metálicos modificados por metaloporfirinas e de superfícies livres de agentes modificadores, foram desenvolvidos com vistas a aplicações analíticas. Eletrodos de cobre apresentaram ação eletrocatalítica para a oxidação de ácido acetilsalícílico, com possível participação de Cu(III) como mediador na reação de transferência de elétrons. A oxidação de salbutamol sobre eletrodos de carbono vítreo foi conduzida em solução fortemente alcalina, condição na qual a determinação do analito foi viabilizada devido à eliminação de problemas associados à presença de interferentes e ao envenenamento do eletrodo. Superfícies de carbono vítreo, modificadas por adsorção e por eletropolimerização de porfirinas tetrarrutenadas de cobalto (CoTRP) e de níquel (NiTRP), respectivamente, demonstraram a versatilidade que tais compostos oferecem quanto ao modo de recobrimento do sensor, levando à obtenção de efeitos atrativos, tais como eletrocatálise e prevenção de envenenamento. Filmes de CoTRP, cujos sítios ativos são atribuídos ao par redox Ru(III)/Ru(II), mostraram-se úteis na determinação de acetaminofen, facilitando a reação de transferência de elétrons e protegendo o eletrodo contra o envenenamento. A atividade eletrocatalítica de eletrodos modificados por NiTRP, baseados em filmes com centros redox Ni(III)/Ni(II), foi evidente para a oxidação de glicose e de outros compostos orgânicos em meio alcalino. Os sensores desenvolvidos foram adaptados ao sistema BIA (batch injection analysis) para a determinação amperométrica dos analitos em amostras de produtos farmacêuticos. O método BIA mostrou-se adequado para as análises, sendo possível obter sinais transientes de corrente, boa estabilidade e alta dispersão. Os resultados bastante satisfatórios demonstram a aplicabilidade dessa técnica em análises em que alta velocidade e boa precisão são freqüentemente requisitadas. / Electrochemical sensors based on bare and modified electrodes were developed for analytical purposes. Copper electrodes exhibited electrocatalytical action for the acetylsalicylic acid oxidation, with the participation of Cu(III) species as electron-transfer mediators. The salbutamol oxidation at glassy carbon electrodes was carried out in strongly alkaline solution. In such a condition, interferences and electrode fouling were eliminated and the analyte quantification was enabled. Glassy carbon surfaces modified via adsorption and electropolymerization of tetraruthenated cobalt (CoTRP) and nickel (NiTRP) porphyrins, respectively, displayed the usefulness of these compounds for the obtainment of electrocatalysis and fouling prevention. Films based on CoTRP, from what Ru(III) are the active sites, were applicable to acetaminophen analysis by facilitating the electron transfer process and protecting the electrode against fouling. The electrocatalytical activity of modified NiTRP electrodes, based on films with Ni(III)/Ni(II) redox centers, was evident for glucose oxidation and other organic compounds. The sensors were coupled to the BIA (batch injection analysis) system for the amperometric determination of the analytes in pharmaceutical products. BIA was suitable because it presented sharp current response peaks, excellent stability and rapid washing out. The satisfactory results demonstrate the feasibility of such technique for fast analyses with good precision.
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Estudo da imobilização de porfirinas em sílica nanoparticulada e da sua interação com oxigênio e ferro: possíveis aplicações biomédicas e analíticas / Study of the immobilization of porphyrins in silica nanoparticles and their interaction with oxygen and iron: possible biomedical and analytical applications

Paulo Rogerio da Silva 17 December 2008 (has links)
O presente estudo teve por objetivo desenvolver metodologias para imobilização de sondas moleculares fluorescentes em matrizes de sílica de tamanho controlado, bem como estudar a interação das sondas livres e imobilizadas com oxigênio e ferro. A classe de fluoróforos escolhida foi a das porfirinas, que apresentam baixa solubilidade em água e têm seu uso limitado, apesar de apresentarem pelo menos duas propriedades interessantes: (i) interagem com oxigênio formando oxigênio singlete, sendo candidatas a drogas para terapia fotodinâmica, e (ii) têm sua fluorescência suprimida ao complexarem metais, podendo atuar como sondas fluorescentes. A imobilização de porfirinas em esferas de sílica de tamanho inferior a 100 nm foi realizada através de um processo sol-gel ou pelo uso de microemulsões. O método sol-gel exigiu a modificação prévia da molécula da porfirina com reagente organosilano e resultou em esferas na faixa de 70 nm. O método da microemulsão dispensou a modificação da porfirina e resultou em esferas na faixa de 30 nm, muito estáveis em água. Os fluoróforos imobilizados preservaram suas propriedades óticas e a sua capacidade de gerar oxigênio singlete. Os estudos envolvendo a detecção de oxigênio singlete foram realizados pelo método físico direto, a partir do registro da fosforescência característica no infravermelho-próximo, e pelo método químico indireto usando a sonda 1,3difenilisobenzofurano. O tempo de vida do oxigênio singlete obtido quando uma suspensão, em acetonitrila, de esferas de sílica carregadas com porfirinas foi excitada em 532 nm foi de 52 &#181;s e está de acordo com o valor determinado para uma solução padrão contendo azul de metileno sob as mesmas condições. As porfirinas imobilizadas em sílica apresentaram eficiência de geração de oxigênio singlete similar ou até superior ao rendimento quântico das porfirinas livres. Após estudos concluiu-se que a elevada geração de oxigênio singlete pode ser atribuída a mudanças no equilíbrio monômero-dímero após a imobilização das porfirinas na matriz de sílica. O emprego das porfirinas imobilizadas em esferas de sílica como sondas fluorescentes para detecção de ferro também foi investigado. Estudos da interação da hematoporfirina IX livre e imobilizada com ferro apresentaram sítios de forte e fraca interação de acordo com a faixa de concentração de ferro utilizada. A supressão da fluorescência da Hp IX livre e imobilizada em sílica obedece a um comportamento linear na faixa de concentração de ferro de 0 a 60 &#181;M. Portanto, a imobilização de porfirinas em nanoesferas de sílica permitiu a dispersão de porfirinas insolúveis em água e manteve as moléculas acessíveis ao oxigênio molecular e aos íons ferro, preservando suas propriedades e ampliando a possibilidade de aplicações. / The present study is focused on developing methodologies for the immobilization of fluorescent molecular probes in size controlled silica matrixes, and studying the interactions of free and entrapped molecules with molecular oxygen and iron. This study was based on porphyrins, a class of compounds with low solubility in water and limited use, but with at least two very interesting properties: (i) interaction with molecular oxygen to yield singlet oxygen, potential drug for use in photodynamic therapy; and (ii) fluorescence quenching by metal ions, potential fluorescent probe. The immobilization of porphyrins in silica spheres of size < 100 nm was achieved by the sol-gel or microemulsion approach. The sol-gel method required the modification of porphyrin molecules with an organosilane reagent and resulted in spheres of about 70 nm. The microemulsion method did not require the modification of porphyrin molecules and resulted in spheres of about 30 nm, very stable in aqueous solution. The immobilized porphyrins preserved their optical properties and the capacity to generate singlet oxygen. Singlet oxygen was detected by a direct method from its characteristic phosphorescence decay curve at near-infrared and by a chemical method using 1,3-diphenylisobenzofuran to trap singlet oxygen. The lifetime of singlet oxygen, when a suspension of porphyrin-loaded silica spheres in acetonitrile was excited at 532 nm, was determined as 52 &#181;s, which is in good agreement with the value determined for a standard methylene blue solution under the same conditions. The porphyrin-loaded silica spheres have an efficiency of singlet oxygen generation similar or even higher than the quantum yield of free porphyrins. This high efficiency of singlet oxygen generation was attributed to changes on the monomer-dimer equilibrium after photosentisizer immobilization in the silica matrix. The use of the immobilized porphyrins as fluorescent probes for iron sensing was also investigated. The interaction of free and silica immobilized hematoporphyrin IX with iron resulted in sites of strong and weak interaction according to the concentration range. The fluorescence quenching of Hp IX, free and immobilized in silica spheres follows a linear correlation with the iron concentration from 0 to 60&#181;M. In conclusion, the immobilization of porphyrins in silica nanoespheres allowed the dispersion of insoluble porphyrins in water, while preserving the accessibility to molecular oxygen and metal ions and broadening the scope of applications.

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