Neste trabalho são apresentados os resultados das determinações cristalinas, estruturais e supramoleculares, por difração de raio X, bem como os estudos de \"docking\" , de oito compostos derivados da 1,4-quinona. As estruturas resolvidas e refinadas mostraram a existência de ligações de hidrogênio, não convencionais intra e intermoleculares. Estas últimas permitiram entender o empacotamento cristalino em cada composto. Os resultados cristalográficos foram comparados com aqueles encontrados na literatura. Mas as estruturas correspondentes aos compostos AC1 (6,7-bis-fenilsulfanil-1,4-dihidro-1,4-metano-naftaleno-5,8-diona) e AC6 (6,7-bis-metilsulfanil-1,4-dihidro-1,4-metano-naftaleno-5,8-diol) possuem esqueletos químicos ainda não descritos na cristalografia. Os estudos de \"docking\" foram realizados utilizando as conformações cristalográficas dos oito compostos e da estrutura cristalográfica da tripanotiona redutase, uma proteína, dimérica, envolvida no sistema anti-stress oxidativo no Tripanosoma cruzi, parasita responsável pela enfermidade de Chagas. Foram, então, gerados complexos proteína-ligante no sítio da interface entre monômeros. Os complexos resultantes foram agrupados de acordo com orientações preferenciais e em cada grupo, a estrutura com menor energia total foi selecionada como representante do conjunto e analisado em tela gráfica. Para cada uma das moléculas foram realizados estudos detalhados das suas interações com todos os aminoácidos que as rodeavam. Finalmente, levando em conta as energias envolvidas e as interações foi possível escolher aquela que mostra o melhor encaixe. Dentre todas as moléculas, a AC8 [4a,8a-Dicloro-6-etilsulfanil-7-(metiletil-fenil-amino)-1,4,4a,8a-tetrahidro-1,4-metano-naftaleno-5,8,-diona] foi considerada como a mais promissora, a qual apresentou melhores resultados, um maior número de interações favoráveis com menor energia. / In this work the results of the crystal structure and supramolecular determination by X-ray diffraction together with docking studies, of eight compounds derived from 1,4-quinone, are presented. The solved and refined structures showed the existence of non-conventional hydrogen bonds, intra and inter-molecular. These last ones gave an insight about the crystal packing in each compound. The crystallographic results have been compared with those found in the literature. It should pointed out that structures of compounds AC1 (6,7-bis-phenylsulfanyl-1,4-dihydro-1,4-methano-naphthalene-5,8-dione) and AC6 (6,7-bis-methylsulfanyl-1,4-dihydro-1,4-methane-naphthalene-5,8-diol) have chemical skeletons which were not described before in crystallography. The docking studies have been carried out using the crystallographic conformations of the eight compounds and the crystallographic structure of trypanothione reductase, a dimmeric protein, involved in the anti-stress oxidative system of the Trypanosoma cruzi, the parasite responsible for the Chagas disease. The compounds were docked in the dimmer interface, which is the most likely binding site. The resulting complexes have been clustered together according with their orientation and of each group the one with the lowest total energy was chosen as representative of the cluster and analyzed in graphical screen. Thus, for that complex a detailed study of its interactions with all the neighbor amino acids was done. Finally, taking in account the energies and the interactions it was possible to choose the one that showed the best docking result. Amongst all molecules, the AC8 [4a,8a-dicloro-6-etilsulfanil-7-(metiletil-fenil-amino)-1,4,4a,8a-tetrahidro-1,4-methane-naftaleno-5,8,-diona] was considered as the most promising, which presented better results, a bigger number of favorable interactions with lesser energy.

Neste trabalho são apresentados os resultados das determinações cristalinas, estruturais e supramoleculares, por difração de raio X, bem como os estudos de \"docking\" , de oito compostos derivados da 1,4-quinona. As estruturas resolvidas e refinadas mostraram a existência de ligações de hidrogênio, não convencionais intra e intermoleculares. Estas últimas permitiram entender o empacotamento cristalino em cada composto. Os resultados cristalográficos foram comparados com aqueles encontrados na literatura. Mas as estruturas correspondentes aos compostos AC1 (6,7-bis-fenilsulfanil-1,4-dihidro-1,4-metano-naftaleno-5,8-diona) e AC6 (6,7-bis-metilsulfanil-1,4-dihidro-1,4-metano-naftaleno-5,8-diol) possuem esqueletos químicos ainda não descritos na cristalografia. Os estudos de \"docking\" foram realizados utilizando as conformações cristalográficas dos oito compostos e da estrutura cristalográfica da tripanotiona redutase, uma proteína, dimérica, envolvida no sistema anti-stress oxidativo no Tripanosoma cruzi, parasita responsável pela enfermidade de Chagas. Foram, então, gerados complexos proteína-ligante no sítio da interface entre monômeros. Os complexos resultantes foram agrupados de acordo com orientações preferenciais e em cada grupo, a estrutura com menor energia total foi selecionada como representante do conjunto e analisado em tela gráfica. Para cada uma das moléculas foram realizados estudos detalhados das suas interações com todos os aminoácidos que as rodeavam. Finalmente, levando em conta as energias envolvidas e as interações foi possível escolher aquela que mostra o melhor encaixe. Dentre todas as moléculas, a AC8 [4a,8a-Dicloro-6-etilsulfanil-7-(metiletil-fenil-amino)-1,4,4a,8a-tetrahidro-1,4-metano-naftaleno-5,8,-diona] foi considerada como a mais promissora, a qual apresentou melhores resultados, um maior número de interações favoráveis com menor energia. / In this work the results of the crystal structure and supramolecular determination by X-ray diffraction together with docking studies, of eight compounds derived from 1,4-quinone, are presented. The solved and refined structures showed the existence of non-conventional hydrogen bonds, intra and inter-molecular. These last ones gave an insight about the crystal packing in each compound. The crystallographic results have been compared with those found in the literature. It should pointed out that structures of compounds AC1 (6,7-bis-phenylsulfanyl-1,4-dihydro-1,4-methano-naphthalene-5,8-dione) and AC6 (6,7-bis-methylsulfanyl-1,4-dihydro-1,4-methane-naphthalene-5,8-diol) have chemical skeletons which were not described before in crystallography. The docking studies have been carried out using the crystallographic conformations of the eight compounds and the crystallographic structure of trypanothione reductase, a dimmeric protein, involved in the anti-stress oxidative system of the Trypanosoma cruzi, the parasite responsible for the Chagas disease. The compounds were docked in the dimmer interface, which is the most likely binding site. The resulting complexes have been clustered together according with their orientation and of each group the one with the lowest total energy was chosen as representative of the cluster and analyzed in graphical screen. Thus, for that complex a detailed study of its interactions with all the neighbor amino acids was done. Finally, taking in account the energies and the interactions it was possible to choose the one that showed the best docking result. Amongst all molecules, the AC8 [4a,8a-dicloro-6-etilsulfanil-7-(metiletil-fenil-amino)-1,4,4a,8a-tetrahidro-1,4-methane-naftaleno-5,8,-diona] was considered as the most promising, which presented better results, a bigger number of favorable interactions with lesser energy.

Molecular electrochemistry has proved to be very useful for characterizing redox reactions and deciphering chemical reaction mechanisms that are associated with electron transfer. It correlates strongly with redox-based medicine. In this study, we investigated the electrochemical behavior of pterocarpanquinones and selenoquinones, in protic and aprotic media, in the absence and presence of oxygen, in order to obtain data regarding their reduction mechanisms, reactivity with oxygen, the analysis of the stability of the electrogenerated intermediates and interactions with biological targets, like DNA. In typical measurements, CVs were recorded in aprotic medium (DMF + TBAPF6) to resemble the cell membrane environment. On the other hand, protic medium mimics the hydrophilic regions of the biological matrixes. This work shows cases of successful pharmacoelectrochemical investigations. In the first case, we investigate the electrochemical behavior of LQB-118, a pterocarpanquinone, which is anticancer and parasiticidal, with biological mechanisms of action related to the formation of ROS and interaction with DNA, among others. The cyclic voltammogram (VC) for LQB-118 in aprotic medium exhibits, at least, four waves. The first two are related to the usual reduction of quinones. The presence of additional waves suggests the clivage of the heterocyclic rings and the generation of additional reducible systems. A spectroelectrochemical investigation revealed the appearance of new absorption bands, which suggest the formation of the transient quinonamethide (QM). The QM was captured with thiophenol. In addition, electrochemical experiments were performed in the presence and absence of oxygen to verify the reactivity with oxygen, after the reduction of LQB-118 and its derivatives, with positive results. Studies with the ssDNA biosensor in solution showed positive interaction with LQB-118 and its electrogenerated products. The interaction of LQB-118 with CT-DNA was also evidenced by the fluorescence quenching technique. In the second case, CV was used to investigate the electrochemical behaviour of the antitumor selenoquinones. The obtained profiles confirmed the presence of two individual redox centres. All the compounds had shown electrochemical activity in the cathodic and anodic portions of the CVs. We also studied the behaviour of the compounds in protic medium. Electrochemical methods do well to predict the mechanism for adduct formation, structural rearrangement, generation of reactive oxigen species of pterocarpanquinones and appear well-adapted to explore redox pathways of all the compounds in vitro to be correlated to in vivo studies. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A eletroquímica molecular tem se mostrado muito útil para caracterizar reações redox e decifrar mecanismos reacionais associados à transferência de elétrons. Relaciona-se fortemente com a medicina redox. Neste estudo, investigou-se o comportamento eletroquímico de quinonas híbridas, tais como pterocarpanoquinonas e selenoquinonas, em meios prótico e aprótico, na ausência e presença de oxigênio, a fim de obter dados sobre seus mecanismos de redução e oxidação, reatividade com oxigênio, análise da estabilidade dos intermediários eletrogerados e interações com alvos biológicos importantes, como os tióis e o DNA. Em medidas típicas, os voltamogramas cíclicos (VCs) foram registrados em meio aprótico (DMF + TBABF6), para se assemelhar ao ambiente lipofílico, típico de membranas celulares. Por outro lado, o meio prótico mimetiza regiões hidrofílicas das matrizes biológicas. Este trabalho descreve dois casos de investigações farmacoeletroquímicas bem-sucedidas. No primeiro caso, investigou-se o comportamento eletroquímico da LQB-118, uma pterocarpanoquinona antitumoral e parasiticida, com mecanismos de ação relacionados à formação de espécies reativas de oxigênio (EROs) e interação com DNA, entre outros. Estudou-se também as pterocarpanoquinonas derivadas da LQB-118, mais precisamente seus derivados clorado, bromado e nitrado. O voltamograma cíclico (VC) para a LQB-118, em meio aprótico, exibe, pelo menos, quatro ondas catódicas. As duas primeiras são relacionadas com a redução habitual de quinonas. A presença de ondas adicionais sugere a quebra de anel heterocíclico e a geração de sistemas redutíveis adicionais. Investigação espectroeletroquímica revelou o surgimento de novas bandas de absorção, as quais sugerem a formação do quinonametídeo (QM) transiente. O QM foi capturado com tiofenol. Além disso, experimentos eletroquímicos foram realizados na presença e na ausência de oxigênio para verificar a reatividade com oxigênio, após a redução de LQB-118 e seus derivados, com resultados positivos. Estudos com o sensor de ssDNA, em solução, mostrou interação positiva com LQB-118 e seus produtos eletrogerados. A interação de LQB-118 com CT-DNA também foi evidenciada através da técnica de quenching de fluorescência. No segundo caso, a voltametria cíclica foi utilizada para investigar o comportamento eletroquímico de selenoquinonas antitumorais. Os perfis obtidos confirmam a presença de dois centros redox individuais. Todos os compostos mostraram atividade eletroquímica nas regiões anódica e catódica dos VCs. Estudou-se também o comportamento dos compostos em meio prótico e foi observada a formação de selenóxidos. Métodos eletroquímicos se mostraram adequados para prever rearranjos estruturais, formação de adutos, geração de espécies reativas de oxigênio, no caso de pterocarpanquinonas e para explorar caminhos redox in vitro das outras séries, correlacionando-se aos estudos in vivo.

Os processos oxidativos avançados (POA) são uma alternativa para complementar os processos clássicos de tratamento de efluentes que podem não ser eficientes para remoção de alguns tipos de poluentes como, por exemplo, os poluentes emergentes. Os POA se baseiam na geração de espécies altamente reativas (radicais hidroxila), a partir de peróxido de hidrogênio (H2O2), que oxidam os poluentes. O H2O2 pode ser eletrogerado in situ pela reação de redução de oxigênio (RRO) no meio reacional. O uso de eletrodos de difusão gasosa (EDG) altamente porosos proporciona o suprimento de oxigênio na interface eletrodo/solução podendo aumentar a velocidade da RRO. O uso de modificadores como quinonas e azocompostos imobilizados à matriz de carbono dos EDG podem aumentar a geração de H2O2. Portanto, os modificadores orgânicos Sudan Red 7B (SR7B), metil-p-benzoquinona (MPB), ácido antraflávico (AA) e antraquinona-2-ácido carboxílico (A2CA) foram adicionados em diferentes teores ao carbono Printex L6 (CP) e microcamadas porosas destes materiais foram estudados por voltametria cíclica e de varredura linear em eletrodo de disco-anel rotatório (RRDE). Os materiais contendo 0,5% de SR7B e 5,0% de MPB levaram a aumento na eficiência de geração de H2O2 para 86,2 e 85,5%, respectivamente, em relação ao CP puro que levou a 82,8%. EDG de CP modificados com 0,5% de SR7B foram construídos com telas metálicas em sua faces externas e a aplicação de densidades de corrente de 75, 100 e 150 mA cm-2 levou a uma maior eletrogeração de H2O2. Em densidades de corrente de 75 mA cm-2, o EDG modificado gerou 1020,1 mg L-1 de H2O2 com consumo energético de 118,0 kWh kg-1 de H2O2, constante cinética aparente de 37,3 mg L-1 min-1 e eficiência de corrente de 17,9%, enquanto o EDG de CP puro gerou menor concentração de H2O2; 717, 3 mg L-1, com maior consumo energético; 168,5 kWh kg-1, menor constante cinética aparente; 21,4 mg L-1 min-1, e menor eficiência de corrente; 12,6%. Portanto, o EDG modificado poderia ser empregado em sistemas que precisem de altas gerações de H2O2. / The advanced oxidation processes (AOP) are an alternative to the classical processes of treatment of effluents that may not be effective for the removal of some types of pollutants such as emerging pollutants. The AOP are based on the highly reactive species (hydroxyl radicals) from hydrogen peroxide (H2O2), which oxidize pollutants. H2O2 can be electrogenerated in situ by the oxygen reduction reaction (ORR) in the reaction medium. The use of highly porous gas diffusion electrodes (GDE) provides the supply of oxygen at the electrode/solution interface, which can increase the RRO speed. The use of modifiers such as quinones and azocompounds immobilized on the carbon matrix of GDE may increase H2O2 generation. Therefore, the organic modifiers Sudan Red 7B (SR7B), methyl-p-benzoquinone (MPB), anthraflavic acid (AA) and anthraquinone-2-carboxylic acid (A2CA) were added in different contents to carbon Printex L6 (CP) and microporous layers of these materials were studied by cyclic voltammetry and linear sweep voltammetry on a rotating ring- disc electrode (RRDE). Materials with 0.5% of SR7B and 5.0% of MPB increased the current efficiency for electrogeneration of H2O2 to 86.2 and 85.5%, respectively, in relation to pure CP that leaded to 82.8%. GDE of CP modified with 0.5% of SR7B were constructed with metallic screens on their outer faces and an application of current densities of 75, 100 and 150 mA cm-2 led to a greater electrogeneration of H2O2. At current densities of 75 mA cm-2, the modified GDE generated 1020.1 mg L-1 of H2O2 with energy consumption of 118.0 kWh kg-1 of H2O2, apparent kinetic constant of 37.3 mg L-1 min-1 and current efficiency of 17.9%, while GDE of pure CP generated lower H2O2 concentration; 717, 3 mg L-1, with higher energy consumption; 168.5 kWh kg-1, lower apparent kinetic constant; 21.4 mg L-1 min-1, and lower current efficiency; 12.6%. Therefore, the modified GDE could be applied in systems that require high generations of H2O2.

Os processos oxidativos avançados (POA) são uma alternativa para complementar os processos clássicos de tratamento de efluentes que podem não ser eficientes para remoção de alguns tipos de poluentes como, por exemplo, os poluentes emergentes. Os POA se baseiam na geração de espécies altamente reativas (radicais hidroxila), a partir de peróxido de hidrogênio (H2O2), que oxidam os poluentes. O H2O2 pode ser eletrogerado in situ pela reação de redução de oxigênio (RRO) no meio reacional. O uso de eletrodos de difusão gasosa (EDG) altamente porosos proporciona o suprimento de oxigênio na interface eletrodo/solução podendo aumentar a velocidade da RRO. O uso de modificadores como quinonas e azocompostos imobilizados à matriz de carbono dos EDG podem aumentar a geração de H2O2. Portanto, os modificadores orgânicos Sudan Red 7B (SR7B), metil-p-benzoquinona (MPB), ácido antraflávico (AA) e antraquinona-2-ácido carboxílico (A2CA) foram adicionados em diferentes teores ao carbono Printex L6 (CP) e microcamadas porosas destes materiais foram estudados por voltametria cíclica e de varredura linear em eletrodo de disco-anel rotatório (RRDE). Os materiais contendo 0,5% de SR7B e 5,0% de MPB levaram a aumento na eficiência de geração de H2O2 para 86,2 e 85,5%, respectivamente, em relação ao CP puro que levou a 82,8%. EDG de CP modificados com 0,5% de SR7B foram construídos com telas metálicas em sua faces externas e a aplicação de densidades de corrente de 75, 100 e 150 mA cm-2 levou a uma maior eletrogeração de H2O2. Em densidades de corrente de 75 mA cm-2, o EDG modificado gerou 1020,1 mg L-1 de H2O2 com consumo energético de 118,0 kWh kg-1 de H2O2, constante cinética aparente de 37,3 mg L-1 min-1 e eficiência de corrente de 17,9%, enquanto o EDG de CP puro gerou menor concentração de H2O2; 717, 3 mg L-1, com maior consumo energético; 168,5 kWh kg-1, menor constante cinética aparente; 21,4 mg L-1 min-1, e menor eficiência de corrente; 12,6%. Portanto, o EDG modificado poderia ser empregado em sistemas que precisem de altas gerações de H2O2. / The advanced oxidation processes (AOP) are an alternative to the classical processes of treatment of effluents that may not be effective for the removal of some types of pollutants such as emerging pollutants. The AOP are based on the highly reactive species (hydroxyl radicals) from hydrogen peroxide (H2O2), which oxidize pollutants. H2O2 can be electrogenerated in situ by the oxygen reduction reaction (ORR) in the reaction medium. The use of highly porous gas diffusion electrodes (GDE) provides the supply of oxygen at the electrode/solution interface, which can increase the RRO speed. The use of modifiers such as quinones and azocompounds immobilized on the carbon matrix of GDE may increase H2O2 generation. Therefore, the organic modifiers Sudan Red 7B (SR7B), methyl-p-benzoquinone (MPB), anthraflavic acid (AA) and anthraquinone-2-carboxylic acid (A2CA) were added in different contents to carbon Printex L6 (CP) and microporous layers of these materials were studied by cyclic voltammetry and linear sweep voltammetry on a rotating ring- disc electrode (RRDE). Materials with 0.5% of SR7B and 5.0% of MPB increased the current efficiency for electrogeneration of H2O2 to 86.2 and 85.5%, respectively, in relation to pure CP that leaded to 82.8%. GDE of CP modified with 0.5% of SR7B were constructed with metallic screens on their outer faces and an application of current densities of 75, 100 and 150 mA cm-2 led to a greater electrogeneration of H2O2. At current densities of 75 mA cm-2, the modified GDE generated 1020.1 mg L-1 of H2O2 with energy consumption of 118.0 kWh kg-1 of H2O2, apparent kinetic constant of 37.3 mg L-1 min-1 and current efficiency of 17.9%, while GDE of pure CP generated lower H2O2 concentration; 717, 3 mg L-1, with higher energy consumption; 168.5 kWh kg-1, lower apparent kinetic constant; 21.4 mg L-1 min-1, and lower current efficiency; 12.6%. Therefore, the modified GDE could be applied in systems that require high generations of H2O2.

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In the present study, compounds derived from β-lapachone were electrochemically studied in protic (phosphate and acetate buffer) and aprotic (DMF + TBAP) media, using glassy carbon as working electrode. The electroreducedintermediatesof the quinones reacted with oxygen, indicative of the generation of reactive oxygen species. The interaction of the quinones β-lapachone, α-lapachone and nor-β-lapachone with DNA, was investigated using the technique of quartz crystal microbalance.To increase the solubility of the quinones, in order to allow in vivo studies, the formation of inclusion complexes with β-cyclodextrin was evaluated. Positive results were obtained, leading to a viable formulation alternative for further biological studies with the compounds. β-lapachone was studied spectroelectrochemically through the techniques of Polarization Modulation Infrared Reflection Absorption Spectroscopy + Cyclic Voltammetry to confirm the formation of the hydrogen bondfrom the electroreduced β-lapachone and the secondary hydroxy group of β-cyclodextrin. The inclusion complex betweenmangiferin, an antioxidant polyphenoland β-cyclodextrin, was confirmed using the techniques of Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance, Differential Scanning Calorimetry and Polarization Modulation Infrared Reflection Absorption Spectroscopy. Also, the increase of the antioxidant activity of mangiferin was demonstrated when in presence of β-cyclodextrin, by means of radical scavenging activity toward 2,2’-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical (RSA-DPPH ), with additional analysis of solvent effects, being demonstrated that below 50% of organic solvent, it is impossible to work with this method. The assay of the capacity of oxygen radical absorbance capacity-fluorescein (ORAC-FL) was also used, showing that the complex mangiferin: β-cyclodextrin is fifteenfold more potent than the standard molecule,Trolox. Using Electrophoresis and Differential Pulse Voltammetry, it was possible to emphasize that the method used by our research group for the ssDNA production (treatment acid-base with heating) is useful, simple, cheap and completely reproducible, being this, one of the methods used to show the interaction between DNA and free or complexed thymol with cyclodextrin. This interaction was still evaluated using dsDNA biosensor through Differential Pulse Voltammetry, Electrochemistry Quartz Crystal Microbalance and Scanning Electrochemistry Microscopy. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, derivados da nor-β-lapachona e nor-α-lapachona, foram estudados eletroquimicamente nos meios prótico (tampão fosfato e acetato) e aprótico (DMF + TBAP), utilizando carbono vítreo como eletrodo de trabalho.Os intermediáriosda eletro-redução das quinonas reagiram com oxigênio, indicativo da geração de Espécies Reativas de Oxigênio. A interação das quinonas β-lapachona, α-lapachona e nor-β-lapachona com DNAfoi investigada,utilizando-sea técnica de microbalança de cristal de quartzo. Com o objetivo de aumentar a solubilidade das quinonas, para posteriores estudos in vivo, foi avaliada a formação de complexos de inclusão com β-ciclodextrina, sendo a β-lapachona estudada espectroeletroquimicamente através das técnicas de Espectroscopia de Reflexão-Absorção no Infravermelho com Polarização Modulada + Voltametria Cíclica para confirmar a formação da ligação hidrogênio entre a hidroquinona gerada a partir da β-lapachonae as hidroxilas secundárias da β-ciclodextrina. A formação do complexo de inclusão entre a mangiferina, um composto antioxidante polifenólico, e a β-ciclodextrina foi confirmado utilizando-se as técnicas de Infravermelho com transformada de Fourier, Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio, Calorimetria Diferencial e Espectroscopia de Reflexão-Absorção no Infravermelho com Polarização Modulada. Foi,também, demonstrado o aumento da atividade antioxidante da xantona supracitada quando em presença de β-ciclodextrina através da medida da atividade sequestradora de radicais frente ao radical 2,2’-difenil-1-picrilidrazil (RSA-DPPH ),com análise adicional do efeito do solvente sendo assim demonstrado que abaixo de 50% de solvente orgânico, é impossível trabalhar com este método. O ensaio da capacidade de absorbância do radical oxigênio-fluoresceína (ORAC-FL) também foi utilizado, mostrando que o complexo mangiferina:β-ciclodextrina é quinze vezes mais potente que a molécula padrão trolox. Com a utilização de ensaios de Eletroforese e Voltametria de Pulso Diferencial, foi possível enfatizar que o método usado por nosso grupo de pesquisa para a produção de ssDNA (tratamento ácido-base com aquecimento) é útil, simples, barato e completamente reprodutível,sendo este um dos métodos utilizados para mostrar a interação entre DNA e timol livre e complexado com ciclodextrina. Esta interação foi ainda avaliada usando biossensor de dsDNA por Voltametria de Pulso Diferencial, Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo e Microscopia Eletroquímica de Varredura.

Many quinones have been associated with a wide range of biological activities, including antitumoral, antimalarial, larvicidal and antibacterial activities. Although, there are many clinically important agents containing a quinone nucleus with excellent anticancer activity, many other quinones require testing for additional activities, for instance: Oncocalyxone A, Juglone, Biflorin and some hydroxylated and halogenated quinones. DNA represents one of the main targets of biologically active quinonoid compounds, which, generally, belong to the group of DNA intercalating and/or alkylating agents, and/or topoisomerase inhibitors. As such, the use of DNA biosensors or other electrochemical methods based on the investigation of nucleic acid/organic compound interaction, would allow to predicting a biological action, if this one is related to damage to DNA. Due to the importance of quinones, for instance, Oncocalyxone A, Juglone and Biflorin, electrochemical analysis and the development of a new electroanalytical method for detection in nanomolar quantities, together with DNA interaction analysis with those quinones was therein performed. We have used diverse electrochemical methods performed in protic and aprotic media, using glassy carbon electrode, Ag/AgCl electrode as reference and latinum wire as counter electrode. The pKa of juglone was determined (5.98). The development of a highly sensitive voltammetric sensor for oncocalyxone A using a glassy carbon electrode modified with a bilayer iron(II) tetrasulfonated phthalocyanine (FeTSPc) and iron(III) tetra-(N-methyl-4-pyridyl)-porphyrin (FeT4MPyP) was described. The modified electrode showed catalytic activity and stability for the oncocalyxone A reduction, provoking the anodic shift of the reduction peak potentials of ca. 30 mV and presenting much higher peak currents than those obtained on the bare GC electrode. A wide linear response range between 0.005-1.210-6 mol L-1, with a sensitivity of 8.11 μA L μmol-1 and limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) of 1.5 and 5.010-9 mol L-1 were obtained with this sensor, respectively. The interaction of chosen quinones with ssDNA, poly-guanilic and poly-adenilic acid was investigated, using voltammetric analysis, in solution. The DNA interaction investigation with juglone, oncocalyxone and biflorin had shown significant DNA activity, represented by the decrease of oxidation current and shift of oxidation peaks of guanine and adenine and the binding constant values obtained for these aducts; these observations could be related to Michael addition reaction, among other possible effects. Some of the quinones do not cause any change on the oxidation peaks of the used bases, as is the case of -lapachone, being used as negative control. These results, upon comparison with biological/ pharmacological activities, show correlation and indicate electrochemistry and DNA sensors as important tools in the screening of biologically active compounds. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Muitas quinonas têm sido associadas a uma grande variedade de atividades biológicas, incluindo atividades antitumorais, antimaláricas, larvicidas e antibacterianas. Embora existam muitos agentes clinicamente importantes contendo núcleo quinônico com excelente atividade anticâncer, muitas outras quinonas requerem testes para busca de atividades adicionais, como por exemplo: Oncocalixona A, Juglona, Biflorina e outras quinonas hidroxiladas e halogenadas. O DNA representa um dos principais alvos de compostos quinônicos, que, geralmente, pertencem aos grupos de intercaladores de DNA e/ou agentes alquilantes, e/ou inibidores de topoisomerases. Desta forma, o uso de biossensores de DNA ou outros métodos eletroquímicos baseados na investigação da interação entre ácidos nucléicos e compostos orgânicos, permitiria predizer a ação biológica, e se estas estão relacionadas aos danos ao DNA. Devido à importância das quinonas, entre elas, Oncocalixona A, Juglona e Biflorina, análises eletroquímicas e eletroanalíticas para detecção em quantidades nanomolares, bem como a investigação da interação destas quinonas com o DNA foram realizadas, no presente trabalho.Utilizou-se uma série de métodos eletroquímicos, em diferentes condições, em meios aprótico e prótico, usando eletrodo de carbono vítreo, como eletrodo de trabalho, Ag/AgCl, como eletrodo de referência e fio de platina, como contra-eletrodo. O pKa da juglona foi determinado (5,98). O desenvolvimento de um sensor voltamétrico altamente sensível para oncocalixona A, usando eletrodo de carbono vítreo modificado com uma bicamada de ftalocianina tetrassulfonada de ferro(II) (FeTSPc) e tetra-(N-metil- 4-piridil)-porfirina de ferro(III) (FeT4MPyP) foi descrito. O eletrodo modificado mostrou atividade catalítica e estabilidade para a redução da oncocalixona A, proporcionando o deslocamento anódico do potencial de pico de redução de ca. 30mV, apresentando correntes de pico maiores do que aquelas obtidas em eletrodo de carbono vítreo limpo. Uma faixa linear entre 0,005-1,210-6 mol L-1, com uma sensibilidade de 8,11 μA L μmol-1 e limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) de 1,5 e 5,010-9 mol L-1 foram obtidos com este sensor, respectivamente. A interação das quinonas escolhidas com ssDNA, ácido poliguanílico e ácido poliadenílico foi investigada usando análises voltamétricas, em solução. Juglona, oncocalixona e biflorina mostraram forte interação em relação ao DNA, representado experimentalmente pela diminuição da corrente de oxidação e deslocamento dos picos diagnósticos de guanina e adenina, bem como pelos valores das constantes de associação calculadas para o aduto formado. Algumas das quinonas não causaram qualquer mudança nos picos de oxidação das bases usadas, como foi o caso da -lapachona, o que serviu como controle negativo, indispensável em relação a comparações com métodos farmacológicos. Estes resultados foram correlacionados positivamente com atividades biológicas/farmacológicas. Sensores de DNA são importantes ferramentas no mapeamento de compostos biologicamente ativos.

O problema de corrosão é frequente para ligas ferrosas, notadamente o aço carbono. Para evitar os danos causados pela corrosão, uma série de processos é utilizada como o uso de ligas mais resistentes, filmes de pré-tratamento e a aplicação posterior de tintas ou vernizes, aplicação de banhos eletrolíticos para eletrodeposição de metais e outros. Os últimos desenvolvimentos tecnológicos relacionados à nanotecnologia trazem alternativas que consiste na aplicação de uma camada muito fina baseada em silanos como pré-tratamento de aço carbono para posterior pintura a fim de aumentar a aderência desta ao substrato pintado. Este pré-tratamento surge como alternativa ao uso de materiais nocivos ao meio ambiente e à saúde, como são o processo de fosfatização e os compostos de cromo hexavalente aplicados como eventuais passivantes após a fosfatização. Questões ambientais, de segurança e de custos têm sido consideradas, atualmente, no que diz respeito à utilização desses processos. Por esta razão, aumentaram as pesquisas de outros métodos de proteção contra a corrosão para aço carbono. O uso de silanos tem demostrado ser uma alternativa promissora como pré-tratamento por serem promotores de aderência e conferirem melhor resistência contra a corrosão em diferentes aplicações. A aplicação de pré-tratamentos com filmes híbridos, isto é, com características de filmes orgânicos como flexibilidade e características de filmes inorgânicos ou cerâmicos como elevada dureza e resistência a altas temperaturas, tem sido estudada com relativo sucesso. O presente trabalho apresenta o uso de revestimentos híbridos tetraetilortosilicato/metacriloxipropiltrimetoxisilano/metacrilato de metila, TEOS/MPTS/MMA, como pré-tratamento para aço-carbono com a finalidade de retardar ou diminuir o processo da corrosão e o emprego de quinonas como agente anti-gelificante da solução precursora do híbrido, aumentando sua vida de prateleira. A avaliação da resistência à corrosão dos filmes obtidos foi feita por técnicas eletroquímicas como espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), medida da resistência de polarização linear (Rp) e levantamento de curvas de polarização. Também foi realizado o estudo com quinonas para retardar o envelhecimento das soluções de híbrido e aumentar o tempo de vida em prateleira. Alguns fatores estudados foram: tempo de polimerização, uso de quinonas como agente anti-gelificante (nesse estudo foi feito um projeto fatorial de experimentos) e tempo de vida de prateleira da solução de híbrido. As variáveis resposta, do projeto de experimentos, para avaliação do filme de híbrido obtido foram: medidas de EIE, de Rp, levantamento de curvas de polarização, espessura de camada e medida de viscosidade das soluções com o tempo de envelhecimento. Os resultados obtidos foram: o melhor tempo de polimerização foi de 30 minutos e foi para esse tempo de polimerização que se fez o estudo de uso das diferentes quinonas (hidroquinona e p-benzoquinona), tendo sido a p-benzoquinona o melhor anti-gelificante. Verificou-se que a espessura de camada do filme híbrido aumenta com o tempo de vida de prateleira da solução precursora do híbrido e com o tempo de permanência na solução do híbrido, o que leva o filme a funcionar como uma barreira mais eficiente contra a corrosão. A viscosidade foi determinada para cada uma das soluções de híbrido, tanto para aquelas que não foram usadas para a deposição de filmes e para aquelas que foram usadas para a deposição de filmes, com e sem quinonas. Observou-se que a viscosidade da solução de híbrido sem ser usada para deposição de filmes se manteve praticamente constante, mas a viscosidade da solução de híbrido que serviu para as deposições do filme híbrido no substrato aumentou com o tempo de prateleira, devido provavelmente à presença de íons metálicos do substrato liberados na solução de híbrido que podem catalisar as reações de polimerização dos silanos e do monômero MMA gerando moléculas de maior peso molecular. / The corrosion problem is common for ferrous alloys, especially carbon steel. To avoid corrosion damage a series of processes are used such as the use of resistant alloys, films of pre-treatment and the subsequent application of paints or varnishes, the application of electrolytic baths for the electrodeposition of metals and others. The latest technological developments related to nanotechnology bring an alternative process consisting in appling a very thin layer based on silanes as pretreatment for subsequent painting carbon steel in order to increase the adhesion of this to the painted substrate. This pretreatment is an alternative to the use of hazardous materials to the environment and health, as are the process of phosphating and hexavalent chromium compounds applied as eventual passivating substances after phosphating. Environmental, safety and costs concerns have been considered today in the use of these processes. Therefore, increased research for other methods of protection against corrosion of carbon steel has been developed. The use of polysilane films has been demonstrated to be a promising alternative as pre-treatment mainly because they have been employed as adhesion promoters what confers better corrosion resistance in different applications. This paper presents the use of hybrid coatings tetraethilorthosilicate /methacryloxypropyltrimethoxysilane/methylmethacrylate, TEOS/MPTS/MMA, as pre-treatment for carbon steel in order to delay or reduce the corrosion process and the use of quinones as anti-gelling agents of the hybrid precursor solution increasing its shelf life. The evaluation of the corrosion resistance of the films was made by electrochemical techniques such as electrochemical impedance spectroscopy (EIS), measurement of linear polarization resistance (Rp) and polarization curves. The use of quinones to slow the aging of hybrid solutions and increase their shelf-life time was also studied. A factorial design of experiments was performed for these purposes. The variables studied were: polymerization time, residence time of the substrate in the hybrid solution, use of quinones as anti-gelling agent and shelf life of the hybrid solution. The response variables for the design of experiments for evaluation of the hybrid films obtained were: EIS and Rp measurements, polarization curves, layer thickness and kinematic viscosity measurement of the solutions with aging time. The results obtained for best polymerization time was 30 minutes and for this polymerization time the study of use of different quinones (hydroquinone and p-benzoquinone) was made and p-benzoquinone was found to be the best anti-gelling agent. It was found that the thickness of the film layer increases with longer shelf life of the hybrid solution, which leads to more effective barrier films against corrosion. The viscosity was measured for each hybrid solution: for those that were not used for the deposition of films and for those that were used for the deposition of films, with or without quinones. It has been noted that the viscosity of the hybrid solution not used for the deposition of films was kept nearly constant but the viscosity increased with the shelf life for the hybrid solution that served for the hybrid film deposition on the metallic substrate, due to the influence of the metallic ions from the substrate released in the hybrid solution that can catalyze polimerization reactions of silanes and MMA monomer generating molecules of high molecular weight.

O problema de corrosão é frequente para ligas ferrosas, notadamente o aço carbono. Para evitar os danos causados pela corrosão, uma série de processos é utilizada como o uso de ligas mais resistentes, filmes de pré-tratamento e a aplicação posterior de tintas ou vernizes, aplicação de banhos eletrolíticos para eletrodeposição de metais e outros. Os últimos desenvolvimentos tecnológicos relacionados à nanotecnologia trazem alternativas que consiste na aplicação de uma camada muito fina baseada em silanos como pré-tratamento de aço carbono para posterior pintura a fim de aumentar a aderência desta ao substrato pintado. Este pré-tratamento surge como alternativa ao uso de materiais nocivos ao meio ambiente e à saúde, como são o processo de fosfatização e os compostos de cromo hexavalente aplicados como eventuais passivantes após a fosfatização. Questões ambientais, de segurança e de custos têm sido consideradas, atualmente, no que diz respeito à utilização desses processos. Por esta razão, aumentaram as pesquisas de outros métodos de proteção contra a corrosão para aço carbono. O uso de silanos tem demostrado ser uma alternativa promissora como pré-tratamento por serem promotores de aderência e conferirem melhor resistência contra a corrosão em diferentes aplicações. A aplicação de pré-tratamentos com filmes híbridos, isto é, com características de filmes orgânicos como flexibilidade e características de filmes inorgânicos ou cerâmicos como elevada dureza e resistência a altas temperaturas, tem sido estudada com relativo sucesso. O presente trabalho apresenta o uso de revestimentos híbridos tetraetilortosilicato/metacriloxipropiltrimetoxisilano/metacrilato de metila, TEOS/MPTS/MMA, como pré-tratamento para aço-carbono com a finalidade de retardar ou diminuir o processo da corrosão e o emprego de quinonas como agente anti-gelificante da solução precursora do híbrido, aumentando sua vida de prateleira. A avaliação da resistência à corrosão dos filmes obtidos foi feita por técnicas eletroquímicas como espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), medida da resistência de polarização linear (Rp) e levantamento de curvas de polarização. Também foi realizado o estudo com quinonas para retardar o envelhecimento das soluções de híbrido e aumentar o tempo de vida em prateleira. Alguns fatores estudados foram: tempo de polimerização, uso de quinonas como agente anti-gelificante (nesse estudo foi feito um projeto fatorial de experimentos) e tempo de vida de prateleira da solução de híbrido. As variáveis resposta, do projeto de experimentos, para avaliação do filme de híbrido obtido foram: medidas de EIE, de Rp, levantamento de curvas de polarização, espessura de camada e medida de viscosidade das soluções com o tempo de envelhecimento. Os resultados obtidos foram: o melhor tempo de polimerização foi de 30 minutos e foi para esse tempo de polimerização que se fez o estudo de uso das diferentes quinonas (hidroquinona e p-benzoquinona), tendo sido a p-benzoquinona o melhor anti-gelificante. Verificou-se que a espessura de camada do filme híbrido aumenta com o tempo de vida de prateleira da solução precursora do híbrido e com o tempo de permanência na solução do híbrido, o que leva o filme a funcionar como uma barreira mais eficiente contra a corrosão. A viscosidade foi determinada para cada uma das soluções de híbrido, tanto para aquelas que não foram usadas para a deposição de filmes e para aquelas que foram usadas para a deposição de filmes, com e sem quinonas. Observou-se que a viscosidade da solução de híbrido sem ser usada para deposição de filmes se manteve praticamente constante, mas a viscosidade da solução de híbrido que serviu para as deposições do filme híbrido no substrato aumentou com o tempo de prateleira, devido provavelmente à presença de íons metálicos do substrato liberados na solução de híbrido que podem catalisar as reações de polimerização dos silanos e do monômero MMA gerando moléculas de maior peso molecular. / The corrosion problem is common for ferrous alloys, especially carbon steel. To avoid corrosion damage a series of processes are used such as the use of resistant alloys, films of pre-treatment and the subsequent application of paints or varnishes, the application of electrolytic baths for the electrodeposition of metals and others. The latest technological developments related to nanotechnology bring an alternative process consisting in appling a very thin layer based on silanes as pretreatment for subsequent painting carbon steel in order to increase the adhesion of this to the painted substrate. This pretreatment is an alternative to the use of hazardous materials to the environment and health, as are the process of phosphating and hexavalent chromium compounds applied as eventual passivating substances after phosphating. Environmental, safety and costs concerns have been considered today in the use of these processes. Therefore, increased research for other methods of protection against corrosion of carbon steel has been developed. The use of polysilane films has been demonstrated to be a promising alternative as pre-treatment mainly because they have been employed as adhesion promoters what confers better corrosion resistance in different applications. This paper presents the use of hybrid coatings tetraethilorthosilicate /methacryloxypropyltrimethoxysilane/methylmethacrylate, TEOS/MPTS/MMA, as pre-treatment for carbon steel in order to delay or reduce the corrosion process and the use of quinones as anti-gelling agents of the hybrid precursor solution increasing its shelf life. The evaluation of the corrosion resistance of the films was made by electrochemical techniques such as electrochemical impedance spectroscopy (EIS), measurement of linear polarization resistance (Rp) and polarization curves. The use of quinones to slow the aging of hybrid solutions and increase their shelf-life time was also studied. A factorial design of experiments was performed for these purposes. The variables studied were: polymerization time, residence time of the substrate in the hybrid solution, use of quinones as anti-gelling agent and shelf life of the hybrid solution. The response variables for the design of experiments for evaluation of the hybrid films obtained were: EIS and Rp measurements, polarization curves, layer thickness and kinematic viscosity measurement of the solutions with aging time. The results obtained for best polymerization time was 30 minutes and for this polymerization time the study of use of different quinones (hydroquinone and p-benzoquinone) was made and p-benzoquinone was found to be the best anti-gelling agent. It was found that the thickness of the film layer increases with longer shelf life of the hybrid solution, which leads to more effective barrier films against corrosion. The viscosity was measured for each hybrid solution: for those that were not used for the deposition of films and for those that were used for the deposition of films, with or without quinones. It has been noted that the viscosity of the hybrid solution not used for the deposition of films was kept nearly constant but the viscosity increased with the shelf life for the hybrid solution that served for the hybrid film deposition on the metallic substrate, due to the influence of the metallic ions from the substrate released in the hybrid solution that can catalyze polimerization reactions of silanes and MMA monomer generating molecules of high molecular weight.