Neste trabalho apresenta-se a obtenção e caracterização de materiais luminescentes baseados em matrizes mesoporosas incorporadas com espécies moleculares altamente emissivas; o corante rodamina 6G (R6G) e o complexo de irídio (III) (N,N-trans-[Ir-(1-benzil-4-(2,4-difluorofenil)-1,2,3-triazol)2(4,4´-dimetil-2,2´-bipiridina)]+). Na incorporação da R6G foram explorados xerogéis mesoporosos sílica de composições puramente inorgânica e modificada com grupos aromáticos, além de vidros mesoporosos sódio aluminosilicato. O complexo de Irídio (III) foi incorporado somente aos vidros sódio aluminosilicato. As matrizes hospedeiras preparadas por metodologia sol-gel foram planejadas e desenvolvidas em consonância com as propriedades físico-químicas das espécies emissoras, a fim de promover maior incorporação e dispersão molecular via diferentes interações químicas. Por exemplo, no caso da sílica modificada com grupos aromáticos, espera-se que haja interação por afinidade química entre tais grupos e as ligações insaturadas das moléculas de R6G, resultando em maior taxa de incorporação e de retenção do centro emissor, bem como minimizando agregações moleculares. No caso dos vidros sódio aluminosilicato, a incorporação de ambas espécies catiônicas, o corante e o complexo de Ir(III), ocorre via troca iônica com íons Na+, que atuam como compensadores de carga dos sítios (AlO4)- da rede. Neste caso, um controle de dispersão molecular do centro emissor foi proposto variando-se a relação Si/Al na matriz (entre 2 e 9), a fim de promover a distribuição espacial dos sítios aniônicos ativos (AlO4)- entre os sítios neutros SiO4. A partir dessas abordagens foram obtidos materiais luminescentes quimicamente estáveis, com alto grau de dispersão molecular, fácil preparação, e excelentes propriedades fotofísicas. Previamente à incorporação, as matrizes foram caracterizadas do ponto de vista estrutural por diversas técnicas de RMN de estado sólido, DRX e sorção de N2. As propriedades fotofísicas dos emissores em solução e em estado sólido foram caracterizadas por medidas de absorção UV-Vis, espectroscopia óptica, tempo de vida de estado excitado e rendimento quântico absoluto. Adicionalmente, as matrizes contendo R6G foram submetidas a testes de ação laser e fotoestabilidade. Os resultados destes sistemas foram analisados com base na teoria do éxciton (em inglês, Single Exciton Theory). No que concerne os sistemas contendo o complexo de Irídio (III), suas propriedades fotofísicas foram relacionadas à eletrônica do centro emissor obtida por teoria do funcional de densidade (em inglês, Density Functional Theory, DFT). Neste caso, a partir do tratamento convencional realizado para moléculas em estado líquido, foram desenvolvidos e analisados métodos alternativos para tratar o problema em uma matriz hospedeira. O formalismo aplicado contribuiu para uma descrição detalhada da estrutura eletrônica do complexo, bem como mudanças devido à inserção deste na matriz. / This work presents the preparation and characterization of luminescent materials based on mesoporous host matrices loaded with highly emissive molecular species (the organic dye Rhodamine 6G (R6G), and the Iridium (III) complex (N,N-trans-[Ir-(1-benzyl-4-(2,4-difluorophenyl)-1,2,3-triazole)2(4,4´-dimethyl-2,2´-bipyridine)]+). In the case of R6G loading we have explored purely inorganic and organically modified silica compositions, as well as sodium-aluminosilicate glasses. The Ir(III) complex was loaded solely into the sodium-aluminosilicate glasses. The host matrices were designed and developed, via sol gel methodology, in consonance with the physicalchemical properties of the emitters aiming at improved molecular incorporation and dispersion through various chemical interactions. For instance, in the case of silica modified with aromatic groups, interaction among such groups with the unsaturated bonds of the R6G molecule is expected, resulting in higher molecular incorporation and retention efficiencies, as well as decreased aggregation. In the case of the sodium-aluminosilicate glasses, the loading of both cationic species, dye and Ir(III) complex, takes place via ionic exchange with Na+ at the (AlO4)- network sites. In this case, control of molecular dispersion of the emitting center was attempted by varying the Si/Al ratio in the matrix (between 2 and 9), so as to promote the spatial distribution of the active anionic sites among neutral SiO4 sites. Through these approaches, we were able to obtain materials with high chemical stability, high molecular dispersion, facile and low cost obtainment and excellent photophysical properties. Prior to loading, the matrices were characterized from the structural point of view through several solid state NMR techniques, XRD and N2 sorption. The photophysical properties of the emitters in solution and in the solid state were characterized and compared through UV-Vis absorption and emission, excited state lifetimes and absolute quantum yields measurements. Moreover, the R6G loaded materials were tested in a laser cavity with respect to their laser efficiencies and photo stabilities. The results of these systems were analyzed in terms of the Single Exciton Theory. As for the materials loaded with Ir(III) complex, the photophysical studies were complemented by a theoretical approach though Density Functional Theory, DFT. From the conventional treatment performed for iridium (III) complexes in liquid state, alternative methods were developed and analyzed for treating the problem in the host matrix. The applied formalism contributed to a detailed description of the electronic structure of the complex, as well as of the changes perceived due to insertion in the matrix.

O trocador de Na+/Ca2+ (NCX) constitui um dos principais mecanismos de extrusão de Ca2+ intracelular em células excitáveis. Foi demonstrado que alterações no funcionamento do NCX estão relacionadas a diversas situações patológicas. Por este motivo, o entendimento do mecanismo molecular da manutenção da concentração de Ca2+ intracelular via NCX é importante para a compreensão do funcionamento do trocador, bem como para o desenvolvimento de fármacos. Além de transportar Na+/Ca2+, o NCX também é regulado por esses íons. Este trocador é composto por dois domínios transmembranares, cada um deles contendo 5 α-hélices (TM), e uma grande alça intracelular que conecta as hélices TM5 e TM6. O domínio transmembranar é responsável por catalisar o transporte de Na+/Ca2+ através da bicamada lipídica, enquanto que a alça citoplasmática está envolvida com a regulação do trocador. Esta alça contém dois domínios sensores de Ca2+ adjacentes, denominados CBD1 e CBD2. Apesar da importância fisiológica do NCX, o mecanismo de regulação alostérica do trocador por Ca2+ intracelular permanece desconhecido. Neste trabalho, a espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) de alta resolução foi utilizada para investigar a conformação e a dinâmica de CBD1 e CBD2 do trocador de Na+/Ca2+ de Drosophila melanogaster (CALX), isolados ou conectados covalentemente em uma construção denominada CBD12. Um total de 98% das ressonâncias da cadeia principal de CBD1 isolado na presença de Ca2+ foi assinalado, enquanto que na ausência de Ca2+, assinalamentos para apenas uma parte da cadeia principal puderam ser obtidos. Os assinalamentos adquiridos para CBD12 foram baseados na análise de um conjunto de espectros de RMN tridimensional heteronuclear e por comparação com os espectros dos domínios isolados. Uma análise preliminar dos deslocamentos químicos e dos parâmetros de relaxação de 15N obtidos para CBD1 indicou que este domínio é flexível na ausência de Ca2+, mas torna-se rígido após a adição deste íon. As medidas das velocidades de relaxação de 15N e de acoplamentos dipolares residuais (RDCs) de 1H-15N realizadas para CBD12 nas formas apo e holo indicaram que a ligação de Ca2+ em CBD1 estabiliza uma orientação rígida entre os domínios. A análise dos RDCs de 1H-15N mostrou ainda que a orientação média entre CBD1 e CBD2 é praticamente linear na ausência de Ca2+, enquanto que um ângulo menor é assumido após a adição deste íon. Os dados descritos nesta tese suportam um modelo de regulação alostérica em que a modulação da plasticidade de CBD12 pela ligação de Ca2+ no domínio CBD1 controla a abertura e o fechamento do trocador. / The Na+/Ca2+ exchanger (NCX) is a major mechanism for the extrusion of intracellular Ca2+ in excitable cells. It was demonstrated that altered functioning of this protein is related to various pathological situations. Therefore, the understanding of the molecular mechanism for maintaining the intracellular Ca2+ concentration by means of the NCX is important to understand the functioning of the exchanger and to develop drug-based therapies. Besides transporting Na+/Ca2+, the exchanger is also regulated by these ions. The NCX is composed of two transmembrane domains, each of them containing 5 transmembrane alpha-helices (TM), and a very large cytosolic loop that connects TM5 to TM6. The transmembrane domains are responsible for catalyzing the transport of Na+ and Ca2+ ions across the lipid bilayer, while the cytosolic loop is involved in regulation of the exchanger activity. It contains two regulatory Ca2+- binding domains, called CBD1 and CBD2, that appear in tandem. Despite the physiological importance of the NCX, the mechanism of allosteric regulation of the exchanger by intracellular calcium remains unclear. In this work we used high-resolution NMR spectroscopy to study the conformation and the dynamics of the two Ca2+-binding regulatory domains of Drosophila\'s Na+/Ca2+ exchanger (CALX), CBD1 and CBD2, in isolation as well as in a covalent construct called CBD12. Complete backbone NMR resonance assignments were obtained for the isolated CBD1 domain in the Ca2+-bound state, while partial assignments were obtained for CBD1 in the free state. Partial backbone NMR resonance assignments were obtained for the CBD12 construct through the analysis of a standard set of triple resonance NMR spectra. Additional assignments were obtained by comparison with the isolated CBD1 and CBD2 domains. A preliminary analysis of NMR chemical shifts and 15N relaxation data obtained for CBD1 indicates that this domain displays considerable amount of flexibility in the free state, but becomes more rigid upon Ca2+-binding. NMR 15N relaxation rates and 1H-15N residual dipolar couplings (RDCs) obtained for the Apo and Ca2+-bound states of the CBD12 domain indicate that calcium binding stabilizes a rigid inter-domain orientation. Analysis of 1H-15N RDCs further shows that Drosophila\'s CBD12 domain assumes an almost linear inter-domain orientation in the absence of Ca2+, while a smaller inter-domain angle was found in its presence. These findings support a model in which modulation of CBD12 plasticity by the binding of Ca2+ to the CBD1 domain controls the opening and closing of the exchanger.

O digluconato de clorexidina reage com o hipoclorito de sódio formando um precipitado, que segundo a literatura, é composto por para-cloroanilina (PCA), ou por para-clorofenil uréia (PCU) e para-clorofenilguanidil-1,6-diguanidil-hexano (PCGH). Este estudo visou analisar quimicamente os produtos formados e a presença de PCA no precipitado. Para isso, foi realizada a reação de 50 mL de solução de hipoclorito de sódio a 5% (NaOCl) e de 50 mL de solução de digluconato de clorexidina a 2% (CLX) em proporções iguais (1:1). O precipitado foi separado do sobrenadante e desidratado. A CLX pura, uma amostra do precipitado puro e outra amostra de precipitado com adição de PCA foram diluídas em dimetilsulfóxido deuterado e analisados em ressonância magnética nuclear 1D 1H (RMN) para verificar, por comparação, a presença da PCA no precipitado e para obtenção dos deslocamentos químicos dos produtos presentes no precipitado. Outra amostra do precipitado, de solução de CLX e de PCA foram separadas em cromatografia líquida de alta eficiência e analisadas em espectrômetro de massa (HPLC-ESI-MS) para identificação dos pesos moleculares dos compostos. A comparação do espectro do precipitado puro e do espectro do precipitado com adição de PCA permitiu analisar que o dubleto presente na região dos compostos aromáticos, referente à PCA, não está presente no espectro do precipitado puro demonstrando que não há PCA no precipitado. A análise do espectro de RMN do precipitado puro sugere que há formação de compostos com um e dois anéis aromáticos. Os espectros de massa permitem sugerir que há quebra da molécula de CLX, pelo hipoclorito de sódio, em sítios específicos (grupo biguanidil) que resultam na formação de fragmentos da molécula de clorexidina que se reorganizam formando oligômeros, ou seja, moléculas em que algumas unidades se repetem e, uma vez formadas, são estáveis e insolúveis em água. É possível concluir que no precipitado não há presença de PCA, sugerindo-se que haja PCGH e outros compostos com pesos moleculares maiores que o da clorexidina, denominados, neste estudo, C3, C4, C5, C6 e C7. / The reaction between chlorhexidine digluconate and sodium hypochlorite result in a precipitate, which according to the literature, is composed of para-chloroaniline (PCA), or para-chlorophenylurea (PCU) and para-chlorophenylguanidyl-1,6- diguanidyl-hexane (PCGH). The purpose of this study was to determine the chemical composition, the relative molecular weight of the compounds and whether PCA is formed in the precipitate. A 2% chlorhexidine digluconate solution was mixed in a 1:1 ratio with 5% NaOCl solution producing the precipitate. It was centrifuged, separed from the supernatant and dried. Pure CHX, the precipitate, as well as a mixture of precipitate and pure PCA were dissolved in deuterated dimetilsulfoxide and then analyzed using one-dimensional 1H nuclear magnetic resonance (MNR) to determine whether PCA was formed and to obtain precipitates chemical shifts. Other precipitate, CHX digluconate solution and PCA samples were analized using high performance liquid chromatography - electrospray ionization - mass spectrometry (HPLC-ESI-MS). Comparing the spectrum of the precipitate alone and precipitate with PCA allow to identify that PCA doublet peaks are not present in the spectrum of the precipitate alone, demonstrating that there are no PCA in the precipitate. NMR spectrum of the precipitate alone suggests that there is compounds with one and two aromatic rings. Mass spectra suggests that breaks in chlorhexidine molecule on specific sites (biguanidil groups), by sodium hypochlorite, results in fragments that forms oligomers molecules in wich some units are repeated and, once formed, are stable and insoluble in water. On the basis of this study, there is no PCA in the precipitate and suggesting that there may be other compounds like PCGH and others compounds, all of which are bigger in size than CHX, called, in this study, C3, C4, C5, C6 and C7.

Ressonância magnética nuclear é particularmente útil na caracterização de síntese molecular. Quase todos os compostos moleculares de interesse contêm átomos de nitrogênio e oxigênio em sua estrutura. Como esses elementos químicos costumam desempenhar funções estratégicas em reações e interações intra e intermoleculares, seus espectros NMR têm particular interesse. Com foco na blindagem magnética nuclear e no acoplamento entre spins nucleares, investigamos a dependência dessas constantes magnéticas com relação ao meio. A polarização eletrônica e relaxação geométrica do soluto, devido à presença do solvente, foram sistematicamente consideradas utilizando um tratamento sequencial QM/MM. Nossas observações gerais mostram que efeitos de relaxação de geometria mediados pelo meio têm pouca influência sobre o mecanismo da blindagem magnética nuclear, pelo menos quanto aos sistemas aqui investigados. Em contrapartida, os efeitos da polarização eletrônica são cruciais sobre essa propriedade molecular. Para o nitrogênio em piridina, amônia e formamida, por exemplo, as contribuições isoladas provenientes da relaxação geométrica são da ordem de 1,2 ppm. Note-se que este efeito é muito pequeno se considerarmos que com frequência são observados desvios gás-líquido da ordem de -26 ppm para o nitrogênio. Sobre o oxigênio, esses efeitos podem chegar até 100 ppm. Assim, é crucial entender as origens desses efeitos se desejamos utilizar corretamente espectroscopia RMN em caracterização molecular. Relevantes contribuições para a blindagem magnética têm origens em interações específicas entre soluto e solvente, como ligações de hidrogênio, as quais apenas podem ser isoladas e quantificadas através de modelagem molecular. Sistematicamente constatamos que a blindagem magnética é drasticamente afetada pelo caráter doador ou aceitador do sítio atômico envolvido em ligações de hidrogênio. Com respeito ao nitrogênio, nossos resultados indicam que o comportamento aceitador de hidrogênio de um elemento é responsável por um desvio gás-líquido positivo, enquanto que o caráter doador causa um desvio negativo. Nossas investigações também mostram que a blindagem magnética nuclear é independente com relação à hibridização do nitrogênio e oxigênio, indicando que as contribuições principais têm origens em interações específicas soluto-solvente, as quais devem ser corretamente modeladas. Investigamos sistematicamente os efeitos do solvente sobre o acoplamento indireto entre spins nucleares em amônia líquida. Embora a polarização do soluto seja realmente importante, para essa propriedade há outras contribuições fundamentais. Sem considerar efeitos de geometria, calculamos o acoplamento ANTPOT. 1 J(N-H) como -67,8 Hz. Após incluir esses efeitos, conseguimos uma descrição teórica mais apurada, obtendo um acoplamento de -63,9 Hz. Esses resultados mostram que efeitos de relaxação geométrica mediado pelo meio têm grande influência sobre o acoplamento indireto entre spins nucleares. / Nuclear magnetic resonance is helpful on molecular characterization. Most organic molecular compounds of interest contain nitrogen or oxygen atoms which play strategic functions in chemical reactions and molecular interactions. The NMR technique provides local atomic scale information on molecular properties, thus the study of nuclear magnetic properties of these elements in molecules is of particular interest. Focusing on nuclear magnetic shielding and spin-spin coupling constants we investigated the dependence of these magnetic constants with respect to the medium. Electronic polarization and geometry relaxation effects due to solvent were systematically studied. Our general findings indicate that geometry contributions are negligible in understanding the variation of shielding constants of the investigated systems, but polarization effects are crucial for this molecular property. On nitrogen in pyridine, ammonia and formamide, for instance, isolated contributions from geometry relaxation to shielding constants are around 1,2 ppm. Nitrogen shielding constants are very sensitive to the medium, where solvent effects around -26 ppm are often observed. On oxygen-17 magnetic shielding, the solvent effects can easily reach 100 ppm. It is crucial to understand the origins of these effects if one desires to correctly use NMR spectroscopy for molecular characterization. Our investigations also show that magnetic shielding constants are totally independent of the nitrogen or oxygen hybridization, which indicated that the main contributions arise from solute-solvent interactions. Relevant contributions to shielding constants come from specific solute-solvent interactions like hydrogen-bonds, which can only be quantified by explicit molecular modeling, and we observed that this property has a very strong dependence on the donor or acceptor character of the atomic site involved in hydrogen-bonding interactions. On nitrogen, the acceptor behavior is responsible by the positive gas-liquid shift in shielding constants, while the donor character causes positive shift. We systematically investigated the solvent effects on indirect spin-spin coupling constants of liquid ammonia. Solute polarization is very important, but there are other fundamental contributions to this property. Without including geometry effects we calculated the 1J (N-H) coupling to be -67,8 Hz. After accounting for the solute geometry relaxation we improved the theoretical prediction obtaining the coupling constant value of -63,9 Hz. These results show that geometry relaxation has drastic influence on indirect spin-spin coupling constants.

A fosfatase Cdc25B atua na progressão do ciclo celular através da ativação de complexos Cdk/Ciclina. Atualmente, nos modelos estruturais propostos do domínio catalítico da Cdc25B não estão incluídos os últimos 16 resíduos da região C-terminal. Este segmento tem importante papel no reconhecimento do substrato proteico e pode estar envolvido na complexação de pequenas moléculas com a Cdc25B. Assim, o principal objetivo desta tese foi avaliar a flexibilidade conformacional do domínio catalítico completo da Cdc25B em solução através de simulações computacionais e por medidas experimentais de ressonância magnética nuclear (RMN). A similaridade entre as estruturas cristalográficas e em solução foi confirmada pela previsão de ângulos diedrais φ/ψ da cadeia principal a partir dos deslocamentos químicos (CS) e pela concordância entre os acoplamentos dipolares residuais (RDC) medidos e calculados a partir da geometria cristalina. Medidas de parâmetros de relaxação de 15N e RDC evidenciaram a presença de desordem conformacional na região C-terminal, em acordo com a ausência de densidade eletrônica desse segmento no experimento de difração de raios-X. Através da comparação entre CS experimentais e previstos de simulações de dinâmica molecular (DM) longas (total de 6µs de duração) foram apontados artefatos de cristalização, possíveis erros nos campos de força usados nas simulações, falhas na composição do sistema simulado e estados conformacionais populados pela Cdc25B em solução distintos da geometria cristalográfica. De maneira geral, os CS previstos a partir das simulações para a flutuação estrutural dos resíduos da região C-terminal desordenada estão em acordo com os valores experimentais, sugerindo que os estados conformacionais deste segmento foram razoavelmente bem amostrados nas simulações. Em particular, verificou-se que o contato tipo cátion-π entre as cadeias laterais dos resíduos 550W do C-terminal desordenado e 482R do núcleo proteico, ausente na estrutura cristalográfica, pode ser importante em solução. A formação desse contato na simulação de DM também está de acordo com medidas experimentais de perturbação de deslocamentos químicos (CSP) entre construções completa e truncada do domínio catalítico da Cdc25B. Assim, através do uso conjunto de simulações computacionais e medidas experimentais foi possível obter uma representação mais completa e realista da flexibilidade conformacional do domínio catalítico da Cdc25B em solução, incluindo a determinação de possíveis contatos intramoleculares entre a região C-terminal desordenada e o núcleo proteico. Essas informações poderão ser usadas na construção de um ensemble conformacional da Cdc25B. / Cdc25B phosphatase acts on the progression of cell cycle through the activation of Cdk/Cyclin complexes. Currently, the proposed structural models of Cdc25B catalytic domain lack the last 16 residues from the C-terminal region. This segment is important for protein substrate recognition and might be involved in small molecule binding to Cdc25B. Thus, the main goal of this thesis was to evaluate the conformational flexibility of the complete catalytic domain from Cdc25B through computer simulations and experimental nuclear magnetic resonance (NMR) measurements. Similarity between crystal and in solution structures was confirmed by the prediction of backbone φ/ψ dihedral angles from chemical shifts (CS) and by the agreement between observed and back-calculated residual dipolar couplings (RDC). 15N relaxation and RDC measurements pointed to the conformational disorder of the C-terminal region, in agreement with the X-ray diffraction experiment where this segment showed no electronic density. Comparison between experimental and predicted CS from long molecular dynamics (MD) simulations (6µs total running time) pointed to the presence of crystallographic artifacts, possible deficiencies in simulation force fields, inaccurate composition of the simulated system and conformational states visited by Cdc25B in solution that were not observed in the crystallographic geometry. Generally, CS predicted from simulations for the structural fluctuation of the disordered C-terminal region were in agreement with experimental values, suggesting that the simulations sampled the conformational states populated by this segment reasonably well. In particular, a cation-π contact not observed in the crystal structure between side chains of residue 550W from the disordered C-terminal tail and residue 482R from the protein core might be important in solution. This contact is also in agreement with experimental chemical shift perturbations (CSP) measured between complete and truncated constructs of Cdc25B catalytic domain. Therefore, the joint use of computer simulations and experimental measurements allowed the achievement of a more complete and realistic representation of the conformational flexibility of the Cdc25B catalytic domain in solution, including intramolecular contacts between the disordered C-terminal region and the protein core. This information might be used to obtain a conformational ensemble of Cdc25B.

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Com isso, a busca por novas fontes de substâncias bioativas tem se intensificado, com destaque para estudos realizados com organismos e micro-organismos marinhos. As algas vermelhas marinhas (Rhodophyta) são as principais produtoras de metabólitos secundários biologicamente ativos dentre as algas e produzem principalmente substâncias halogenadas. Dentre os micro-organismos, podemos destacar os fungos endofíticos de algas marinhas, pois apresentam alta diversidade de espécies e diversidade estrutural dos metabólitos secundários, os quais têm mostrado potencial antitumoral, antimicrobiano e antifúngico. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo explorar o potencial das algas vermelhas Asparagopsis taxiformis (estágio Falkenbergia) e Pyropia spiralis, bem como de seus fungos endofíticos, como fontes de substâncias bioativas. O estudo de A. taxiformis e de P. spiralis levou à identificação de dezesseis substâncias por CG-EM, como os ácidos eicosapentaenóico e araquidônico, além de nucleosídeos, como a uridina e a timidina, obtidos de A. taxiformis, e a uridina e a inosina, obtidas de P. spiralis. Os extratos brutos e frações das algas estudadas foram avaliados frente ao fungo fitopatogênico Cladosporium sphaerospermum, frente à enzima acetilcolinesterase e frente a linhagens tumorais de carcinoma de ovário (OVCAR-8), adenocarcinoma de cólon humano (HCT-116) e glioblastoma - humano (SF-295), sendo que os mesmos não apresentaram atividades antifúngica e anticolinesterásica significativas e apenas as frações hexânicas e butanólicas de ambas as algas apresentaram atividade citotóxica moderada frente à linhagem SF-295. Em relação ao estudo dos micro-organismos associados às algas, foi possível isolar sete linhagens de fungos endofíticos da alga A. taxiformis e três linhagens de P. spiralis, que foram cultivadas em meio de batata e dextrose (MBD) preparado com água do mar ou água ultra pura. Após o período de incubação, foram obtidos os extratos brutos em acetato de etila, que foram avaliados quanto ao perfil químico por CLAE e RMN, e perfil biológico por meio dos bioensaios in vitro. Após a prospecção inicial, Nemania bipapillata (AT-05), Sarocladium strictum (PS-01), Annulohypoxylon stygium (AT-03) e Hypoxylon sp. (AT-06) foram selecionados para investigação. O estudo de N. bipapillata, cultivado em água do mar e MBD, levou ao isolamento da dicetopiperazina ciclo(Pro-Tir), tirosol e das isocumarinas, (3R)-5-hidroximetil-meleína e (3R)-5-carbóxi-meleína. Ao cultivar essa linhagem fúngica em água ultra pura e MDB, foram isolados dois norsesquiterpenos e três sesquiterpenos do tipo botriano inéditos na literatura e um conhecido, 4β-acetoxi-9β,10β,15α-triidroxiprobotridial. A análise do extrato bruto de S. strictum, cultivado em água ultra pura e MDB, levou à identificação em mistura de duas dicetopiperazinas e ao isolamento da isoflavona daidzeína e de seis ftalatos naturais, dos quais dois ainda não foram descritos na literatura e nem sintetizados. A. stygium e Hypoxylon sp. foram cultivados em água do mar e MDB, sendo que A. stygium forneceu o pirogalol, que apresentou atividade contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus resistente a meticilina, além do tirosol e (˗)-(3R,4R)-3,4,5-triidróxi-tetralona, enquanto Hypoxylon sp. forneceu (3R)-scytalona, (3R,4R)-4-hidróxi-scytalona e daidzeína. Portanto, esses resultados ressaltam a importância da investigação dos organismos marinhos, bem como de seus micro-organismos associados, e contribuem para o conhecimento da quimiodiversidade de organismos de origem marinha da costa brasileira, ainda sub-explorada do ponto de vista químico. / Natural Products have a major role in the discovery and development of new drugs used for diseases treatments. Thus, the search for new sources of bioactive compounds has been intensified and studies have increasingly focused on marine organisms and microorganisms. Marine red algae (Rhodophyta) are the major producers of biologically active secondary metabolites among algae, and biosynthesize mainly halogenated compounds. Among microorganisms, we highlight endophytic fungi from marine algae, as they present marked species diversity as well as structural diversity of secondary metabolites. Such metabolites have shown interesting potential as antitumor, antimicrobial and antifungal agents. Therefore, this project aimed to explore the potential of red algae Asparagopsis taxiformis (Falkenbergia stage) and Pyropia spiralis and their endophytic fungi, as novel sources of bioactive compounds. The study of A. taxiformis and P. spiralis led to identification of sixteen compounds by GC-MS, as eicosapentaenoic and arachidonic acids, in addition to nucleosides uridine and thymidine, obtained from A. taxiformis, and uridine and inosine, obtained from P. spiralis. The crude extracts and fractions from the studied algae were evaluated against phytopathogenic fungus Cladosporium sphaerospermum, against acetylcholinesterase enzyme and against tumor cell lines of ovarian carcinoma (OVCAR-8), human colon adenocarcinoma (HCT-116) and human glioblastoma (SF-295). No significant antifungal or acetylcholinesterase activities were observed, whereas the hexane and butanol fractions from both algae showed moderate cytotoxicity against SF-295 cell line. As for the study on the microorganisms associated to algae, seven endophytic fungi strains were isolated from A. taxiformis and three strains from P. spiralis, which were cultivated in potato dextrose broth (PDB) prepared with either sea water or ultra pure water. After incubation, the ethyl acetate crude extracts were obtained and evaluated for their chemical and biological profiles, by HPLC, NMR and in vitro bioassays, respectively. After the preliminary prospection, Nemania bipapillata (AT-05), Sarocladium strictum (PS-01), Annulohypoxylon stygium (AT-03) and Hypoxylon sp. (AT-06) were selected for further investigation. The study of N. bipapillata, cultivated in sea water and PDB, led to isolation of diketopiperazine cyclo(Pro-Tyr), tyrosol and isocoumarins, (3R)-5-hydroxymethylmellein and (3R)-5-carboxymellein. Cultivation of this fungal strain in ultra pure water and PDB afforded two botryane-type norsesquiterpenes and three sesquiterpenes, unprecedent compounds in the literature and one known, 4β-acetoxy-9β,10β,15α-trihydroxyprobotrydial. Analysis of the crude extract from S. strictum, cultivated in ultra pure water and PDB, afforded a mixture of two diketopiperazines, in addition to isoflavone daidzein and six natural phthalates, including two novel ones which had been neither described in the literature nor synthesized. A. stygium and Hypoxylon sp. were cultivated in sea water and PDB, and A. stygium afforded pyrogallol, which was active against Escherichia coli and methicilin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), in addition to tyrosol and (˗)-(3R,4R)-3,4,5-trihydroxy-1-tetralone. Hypoxylon sp. afforded (3R)-scytalone, (3R,4R)-4-hydroxy-scytalone and daidzein. Such results highlight the importance of research on marine organisms and their associated microorganisms, and contribute to the knowledge of chemodiversity of marine organisms from the still chemically underexplored Brazilian coast.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGMS14DA022.pdf: 1661890 bytes, checksum: 3147ca0fadcd842b04a10dab73754a64 (MD5) Previous issue date: 2014-05-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The total content of phosphorus (P) is distributed in the soil forms with different degrees of lability, being the distribution of the forms affected by type soils and soil manegement. The work consisted of three studies, being that the first study quantified the stock of the forms of inorganic and organic P in the surface horizon and in 42 profiles soil of six orders in the Santa Catarina State. After collection, the samples were subjected to chemical fractionation of P Hedley. The soils most weathered had higher stock of P total, while the soils less weathered showed higher levels of labile organic P. In the second study was conducted fractionation analysis of P and P nuclear magnetic resonance (NMR) in soil agroecosystems with high organic matter content. The areas were evaluated in apple orchard, native grass and pine plantation. The results of chemical fractionation and NMR of P, showed that the conversion of natural ecosystems to areas cultivated altered the distribution of P forms in soil, where the fractions organic were reduced in culture without the addition of phosphate fertilizer systems. The third study involved the assessment of forms of P in soils with different clay contents that subjected the applications of liquid swine manure. Soil samples were collected in three regions of Santa Catarina State and subjected to chemical fractionation of P. The results showed that the addition of liquid swine manure for long term increased the content of all forms of P evaluated by fractionation, mainly in inorganic forms, with more accumulated in the topsoil. In soils with sandy texture there accumulation of labile P, and in soils clay there accumulation the of forms lower lability / O conteúdo total de fósforo (P) do solo é distribuido em formas com diferentes graus de labilidade. A distribuição das formas de P podem ser afetadas pelo tipo de solo e o manejo adotado durante seu uso. O trabalho foi composto de três estudos. O primeiro estudo quantificou o estoque das formas de P inorgânicas e orgânicas no horizonte superficial e nos perfis de 42 solos de seis ordens no Estado de Santa Catarina (SC). Após a coleta, as amostras foram submetidas ao fracionamento químico de P de Hedley. No segundo estudo foi realizado o fracionamento químico de P e análise de ressonância magnética nuclear de P (RMN) em amostras de solo de áreas de pomar de maçieira, campo nativo e florestamento de pinus com alto teor de matéria orgânica. O terceiro estudo consistiu na avaliação das formas de P em solos com diferentes teores de argila que foram submetidos a aplicações de dejetos líquidos de suínos. As amostras de solo foram coletadas em três regiões do Estado de SC e submetidas ao fracionamento químico de P. No estudo 1 os solos mais intemperizados apresentaram maiores estoque de P total enquanto os solos menos intemperizados apresentaram maiores teores de P lábil e P orgânico. No segundo estudo os resultados do fracionamento químico e RMN de P mostraram que a conversão de ecossistemas naturais em áreas cultivadas alterou a distribuição das formas de P no solo, onde as frações orgânicas foram reduzidas em sistemas de cultivo sem a adição de fertilizantes fosfatados. Os resultados do terceiro estudo mostraram que a adição de dejetos líquidos de suínos por longo prazo aumentou o teor em todas as formas de P avaliadas pelo fracionamento, principalmente em formas inorgânicas, sendo mais acumulado na camada superficial do solo. Nos solos com textura arenosa houve acúmulo de P principalmente nas frações lábeis e em solos de textura argilosa houve acúmulo de P principalmente em formas de menor labilidade

CAPES; Fundação Araucária / A análise conformacional abrange os aspectos da determinação de estruturas geométricas moleculares, energias relativas de confôrmeros e das interações que controlam as estabilidades estruturais. Neste sentido, as preferências conformacionais dos compostos 3-aminopropanol (1), 3-N-metilaminopropanol (2), 3-N,N-dimetilaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-Nmetilaminobutanol (5) e 3-N,N-dimetilaminobutanol (6) foram avaliadas experimentalmente através de espectroscopias de Infravermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), e teoricamente por cálculos usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT). O estudo destes compostos foi importante porque irá melhorar a compreensão das interações que ocorrem nestas moléculas em diferentes ambientes químicos, uma vez que existe uma ampla gama de amino álcoois com aplicações biológicas e sintéticas. Diante disso, os cálculos teóricos mostraram que a ligação de hidrogênio intramolecular (LHI) O-H ...N governa a estabilidade e a preferência conformacional dos compostos 1-6. A LHI favorece uma conformação do tipo pseudo-cadeira de seis membros com substituintes em posições pseudo-equatoriais e pseudo-axiais, os quais apresentam interações repulsivas que também contribuem expressivamente para a estabilidade conformacional, principalmente dos compostos 4-6. Os resultados experimentais obtidos através do IV mostraram que os deslocamentos para o vermelho da banda da ligação OH foram de 193, 225 e 256 cm-1 para os compostos 1, 2 e 3, respectivamente. Estes resultados foram surpreendentes e indicaram que a força da LHI aumenta nesta ordem apesar do efeito estérico também aumentar. Uma primeira metodologia, para calcular a fração molar experimental de confôrmeros com LHI (XLHI) para compostos acíclicos 1,3-dissubstituídos por RMN de 1H, foi proposta neste trabalho. Os resultados de XLHI foram muito interessantes e mostraram que em solventes apolares tais como CCl4 os confôrmeros com LHI são predominantes no equilíbrio conformacional (XLHI = 0,70, 0,69 e 0,78 para os compostos 1-3). Já em solventes polares como DMSO-d6, os valores de XLHI foram bem menores (0,10, 0,08 e 0,08 para os compostos 1-3), indicando uma mudança no equilíbrio conformacional de confôrmeros que faziam LHI para confôrmeros que não tinham este tipo de interação. As análises por Teoria Quântica de Átomos em Moléculas e Interações Não Covalentes evidenciaram, caracterizaram e quantificaram a intensidade da LHI nos compostos 1-6. Estes resultados foram concordantes com os dados experimentais e indicaram que tanto as LHI quanto as interações estéricas influenciam de forma significativa na estabilidade conformacional de todos os compostos estudados. / The conformational analysis covers aspects of the determination of molecular geometric structures, relative energies of conformers and interactions that control structural stabilities. In this sense, the conformational preferences of the compounds (1), 3-N-methylaminopropanol (2), 3-N,N-dimethylaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-N-methylaminobutanol (5) and 3-N,N-dimethylaminobutanol (6) are evaluated experimentally through Infrared (IR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopies and theoretically by calculations using the Density Functional Theory (DFT). The study of these compounds was important because it will improve the understanding of the interactions that occur in these molecules in different chemical environments, since there is a wide range of amino alcohols with biological and synthetic applications. In view of this, theoretical calculations showed that the O-H···N intramolecular hydrogen bonding (IHB) governs the stability and the conformational preference of compounds 1-6. The IHB favors the formation of a chair like six member ring with substituents at pseudo-equatorial-axial positions, which exhibit repulsive interactions that also contribute significantly to the conformational stability, especially of compounds 4-6. The IR experimental results showed a OH band red shift of 193, 225, and 256 cm-1 for compounds 1, 2 and 3, respectively. These results were surprising and indicated that the strength of IHB increases in this order although the steric effect also increases. A first methodology for calculating the experimental molar fraction of hydrogen-bonded conformers (XIHB), in any solvent by 1H NMR, was proposed to attend 1,3-disubstituted acyclic compounds. The XIHB results showed that in non-polar solvents, such as CCl4 solvent, the hydrogen-bonded conformers predominate in the conformational equilibria (XIHB = 0.70, 0.69 and 0.78 for compounds 1-3). In polar solvents, such as DMSO-d6, the XIHB values decrease (0.10, 0.08 and 0.08 in compounds 1-3) indicating a change in conformational equilibria from hydrogenbonded conformers to non-hydrogen-bonded conformers. Quantum Theory of Atoms in Molecules and Non-Covalent Interactions analysis evidences, characterizes and quantifies the strength of IHB in compounds 1-6. These results agreed with the experimental data and indicated that both IHB and steric interactions significantly influence the conformational stability of all compounds studied.

Este trabalho teve como objetivo realizar o processamento do gel polimérico MAGICf, irradiá-lo e caracterizá-lo com quatro métodos de leitura, uma vez que a dosimetria com gel polimérico é uma área promissora no âmbito de controle de qualidade dos tratamentos radioterápicos, pois permite a avaliação de dose tridimensionalmente. Os métodos para caracterização do gel MAGIC-f foram: Tomografia Computadorizada (TC), espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) e espectrofotometria UV/Vis. Para a caracterização por esse último método, foi feita uma nova formulação do gel MAGIC-f adicionando fluoresceína. Os resultados da caracterização desse gel dosimétrico com tomografia computadorizada e EPR não foram satisfatórios, porém com a espectroscopia de RMN obteve-se bons resultados, assim como com a espectrofotometria UV/Vis. A nova formulação do gel para a caracterização com espectrofotometria mostrou-se ser um método inovador e bastante promissor para essa área. / This work aimed to perform the processing of the MAGIC-f polymeric gel, to irradiate it and to characterize it with four methods of reading, since the dosimetry with polymeric gel is a promising area within the scope of quality control of the radiotherapeutic treatments, because it allows dose evaluation three-dimensional. The methods for characterization of the MAGIC-f gel were: Computed Tomography (CT), Nuclear Resonance Magnetic (NMR) and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy, and UV/Vis spectrophotometry. For characterization with this last method, a new MAGIC-f gel formulation was made adding fluorescein. The results of the characterization of this dosimetric gel with computed tomography and EPR were not satisfactory, but with NMR spectroscopy satisfactory results were obtained as well as UV / Vis spectrophotometry. The new gel formulation for characterization with UV / Vis spectrophotometry has proved to be an innovative and very promising method for this area.

CAPES; Fundação Araucária / A análise conformacional abrange os aspectos da determinação de estruturas geométricas moleculares, energias relativas de confôrmeros e das interações que controlam as estabilidades estruturais. Neste sentido, as preferências conformacionais dos compostos 3-aminopropanol (1), 3-N-metilaminopropanol (2), 3-N,N-dimetilaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-Nmetilaminobutanol (5) e 3-N,N-dimetilaminobutanol (6) foram avaliadas experimentalmente através de espectroscopias de Infravermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), e teoricamente por cálculos usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT). O estudo destes compostos foi importante porque irá melhorar a compreensão das interações que ocorrem nestas moléculas em diferentes ambientes químicos, uma vez que existe uma ampla gama de amino álcoois com aplicações biológicas e sintéticas. Diante disso, os cálculos teóricos mostraram que a ligação de hidrogênio intramolecular (LHI) O-H ...N governa a estabilidade e a preferência conformacional dos compostos 1-6. A LHI favorece uma conformação do tipo pseudo-cadeira de seis membros com substituintes em posições pseudo-equatoriais e pseudo-axiais, os quais apresentam interações repulsivas que também contribuem expressivamente para a estabilidade conformacional, principalmente dos compostos 4-6. Os resultados experimentais obtidos através do IV mostraram que os deslocamentos para o vermelho da banda da ligação OH foram de 193, 225 e 256 cm-1 para os compostos 1, 2 e 3, respectivamente. Estes resultados foram surpreendentes e indicaram que a força da LHI aumenta nesta ordem apesar do efeito estérico também aumentar. Uma primeira metodologia, para calcular a fração molar experimental de confôrmeros com LHI (XLHI) para compostos acíclicos 1,3-dissubstituídos por RMN de 1H, foi proposta neste trabalho. Os resultados de XLHI foram muito interessantes e mostraram que em solventes apolares tais como CCl4 os confôrmeros com LHI são predominantes no equilíbrio conformacional (XLHI = 0,70, 0,69 e 0,78 para os compostos 1-3). Já em solventes polares como DMSO-d6, os valores de XLHI foram bem menores (0,10, 0,08 e 0,08 para os compostos 1-3), indicando uma mudança no equilíbrio conformacional de confôrmeros que faziam LHI para confôrmeros que não tinham este tipo de interação. As análises por Teoria Quântica de Átomos em Moléculas e Interações Não Covalentes evidenciaram, caracterizaram e quantificaram a intensidade da LHI nos compostos 1-6. Estes resultados foram concordantes com os dados experimentais e indicaram que tanto as LHI quanto as interações estéricas influenciam de forma significativa na estabilidade conformacional de todos os compostos estudados. / The conformational analysis covers aspects of the determination of molecular geometric structures, relative energies of conformers and interactions that control structural stabilities. In this sense, the conformational preferences of the compounds (1), 3-N-methylaminopropanol (2), 3-N,N-dimethylaminopropanol (3), 3-aminobutanol (4), 3-N-methylaminobutanol (5) and 3-N,N-dimethylaminobutanol (6) are evaluated experimentally through Infrared (IR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopies and theoretically by calculations using the Density Functional Theory (DFT). The study of these compounds was important because it will improve the understanding of the interactions that occur in these molecules in different chemical environments, since there is a wide range of amino alcohols with biological and synthetic applications. In view of this, theoretical calculations showed that the O-H···N intramolecular hydrogen bonding (IHB) governs the stability and the conformational preference of compounds 1-6. The IHB favors the formation of a chair like six member ring with substituents at pseudo-equatorial-axial positions, which exhibit repulsive interactions that also contribute significantly to the conformational stability, especially of compounds 4-6. The IR experimental results showed a OH band red shift of 193, 225, and 256 cm-1 for compounds 1, 2 and 3, respectively. These results were surprising and indicated that the strength of IHB increases in this order although the steric effect also increases. A first methodology for calculating the experimental molar fraction of hydrogen-bonded conformers (XIHB), in any solvent by 1H NMR, was proposed to attend 1,3-disubstituted acyclic compounds. The XIHB results showed that in non-polar solvents, such as CCl4 solvent, the hydrogen-bonded conformers predominate in the conformational equilibria (XIHB = 0.70, 0.69 and 0.78 for compounds 1-3). In polar solvents, such as DMSO-d6, the XIHB values decrease (0.10, 0.08 and 0.08 in compounds 1-3) indicating a change in conformational equilibria from hydrogenbonded conformers to non-hydrogen-bonded conformers. Quantum Theory of Atoms in Molecules and Non-Covalent Interactions analysis evidences, characterizes and quantifies the strength of IHB in compounds 1-6. These results agreed with the experimental data and indicated that both IHB and steric interactions significantly influence the conformational stability of all compounds studied.