O presente trabalho buscou investigar a formação da placa de aterosclerose através de caracterização da autofluorescência do tecido e do plasma na presença de marcadores fluorescentes. Para realizar o estudo, coelhos foram divididos em dois grupos: um grupo controle onde os animais foram submetidos a uma dieta normal e um grupo experimental onde os animais foram submetidos a uma dieta hipercolesterolêmica. Foram realizadas duas experimentações animais: na primeira os animais foram sendo eutanasiados ao longo do experimento e suas artérias foram coletadas. Na segunda os animais foram acompanhados por no máximo 80 dias. Durante o experimento apenas o sangue foi coletado e os animais foram eutanasiados no final do experimento. Dois marcadores fluorescentes foram utilizados no trabalho: o complexo európio-clorotetraciclina (EuCTc) e o corante tioflavina T (ThT). Analisouse inicialmente a fluorescência dos marcadores na presença do plasma dos coelhos tanto para o grupo controle, quanto para o grupo experimental em função dos tempos de dieta. Para o complexo EuCTc observou-se duas bandas de emissão, com excitação em 400 nm, uma característica da clorotetraciclina, em 515 nm e uma em 617 nm característica do íon európio. A análise da banda do íon európio indicou um incremento da banda de emissão do complexo na presença do plasma do grupo experimental em relação ao grupo controle. Para o corante ThT também foi observado um aumento na banda de emissão em 480 nm, com excitação em 413 nm, para o grupo experimental em comparação com o grupo controle. A potencialidade de utilização do complexo EuCTc e EuCTcMg (EuCTc na presença do íon magnésio) para marcação da placa de aterosclerose nas artérias, foi estudada através da análise de microscopia de fluorescência. Observou-se que a emissão do complexo melhora muito a visualização da placa quando comparada com a autofluorescência. Observou-se, através de microscopia de tempo de vida de fluorescência, que há uma transferência de energia entre os fluoróforos presentes na placa e os complexos EuCTc e EuCTcMg. Essa transferência de energia ocasionou em uma diminuição drástica no tempo de vida de fluorescência dos fluoróforos nessa região. Por fim, estudou-se a geração de segundo harmônico do colágeno na placa de aterosclerose, sendo obtidas diferenças na quantidade e organização do colágeno para os diferentes grupos experimentais. / This study aimed to investigate the formation of atherosclerotic plaque by the characterization of the autofluorescence of the tissue and plasma in the presence of fluorescent markers. For this study, rabbits were divided into two groups: a control group and an experimental group submitted to a hypercholesterolemic diet. The animal experimentation was performed twice, the first animals were being euthanized during the experiment and their arteries were collected. In the second experiment, the animals were followed for a maximum of 80 days and only during the experiment the blood was collected. The animals were euthanized at the end of experimentation. Two fluorescent markers were used in this study: europiumchlortetracycline complex (EuCTc) and the dye Thioflavin T (ThT). Firstly, it was analyzed the markers fluorescence in the presence of rabbits plasma for both, the control and the experimental groups with different diet times. For EuCTc complex, it was observed two bands of emission with excitation at 400 nm, first, a characteristic of chlortetracycline at 515 nm and at 617 nm characteristic of the europium ion. Analyzing only the band of europium ion, it was observed a greater increase of the complex in the presence of plasma in the experimental group. For ThT dye the emission band at 480 nm with excitation at 413 nm for the experimental group, in comparison with the control group. I was analysed the possibility to use EuCTc and EuCTcMg complex (EuCTc the Mg ion present) for marking the atherosclerotic plaque in arteries by fluorescence microscopy analysis. The results showed that the emission of the complex increase dramatically compared to the autofluorescence. Also, there was evidence of energy transfer between the fluorophores present of the plaque and EuCTc and EuCTcMg complex by fluorescence lifetime microscopy. This energy transfer generated a drastic decrease in the fluorescence lifetime of fluorophores. Finally, the generation of second harmonic of collagen in the atherosclerotic plaque was studied and it was obtained differences in the amount of collagen and organization in the different experimental groups.

O presente trabalho buscou investigar a formação da placa de aterosclerose através de caracterização da autofluorescência do tecido e do plasma na presença de marcadores fluorescentes. Para realizar o estudo, coelhos foram divididos em dois grupos: um grupo controle onde os animais foram submetidos a uma dieta normal e um grupo experimental onde os animais foram submetidos a uma dieta hipercolesterolêmica. Foram realizadas duas experimentações animais: na primeira os animais foram sendo eutanasiados ao longo do experimento e suas artérias foram coletadas. Na segunda os animais foram acompanhados por no máximo 80 dias. Durante o experimento apenas o sangue foi coletado e os animais foram eutanasiados no final do experimento. Dois marcadores fluorescentes foram utilizados no trabalho: o complexo európio-clorotetraciclina (EuCTc) e o corante tioflavina T (ThT). Analisouse inicialmente a fluorescência dos marcadores na presença do plasma dos coelhos tanto para o grupo controle, quanto para o grupo experimental em função dos tempos de dieta. Para o complexo EuCTc observou-se duas bandas de emissão, com excitação em 400 nm, uma característica da clorotetraciclina, em 515 nm e uma em 617 nm característica do íon európio. A análise da banda do íon európio indicou um incremento da banda de emissão do complexo na presença do plasma do grupo experimental em relação ao grupo controle. Para o corante ThT também foi observado um aumento na banda de emissão em 480 nm, com excitação em 413 nm, para o grupo experimental em comparação com o grupo controle. A potencialidade de utilização do complexo EuCTc e EuCTcMg (EuCTc na presença do íon magnésio) para marcação da placa de aterosclerose nas artérias, foi estudada através da análise de microscopia de fluorescência. Observou-se que a emissão do complexo melhora muito a visualização da placa quando comparada com a autofluorescência. Observou-se, através de microscopia de tempo de vida de fluorescência, que há uma transferência de energia entre os fluoróforos presentes na placa e os complexos EuCTc e EuCTcMg. Essa transferência de energia ocasionou em uma diminuição drástica no tempo de vida de fluorescência dos fluoróforos nessa região. Por fim, estudou-se a geração de segundo harmônico do colágeno na placa de aterosclerose, sendo obtidas diferenças na quantidade e organização do colágeno para os diferentes grupos experimentais. / This study aimed to investigate the formation of atherosclerotic plaque by the characterization of the autofluorescence of the tissue and plasma in the presence of fluorescent markers. For this study, rabbits were divided into two groups: a control group and an experimental group submitted to a hypercholesterolemic diet. The animal experimentation was performed twice, the first animals were being euthanized during the experiment and their arteries were collected. In the second experiment, the animals were followed for a maximum of 80 days and only during the experiment the blood was collected. The animals were euthanized at the end of experimentation. Two fluorescent markers were used in this study: europiumchlortetracycline complex (EuCTc) and the dye Thioflavin T (ThT). Firstly, it was analyzed the markers fluorescence in the presence of rabbits plasma for both, the control and the experimental groups with different diet times. For EuCTc complex, it was observed two bands of emission with excitation at 400 nm, first, a characteristic of chlortetracycline at 515 nm and at 617 nm characteristic of the europium ion. Analyzing only the band of europium ion, it was observed a greater increase of the complex in the presence of plasma in the experimental group. For ThT dye the emission band at 480 nm with excitation at 413 nm for the experimental group, in comparison with the control group. I was analysed the possibility to use EuCTc and EuCTcMg complex (EuCTc the Mg ion present) for marking the atherosclerotic plaque in arteries by fluorescence microscopy analysis. The results showed that the emission of the complex increase dramatically compared to the autofluorescence. Also, there was evidence of energy transfer between the fluorophores present of the plaque and EuCTc and EuCTcMg complex by fluorescence lifetime microscopy. This energy transfer generated a drastic decrease in the fluorescence lifetime of fluorophores. Finally, the generation of second harmonic of collagen in the atherosclerotic plaque was studied and it was obtained differences in the amount of collagen and organization in the different experimental groups.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar se o complexo Európio- Clorotetraciclina (EuCTc) ou o corante Tioflavina T (ThT) podem atuar como biossensores precisos e eficientes de colesterol numa fração específica, através de procedimentos simples. Para isso estudaram-se as propriedades ópticas do complexo EuCTc e ThT na presença da Lipoproteína de Baixa Densidade (LDL) em seu estado nativo e em seu estado oxidado. O primeiro estudo realizado verificou a melhor razão molar entre o Európio e a Clorotetraciclina, em seguida verificou-se a influência da diálise da LDL na emissão do complexo EuCTc, para obtenção de um protocolo para quantificação da concentração da LDL. Foram traçadas as curvas de calibração da emissão do complexo EuCTc com várias concentrações da LDL nativa, LDL oxidada com íons de Cobre e LDL oxidada com íons de Ferro. Em seguida obteve-se o tempo de vida do íon Európio no complexo EuCTc na presença de diferentes concentrações de LDL nativa e LDL oxidada por íons de Cobre. Na segunda parte do trabalho estudou-se a emissão do corante Tioflavina T na presença da LDL nativa e LDL oxidada. Na terceira etapa as propriedades ópticas dos biossensores EuCTc e ThT foram investigadas na presença do plasma sanguíneo e foram comparadas às emissões do complexo EuCTc e o corante ThT com a LDL ultracentrifugada, para verificar a possibilidade de quantificar a LDL diretamente no plasma sanguíneo. Na última etapa do trabalho desenvolveu-se uma nova metodologia para oxidar a partícula de LDL a partir da irradiação com laser de pulsos ultracurtos, a fim de produzir uma oxidação branda da partícula de LDL e controlada. / The present study aims at assessing the complex Europium-Clorotetracycline (EuCTc) or the dye Thioflavin T (ThT) can act as biosensors accurate and efficient in a specific fraction of cholesterol through simple procedures.For this purpose, it was studied the optical properties of Europium- Chlortetracycline (EuCTc) complex and the thioflavin T (ThT) dye in the presence of low-density lipoprotein (LDL) in native state and in oxidized state in vitro. First study realized it was verified the influence of dialysis in the emission of complex EuCTc in the presence of LDL, thereby producing a protocol for use of the complex to obtain the concentration of LDL. It was obtained the calibration curves of the complex with various concentrations of native LDL, the oxidized LDL with copper ions and oxidized LDL with iron ions. It was also obtained from the calibration curve of the emission of the complex in the presence of calcium interferent ion with the concentration found in blood plasma with the oxidized LDL with copper ions. It was obtained the lifetime of the europium ion in the complex in the presence of different concentrations of Native LDL and oxidized LDL by copper ions. In the second part of the work it was studied the emission of the dye thioflavin T in the presence of native LDL and oxidized LDL. In the third part the optical properties of biosensors EuCTc and ThT were investigated in the presence of blood plasma and compared to the emission of the complex EuCTc and the dye ThT with LDL ultracentrifugated to verify the possibility of quantifying directly LDL in blood plasma.In the final part of this work it has developed a new methodology for the LDL particles oxidation from the irradiation of ultrashort laser pulses in order to produce mild and controlled oxidation of the LDL particle.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar se o complexo Európio- Clorotetraciclina (EuCTc) ou o corante Tioflavina T (ThT) podem atuar como biossensores precisos e eficientes de colesterol numa fração específica, através de procedimentos simples. Para isso estudaram-se as propriedades ópticas do complexo EuCTc e ThT na presença da Lipoproteína de Baixa Densidade (LDL) em seu estado nativo e em seu estado oxidado. O primeiro estudo realizado verificou a melhor razão molar entre o Európio e a Clorotetraciclina, em seguida verificou-se a influência da diálise da LDL na emissão do complexo EuCTc, para obtenção de um protocolo para quantificação da concentração da LDL. Foram traçadas as curvas de calibração da emissão do complexo EuCTc com várias concentrações da LDL nativa, LDL oxidada com íons de Cobre e LDL oxidada com íons de Ferro. Em seguida obteve-se o tempo de vida do íon Európio no complexo EuCTc na presença de diferentes concentrações de LDL nativa e LDL oxidada por íons de Cobre. Na segunda parte do trabalho estudou-se a emissão do corante Tioflavina T na presença da LDL nativa e LDL oxidada. Na terceira etapa as propriedades ópticas dos biossensores EuCTc e ThT foram investigadas na presença do plasma sanguíneo e foram comparadas às emissões do complexo EuCTc e o corante ThT com a LDL ultracentrifugada, para verificar a possibilidade de quantificar a LDL diretamente no plasma sanguíneo. Na última etapa do trabalho desenvolveu-se uma nova metodologia para oxidar a partícula de LDL a partir da irradiação com laser de pulsos ultracurtos, a fim de produzir uma oxidação branda da partícula de LDL e controlada. / The present study aims at assessing the complex Europium-Clorotetracycline (EuCTc) or the dye Thioflavin T (ThT) can act as biosensors accurate and efficient in a specific fraction of cholesterol through simple procedures.For this purpose, it was studied the optical properties of Europium- Chlortetracycline (EuCTc) complex and the thioflavin T (ThT) dye in the presence of low-density lipoprotein (LDL) in native state and in oxidized state in vitro. First study realized it was verified the influence of dialysis in the emission of complex EuCTc in the presence of LDL, thereby producing a protocol for use of the complex to obtain the concentration of LDL. It was obtained the calibration curves of the complex with various concentrations of native LDL, the oxidized LDL with copper ions and oxidized LDL with iron ions. It was also obtained from the calibration curve of the emission of the complex in the presence of calcium interferent ion with the concentration found in blood plasma with the oxidized LDL with copper ions. It was obtained the lifetime of the europium ion in the complex in the presence of different concentrations of Native LDL and oxidized LDL by copper ions. In the second part of the work it was studied the emission of the dye thioflavin T in the presence of native LDL and oxidized LDL. In the third part the optical properties of biosensors EuCTc and ThT were investigated in the presence of blood plasma and compared to the emission of the complex EuCTc and the dye ThT with LDL ultracentrifugated to verify the possibility of quantifying directly LDL in blood plasma.In the final part of this work it has developed a new methodology for the LDL particles oxidation from the irradiation of ultrashort laser pulses in order to produce mild and controlled oxidation of the LDL particle.

The nucleic acid determination in biological samples has been essential in the last decades for many analytical processes, such as polymerase chain reaction (PCR), genotyping, clinical diagnosis, genetically modified organism determination in food ingredients, fetal DNA maternal blood test, forensic applications and others. Absorbance measurements in the UV-vis region are frequently employed for nucleic acid quantifications. Nevertheless, the results are often approximated and measurement accuracy is limited. Thus, this work presents a low-cost and simple method for DNA and/or RNA determination employing Thioflavin T (TT) by molecular fluorescence. The reaction mechanism consists of the interaction of TT and DNA or RNA. This mechanism is based on the off-on concept in which the free TT in solution shows low fluorescence but when interacts with the nucleic acid there is a rotation restriction in the TT molecule, becoming rigid, which allows the alignment of π orbitals and consequently increases its fluorescence intensity. After the addition of DNA, TT showed a redshift (bathochromic effect) in the molecular absorption spectra, indicating that there is interaction with the macromolecule. Experimental conditions were optimized applying salmon test DNA as experimental model for nucleic acids (stDNA) in pH = 5, MES buffer solution (10 mM) and TT concentration of 5 μM. For the ionic strength studies, it was observed that increasing NaCl concentration (0 – 150 mM) the TT-DNA interaction process is disfavored, indicating that the interaction mechanism occurs through electrostatic attractions. Moreover, binding mode assays with competitors (ethidium bromide and berenil) were performed, showing that the second type of interaction occurs preferentially by groove. In those conditions, the probe was able to respond immediately to different nucleic acids, with the signal stable for at least 120 min. The proposed method presents a 0.1 – 1.5 mg L-1 linear range in stDNA, with a LOD of 0.012 mg L-1 relative standard deviation lower than 3.7 %. Applying RNA as a standard, the method shows linear range of 0.25 – 3.0 mg L-1, LOD of 0.073 mg L-1 and RSD lower than 3.2 %. Fe(III) ion and albumin and lysozyme proteins were the main interference species to the method. At last, the concentration of nucleic acids in a DNA sample extracted from blood plasma was determined (stDNA – 57 mg L-1 and ctDNA – 48,5 mg L-1 standards), moreover, it was performed a recovery assay applying ctDNA and stDNA in saliva samples whose recoveries in the range of 67 – 89%. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A determinação de ácidos nucleicos em amostras biológicas tem sido imprescindível nas últimas décadas para muitos processos analíticos, como reação de polimerase em cadeia (PCR), genotipagem, diagnóstico clínico, determinação de organismos geneticamente modificados em ingredientes alimentares, testes para determinação de DNA fetal em sangue materno, aplicações forenses, entre outros. Medidas de absorvância no UV-vis são comumente usadas para quantificação de ácidos nucleicos. Entretanto, os resultados obtidos são aproximados e a exatidão das medidas é limitada. Dessa forma, este trabalho apresenta um método simples e rápido empregando a Tioflavina T (TT) como sonda sensível e seletiva para determinação de DNA e/ou RNA através de fluorescência molecular. O mecanismo da reação consiste na interação da TT com DNA ou RNA. Este mecanismo se baseia no conceito off-on em que a tioflavina livre em solução apresenta baixa fluorescência, mas ao interagir com o ácido nucleico, ocorre restrição de rotação na molécula de TT, tornando-a planar e possibilitando o alinhamento dos orbitais π, desta forma, provocando aumento na intensidade de fluorescência. Após a adição de DNA, a TT mostrou um desvio para o vermelho (efeito batocrômico) nos espectros de absorção molecular, indicando que ocorre interação com a macromolécula. As condições experimentais foram otimizadas empregando DNA de salmão como modelo experimental de ácido nucleico (stDNA) em pH = 5, tampão MES (10 mM) e a concentração de TT em 5 μM. No estudo da força iônica observou-se que o aumento da concentração de NaCl (0 - 150 mM) desfavorece o processo de interação TT-DNA, indicando que a interação se dá por meio de atrações eletrostáticas. Além disso, realizou-se o estudo do modo de ligação com os competidores como brometo de etídio e berenil evidenciando que um segundo tipo de interação ocorre preferencialmente via groove. Nestas condições, a sonda respondeu a diferentes ácidos nucleicos (DNA e RNA) de forma imediata, sendo o sinal estável pelo menos até 120 min. O método proposto apresentou faixa linear de concentração de 0,1-1,5 mg L-1 em stDNA com limite de detecção (LOD) de 0,012 mg L-1 e desvio padrão relativo (RSD) menor que 3,7%. Quando se utilizou RNA como padrão a faixa linear foi de 0,25-3,0 mg L-1 com LOD de 0,073 mg L-1 e RSD menor que 3,2 %. Os íons Fe(III) e as proteínas albumina e lisozima foram os principais interferentes do método. Por fim, determinou-se a concentração de ácidos nucleicos em uma amostra de DNA extraído de plasma sanguíneo (padrão stDNA – 57 mg L-1 e ctDNA – 48,5 mg L-1), além disso, também foi realizado o ensaio de recuperação empregando ctDNA e stDNA em amostras de saliva, no qual obteve-se recuperações na faixa de 67-89%.

[pt] O destino e os efeitos de produtos farmacêuticos recentemente se tornou uma questão de interesse ambiental embora pouco seja conhecido sobre sua entrada no ambiente. As drogas colinérgicas e colinesterásicas apresentam-se como um alvo importante da pesquisa ambiental relacionado a sua entrada no ambiente e suas interações físico-químicas e biológicas. Os ensaios com uso de à sondas protéicas são empregados para identificar a formação de complexos na presença de grupos específicos ou indicam a concentração de ligantes presente no ambiente onde se encontra a proteína. O emprego da enzima acetilcolinesterase (AChE) em biosensores para deterninação de inibidores é frequente porém poucos trabalhos exploram a fluorescência intrínseca das enzimas no desenvolvimento de metodologias para detectar espécies químicas ligantes. O objetivo deste trabalho foi propor novas sondas fluorescentes e formas de bioreconhecimento para a determinação de neurotoxinas em diferentes amostras. A proposta foi a de identificar sondas eficientes, de fácil obtenção e baixo custo para o desenvolvimento de métodos simples, sensíveis e seletivos. Para isso a detecção foi baseada na variação da fluorescência intrínseca das proteínas(por sua interação específica com os analitos) e na conjugação de fluoróforos extrínsecos específicos. Pode-se comprovar experimentalmente que a fração protéica obtida pode ser utilizada como sonda fluorescente na determinação dos analitos apresentados neste estudo. Nas determinações dos cinco analitos, os valores de LD e de LQ foram satisfatórios para a aplicação do método em amostras ambientais (solo) e clínicas (urina).As determinações de Gal apresentou desempenho satisfatório para atender diferentes tipos de amostras (LD = 1,3 x 10-9 mol L-1e LQ = 2,1 x 10-8 mol L-1).Os valores de LD e LQ para atropina (9,7 x 10-10 mol L-1 e 2,4 x 10-8 mol L-1, respectivamente) mostram-se adequados visto que outros sensores, como os eletroquimioluminescentes, apresentaram um valor de LQ de 1 × 10–7 mol L-1em amostras de urina. O método para os agrotóxicos metomil (LD = 9,5 x 10-10 mol L-1 e LQ = 2,2 x 10-8mol L-1); metamidofós (LD=1,5 x 10-9 mol L-1 e LQ=3,8 x 10-8 mol L-1) e metil paration (LD= 9,7 x 10-10 mol L-1 e LQ= 1,8 x 10-7 mol L-1) apresentarambom desempenho comparando-se à outros métodos descritos na literatura. A aplicação do método proposto em amostras de solo e urina (sem pré-tratamento) obtiveram recuperações a partir de 88 porcento (agrotóxicos em solo) e dos cinco analitos em urina. O método por fluorescência da sonda protéica não obteve diferença significativa do método analítico dos analitos por HPLC. A adaptação do método proposto à um sistema de biosensor com uso de uma sonda extrínseca (Tioflavina T) foi avaliado positivamente permitindo a imobilização da fração protéica em microplaca e o uso da Tioflavina T como sonda fluorescente da ligação AChE-inibidores. / [en] The fate and effects of pharmaceutical products has recently become a matter of environmental concern although little is known about its entry into the environment. Therefore, the cholinergic and cholinesterasicpresent a major target of environmental research related to his entry into the environment and their physico-chemical and biological interactions. Tests using the protein compounds as probes are employed where the optical properties of the complex protein-signal in the presence of analyte or specific groups indicating the concentration of ligand present in the environment. The use of acetylcholinesterase (AChE) activity in biosensors for inhibitors determination is common but few studies explore the intrinsic fluorescence of enzymes in the development of methods to detect chemical species ligands. The objective of this study was to propose new forms of fluorescent probes and bioaffinity for the determination of neurotoxins in different samples. The proposal was to identify probes efficient, easily accessible and low cost for the development of simple, sensitive and selective. For this the detection was based on the variation of the intrinsic fluorescence of proteins (by its specific interaction with the analytes) and the specific combination of extrinsic fluorophores. For the results presented in this plan can be affirmed that the protein fraction obtained can be used as a fluorescent probe in the determination of analytes of this study.Based on the five determinations of analyte, the values of LD and LQ are satisfactory for applying the method in environmental samples (ground) and clinical (urine). Measurements of Gal showed satisfactory performance to suit different types of samples (LD = 1.3 x 10-9mol L-1eLQ = 2.1 x 10-8mol L-1) values and LD LQ to atropine (9.7 x 10-10 mol L -1 and 2.4 x 10-8 mol L-1, respectively) appear to be suitable as other sensors, such as eletroquimioluminescentes showed a value of 1 LQ × 10-7 mol L-1 in urine samples. The method for pesticide methomyl (LD = 9.5 x 10-10 mol L-1 and LQ = 2.2 x 10-8mol L-1), methamidophos (LD = 1.5 x 10-9 mol L-1 and LQ = 3.8 x 10-8 mol L-1) and methyl parathion (LD = 9.7 x 10-10 mol L-1 and LQ = 1.8 x 10-7 mol L-1) comparing presents betterperformance to the other methods described in literature. The method proposed in soil samples and urine (no pretreatment) had recovered from 88% (ground pesticides) and five of analytes in urine. The t test comparison of means, applied to sets of determinations by fluorescence probe method and HPLC indicated the statistical equality in both recoveries. The adaptation of the proposed method a system of the biosensor with the use of an extrinsic probe (thioflavin T) has positively evaluated allowing immobilization of the protein in microplates and the use of thioflavin T as a fluorescent probe-connecting AChE inhibitors.