CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Cholera is a disease that became endemic in Brazil Northeastern after the pandemic initiated in Peru in 1991. Choleratoxin causes a potent intestinal secretion effect, resulting in significant loss of hydro-electrolyte balance and hypovolemic lock in patients with cholera. We postulate that the administration of substrates, such as amino acids and di-peptide-based glutamine, may increase intestinal sodium and water absorption, resulting in partial decrease of hydro-electrolyte loss in this disease. The aim of this work is to study the phar-macodinamic of Na+ and/or H+-dependent substrates in the rabbit normal small bowel and in the pre-treated with choleratoxin. The administration of substrates with sodium-dependent absorption could, partially, counterbalance the water and electrolyte losses. Others substrates such as di- and tri-peptides presenting mechanisms of proton-dependent absorption also reveal similar properties. The above facts encouraged the development of this comparative study about the ef-fect of cholera toxin on jejunum and ileum absorptive functions. The proximal jejunum and distal ileum loops were isolated in vivo and injected with 5 ml of cholera toxin (1 mg/ml) in saline (experimental group) or equal volume of saline alone (control group). After 1 hour of toxin incubation, the jejunum and ileum loops were excised, freed of their serosa membrane and opened. The fragments were mounted in perfusion chambers with temperature and oxygen control. The mucosal side was perfused with glucose-free physiological solution (substituted by manitol) and the serosas side by physiological solution with glucose. After stabilization, substrates from 1x10-5 to 1.7x10-3 M were cumulatively added. The electric parameters of short circuit current (icc), transepitelial potential difference (VTE) and transepitelial resistance (RTE) were measured in Ussing chambers be-fore and during the period of substrate addition. It was observed that: 1) the presence of cholera toxin increased significantly those parameters, except for RTE, in ileum fragments; 2) the addition of substrates presenting sodium-dependent absorption onto cholera toxin pre-incubated fragments always provoked an increase of RTE larger than that observed with control fragments. The same oc-curred with VTE, except for reduction of icc; and 3) the di-peptide alanyl-glutamine did not alter the RTE but increased significantly the icc both in normal and pre-incubated preparations. These results indicate a probable link between the transport mechanisms of Na+-dependent substrates and the regulatory mechanisms of the paracellular resistance, phenomena not observed in H+-dependent substrate absorption. / A cÃlera à uma doenÃa que se tornou endÃmica no Nordeste do Brasil apÃs a pandemia iniciada no Peru em 1991. A toxina do Vibrio cholerae (TC) causa potente aÃÃo secretÃria no intestino delgado, podendo levar a desequilÃbrio hidro-eletrolÃtico e choque hipovolÃmico nos pacientes com cÃlera. Postulamos que a administraÃÃo de substratos, tais como aminoÃcidos e di-peptÃdeos à base de glutamina, possa aumentar a absorÃÃo de sÃdio e Ãgua no intestino, reduzindo parcialmente as perdas hidro-eletrolÃticas na doenÃa. Este trabalho tem como objetivo estudar a farmacodinÃmica da absorÃÃo de substratos Na+ e/ou H+-dependentes no intestino delgado de coelho normal e naquele prÃ-tratado com a TC. A administraÃÃo de substratos com mecanismos de absorÃÃo Na+-dependentes pode contrabalanÃar parcialmente as perdas hÃdricas e eletrolÃticas. Outros substratos, tais como os di- e tri-peptÃdeos, que apresen-tam mecanismos de absorÃÃo prÃton-dependentes, tambÃm possuem propriedades se-melhantes. Estas reflexÃes nos levaram a estudar os efeitos da toxina de cÃlera sobre os parÃmetros elÃtricos de dois segmentos intestinais (jejuno e Ãleo). AlÃas de jejuno proximal e de Ãleo distal foram isoladas in vivo e injetadas com 5 ml de toxina de cÃle-ra (1 mg/ml) em soluÃÃo fisiolÃgica (grupo experimental) ou igual volume de soluÃÃo fisiolÃgica (grupo controle). ApÃs 1 hora de incubaÃÃo com a toxina, as alÃas foram retiradas, dissecadas da membrana serosa e abertas. Os fragmentos planos foram mon-tados em cÃmaras de perfusÃo com temperatura e oxigenaÃÃo controladas. O lado mu-coso foi perfundido por soluÃÃo sem glicose (substituÃda por manitol), enquanto que o lado seroso por soluÃÃo glicosada. ApÃs estabilizaÃÃo, foram adicionados cumulativa-mente substratos em concentraÃÃes que variam de 1x10-5 a 1,7x10-3 M. Os parÃmetros elÃtricos corrente de curto-circuito (icc), diferenÃa de potencial transepitelial (VTE) e resistÃncia transepitelial (RTE) foram medidos em cÃmaras de Ussing, antes e durante o perÃodo de adiÃÃo de substratos. Foi observado que: 1) a toxina de cÃlera aumentou significativamente estes parÃmetros, com exceÃÃo da RTE, nos fragmentos de Ãleo; 2) a adiÃÃo de substratos de absorÃÃo Na+-dependentes nos fragmentos prÃ-incubados com toxina de cÃlera sempre provocou um aumento da RTE significativamente maior do que aquele observado nos fragmentos controle, o mesmo ocorrendo com relaÃÃo à VTE, mas com reduÃÃo da icc; e 3) o di-peptÃdeo alanil-glutamina nÃo causou alteraÃÃo na RTE, mas aumentou significativamente a icc tanto nas preparaÃÃes normais como nas prÃ-incubadas. Esses resultados indicam uma possÃvel ligaÃÃo entre os mecanismos de transporte de substratos Na+-dependentes e os mecanismos reguladores da resistÃncia paracelular, fenÃmeno nÃo observado na absorÃÃo do substrato H+-dependente.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O presente trabalho tem como objetivo estudar os efeitos de inibiÃÃo de dois aminoÃcidos sulfurados (cisteÃna e metionina) como inibidores de corrosÃo do aÃo carbono 1010 em meio de cloreto. Foram utilizadas medidas gravimÃtricas e tÃcnicas eletroquÃmicas, tais como polarizaÃÃo potenciodinÃmica e espectroscopia de impedÃncia eletroquÃmica. Foram investigados parÃmetros que possam influenciar no desempenho dos aminoÃcidos, tais como concentraÃÃo (10-2 â 10-5 M), pH (1 e 7), temperatura (5 â 60ÂC) e adiÃÃo de aditivos (molibdato, tungstato e silicato). Um estudo do processo de adsorÃÃo tambÃm foi feito, sendo que a partir dele foram obtidos parÃmetros termodinÃmicos e cinÃticos. Adicionalmente, a caracterizaÃÃo morfolÃgica da superfÃcie do substrato foi feita por meio da microscopia eletrÃnica de varredura verificando a evoluÃÃo dos produtos de corrosÃo com o tempo de imersÃo. Os resultados mostraram que o pH à um fator importante no desempenho anticorrosivo dos aminoÃcidos devido as suas caracterÃsticas. As medidas de impedÃncia mostraram que ocorre somente um processo de transferÃncia de carga na interface eletrodo / soluÃÃo, sendo que a eficiÃncia aumenta com o tempo devido ao aumento de molÃculas adsorvidas. O processo de adsorÃÃo dos aminoÃcidos na superfÃcie do metal à exotÃrmico e espontÃneo. As micrografias mostraram que na presenÃa de aminoÃcidos o processo de corrosÃo do aÃo à retardado. Foi verificado que a cisteÃna forma um complexo solÃvel com o metal enquanto que a metionina nÃo apresentou esse fenÃmeno durante o mesmo perÃodo de tempo. Os compostos inorgÃnicos nÃo proporcionam um efeito sinÃrgico aos aminoÃcidos, ou seja, nÃo houve um aumento do desempenho dos mesmos. / This work aims to study the inhibitionÂs effects of two sulfur amino acids (cysteine and methionine) as corrosion inhibitors of carbon steel 1010 in chloride medium. The study was carried out by gravimetric and electrochemical techniques, such as potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. Parameters that might influence the performance of amino acids, such as concentration (10-2 - 10-5 M), pH (1 and 7), temperature (5 - 60  C) and addition of additives (molybdate, tungstate and silicate) were investigated. A study of the adsorption was also made, and that from it were obtained thermodynamic and kinetic parameters. Additionally, the surface morphology of the substrate was assessed by scanning electron microscopy to check the progress of the corrosion products with time of immersion. The results showed that the pH is an important factor in the performance of amino acids because the anticorrosion characteristics. The impedance measures showed that occurs only a charge transfer process at the interface electrode / solution, and the efficiency increases with time due to the increase of adsorbed molecules. The process of adsorption of amino acids on the metalÂs surface is exothermic and spontaneous. The micrographs showed that in the presence of amino acids the corrosion process of steel is retarded. It was found that the cysteine forms a soluble complex with the metal while methionine did not present this phenomenon during the same period. The inorganic compounds do not provide a synergistic effect on amino acids, i.e., there werenÂt an increase in the performance of them.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Cristais de monocloridrato de L-lisina dihidratada (L-lisna.HCl.2H2O) e cristais de monocloridrato de DL-lisina (DL-lisina.HCl) foram crescidos e suas estruturas cristalinas foram confirmadas por experimentos de difraÃÃo de raios-X e refinamentos de Rietveld. AtravÃs de estudos realizados por experimentos de espectroscopia Raman em funÃÃo da temperatura no intervalo de 25 a 115 oC para o cristal L-lisina.HCl.2H2O, constatou-se que esse cristal apresenta uma transiÃÃo de fase a temperatura de 55 oC. A transiÃÃo de fase foi identificada pelas mudanÃas ocorridas nos espectros Raman no intervalo de 35 a 3600 cm-1. A transiÃÃo foi confirmada atravÃs de experimentos de difraÃÃo de raios-X e anÃlises tÃrmicas. Enquanto nenhuma transiÃÃo de fase provocada pela variaÃÃo da temperatura no intervalo de -193 a 127 oC foi observada atravÃs dos experimentos de espectroscopia infravermelho e difraÃÃo de raios-X para o cristal DL- lisina.HCl. Este cristal tambÃm foi estudado atravÃs de espectroscopia Raman submetido a altas pressÃes atà 9,8 GPa, em que os espectros no intervalo de 40 a 1200 cm-1 apresentaram alteraÃÃes entre 2,2 e 4,0 GPa que foram associadas a transiÃÃo de fase. Sob descompressÃo essa transiÃÃo mostrou-se ser reversÃvel.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / There are many studies showing that the salinity may directly affect the nitrate uptake, from their osmotic effect, nature of the salt and its ionic composition. However, little is known about the mechanisms related to the salt ability to inhibit the nitrate acquisition indirectly. This study was carried with aim to induce inhibition of NO3- influx in cowpea roots of indirect form triggered by a negative feedback mechanism, caused by the increase in the pool of free amino acids in the tissue, induced by salt stress.For this, were done three isolated studies and continuous.The exogenous glutamine application promoted an increase in the free amino acids content.The presence of glutamine decreased significantly the nitrate acquisition.The free ammonium can also be listed as a key-compound in the role of nitrate influx regulation, since use of the MSX (Methionine sulfoximine) promoted the increase of NH4+ content and also reduced nitrate influx, but, in a lesser degree when compared to treatment with AZA (Azaserine). Salt stress caused a reduction in NO3- influx by decrease in the growth of plants induced by salt. The data indicated which this reduction in the influx is triggered by increase of amino acids content, mainly the glutamine, that is main likely compound to act as signal in the N-feedback regulation. / Existem muitos estudos mostrando que a salinidade pode afetar a absorÃÃo de nitrato de forma direta, a partir do seu efeito osmÃtico, da natureza do sal e de sua composiÃÃo iÃnica. Entretanto, pouco se sabe sobre os mecanismos relacionados com a capacidade do sal em inibir a aquisiÃÃo de nitrato de forma indireta. O presente estudo teve como objetivo induzir a inibiÃÃo do influxo de NO3- em raÃzes de feijÃo-caupà de forma indireta desencadeada por um mecanismo de feedback negativo, provocado pelo aumento no pool de aminoÃcidos livres no tecido, induzido por estresse salino. Para isso, foram realizados trÃs estudos isolados e contÃnuos. A aplicaÃÃo de glutamina exÃgena promoveu um aumento no conteÃdo de aminoÃcidos livres. A presenÃa de glutamina reduziu significativamente a aquisiÃÃo de nitrato. O amÃnio livre tambÃm pode ser listado como um composto-chave no papel da regulaÃÃo do influxo de nitrato, pois a utilizaÃÃo do MSO (Metionina sulfoximina) promoveu o aumento do conteÃdo de NH4+ e tambÃm reduziu o influxo de nitrato, porÃm em menor grau quando comparado ao o tratamento com AZA (Azaserina). O estresse salino causou uma reduÃÃo no influxo de NO3-, pela diminuiÃÃo no crescimento das plantas induzida pelo sal. Adicionalmente, estes dados indicaram que esta reduÃÃo no influxo està ligada ao aumento do teor de aminoÃcidos, principalmente a glutamina, que à o principal componente para atuar como sinal na regulaÃÃo por N-feedback.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O cÃncer à um dos principais problemas mundiais de saÃde e uma das causas mais importantes de morbidade e mortalidade em crianÃas e adultos. Apesar do sucesso no tratamento de diversos tipos de tumor, ainda nÃo se chegou ao fÃrmaco ideal e as terapias existentes nem sempre alcanÃam resultados satisfatÃrios alÃm de induzir muitos efeitos colaterais. A pesquisa em produtos naturais marinhos (PNM), embora recente, tem revelado uma enorme diversidade de estruturas quÃmicas, muitas vezes inÃditas e com potente atividade biolÃgica. MolÃculas citotÃxicas, com potencial aplicaÃÃo na quimioterapia do cÃncer, sÃo freqÃentemente isoladas dos organismos marinhos e dos quatro fÃrmacos oriundos de PNM comercializados atualmente, dois sÃo utilizados na quimioterapia do cÃncer. AlÃm dos metabÃlitos secundÃrios, o estudo de polissacarÃdeos modificadores da resposta biolÃgica para imunoterapia adjuvante tambÃm vem surgindo como uma Ãrea bastante promissora. Os cnidÃrios juntamente com esponjas, ascÃdias, moluscos e algas compÃem o grupo de representantes marinhos quimicamente mais prolÃficos. O zoantÃdeo Protopalythoa variabilis (Cnidaria, Anthozoa) à encontrado no litoral do mundo inteiro, porÃm o seu potencial farmacolÃgico nunca foi investigado anteriormente. O potencial antitumoral de substÃncias obtidas do P. variabilis encontrado no litoral cearense foi avaliado neste trabalho. O fracionamento guiado pela citotoxicidade de 4 linhagens de cÃlulas tumorais (HL-60, leucemia; HCT-8, cÃlon; SF-295, sistema nervoso central e MDA-MB-435, melanoma) do extrato hidroalcoÃlico bruto (EHB) rendeu uma mistura de alfa-aminoÃcidos lipÃdicos (1a/1b) inÃditos a partir da fraÃÃo hexano e 5 fraÃÃes (AcOEt-P-1-5) contendo sinais compatÃveis com esterÃides da fraÃÃo acetato de etila. Os 1a/1b apresentaram uma mÃdia de concentraÃÃo inibitÃria mÃdia (CI50) nas linhagens testadas de 85 ng/mL, enquanto a AcOEt-P-4, mais ativa dentre as derivadas da AcOEt exibiu uma mÃdia de CI50 de 117,5 ng/mL. Essa foi a primeira vez que alfa-aminoÃcidos lipÃdicos foram obtidos de uma fonte natural e tambÃm que o potencial citotÃxico de compostos dessa classe à demonstrado. O estudo da citotoxicidade dos 1a/1b e da AcOEt-P-4, na linhagem leucÃmica HL-60, revelou que estas amostras devem sua atividade à induÃÃo de apoptose com via intrÃnseca desempenhando um importante papel. A partir do resÃduo do EHB do P. variabilis, foram obtidos polissacarÃdeos sulfatados ligados a proteÃnas (PPV). O PPV nÃo apresentou citotoxicidade contra as cÃlulas tumorais in vitro, porÃm induziu 50% de inibiÃÃo do crescimento tumoral em camundongos transplantados com a linhagem B-16 (melanoma). As anÃlises dos parÃmetros bioquÃmicos, hematolÃgicos e histopatolÃgicos indicaram que o PPV nÃo apresentou toxicidade nos animais e aumentou a proliferaÃÃo de monÃcitos. Estudos adicionais com macrÃfagos peritoneais in vitro confirmaram que o PPV à um modificador da resposta biolÃgica. A ativaÃÃo dos macrÃfagos pelo PPV induziu a produÃÃo de Ãxico nÃtrico, e das citocinas IL-1 e IL-6, mas nÃo TNF-alfa. O presente trabalho mostrou que a espÃcie P. variabilis à uma rica e profÃcua fonte de compostos com potencial antitumoral a ser explorada, possuindo tanto metabÃlitos citotÃxicos capazes de induzir apoptose em cÃlulas tumorais diretamente, quanto macromolÃculas imunomoduladoras com atividade antitumoral in vivo. / Cancer is one of the biggest health problems in all over the world and causes a great amount of death of children and adults. Despite success of several cancer therapies, the ideal anticancer drug is not available yet and the numerous side effects are a limiting point. The natural products research, although recent, has shown often a variety of new chemical structures and potent biological activities. Cytotoxic compounds with possible cancer chemotherapy application are commonly isolated from marine organisms. Two within four marketed drugs from marine sources are used for cancer chemotherapy. Besides small weight molecules, the polysaccharides biological response modifiers also have showing to be a promising field as adjuvant in traditional chemotherapy. Cnidarians together with sponges, ascidians, mollusks and algae form the most promising marine group. The zoanthid Protopalythoa variabilis (Cnidaria, Anthozoa) is found in coastline of whole world, however its pharmacological potential have never been investigated before. The antitumor potential of compounds from P. variabilis from Cearà coast was evaluated in this work. The chemical fractionation guided by the cytotoxicity on four tumor cell lines (HL-60, leukemia; HCT-8, colon; SF-295, central nervous system and MDA-MB-435, melanoma) from crude hydroalcoholic extract yield two new lipidic -amino acids (1a/1b) in mixture from hexane fraction and five fractions (EtOAc-P-1-5) containing sterols signals from ethyl acetate fraction. 1a/1b showed a mean inhibitory concentration mean (IC50) of 85 ng/mL against cell lines tested, whereas EtOAc-P-4, the most powerful of EtOAc derivatives fractions, showed a mean IC50 of 117.5 ng/mL. This was the first report of lipidic amino acids obtained from natural sources and also the first cytotoxic data for this class of compounds. The cytotoxic investigation of 1a/1b and EtOAc-P-4 on HL-60 cells showed treated-cells dead by apoptosis with critical involvement of intrinsic pathway. Protein-bound sulfated polysaccharides (PPV) with high molecular mass were obtained from residue of the hydroalcoholic extract. PPV did not showed cytotoxicity on tumor cell lines in vitro, however it induced 50% of tumor growth inhibition on melanoma B-16 bearing-mice. No toxic evidences were observed in histopathology analysis as well as in biochemical and hematological parameters, however circulating monocytes increased with PPV treatment. In addition peritoneal macrophages investigated in vitro confirmed that PPV is a biological response modifier. The PPV-induced macrophage activation stimulated the release of nitric oxide and cytokines IL-1 and IL-6, but did not do TNF-. This work showed that P. variabilis is a rich source of antitumor compounds, having both small cytotoxic molecules and polysaccharides biological response modifiers with antitumor activity in vivo.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho foi feito o estudo do comportamento dos modos vibracionais presentes nos espectros Raman de policristais de cloridrato de L-cisteÃna, submetidos a condiÃÃes diversas de press~ao entre 0 e 6,86 GPa. Para as medidas de pressÃo foi utilizada uma cÃlula de pressÃo com extremos de diamante do tipo National Bureau of Standard. Verificou-se uma mudanÃa significativa em praticamente todas as regiÃes do espectro Raman da amostra, por volta de 0,8 GPa, inclusive na regiÃo relacionada aos modos da rede. Essa alteraÃÃo nos espectros à um indicativo de que uma transiÃÃo de fase estrutural ocorreu nesse valor de pressÃo. Neste valor de pressÃo tambÃm foi observado o surgimento de uma banda que foi associada a uma vibraÃÃo de estiramento CC e uma banda entre 3300 e 3400cm-1. Entre 1,66 e 2,31 GPa ocorrem mudanÃas em alguns modos internos, embora nÃo estejam associadas a alguma transicÃo de fase. Vericou-se tambÃm, que algums espectros apresentam mudanÃas suaves entre 3,5 e 4,5 GPa. Embora elas nÃo ocorram na regiÃo dos modos externos e, portanto, nÃo estejam associadas à mudanÃa de simetria do cristal. Finalmente, fazendo-se um estudo de descompressÃo, compreende-se que a transiÃÃo de fase à reversÃvel.

Nesta DissertaÃÃo sÃo apresentados os resultados oriundos do estudo do efeito da aplicaÃÃo de pressÃo hidrostÃtica sobre cristais de L-alanina deuterada. A L-alanina à um dos vinte aminoÃcidos formadores das proteÃnas, sendo entre os quirais o mais simples deles. A L-alanina cristaliza-se numa estrutura ortorrÃmbica (D24) com quatro molÃculas por cÃlula unitÃria formando uma complexa rede de sete diferentes ligaÃÃes de hidrogÃnio. Quando pressÃo à aplicada a um cristal de aminoÃcidos ocorre a aproximaÃÃo das molÃculas com a consequente variaÃÃo nas distÃncias e Ãngulos das ligaÃÃes de hidrogÃnio, eventualmente obrigando a estrutura a ir para uma nova simetria. Investigou-se nesta DissertaÃÃo o comportamento dos espectros Raman da L-alanina deuterada na regiÃo espectral entre 50 e 2500 cm-1 para pressÃes variando entre 0 e 6 GPa. AlÃm do usual comportamento do desvio da freqÃÃncia de quase todos os modos para altos valores, observou-se tambÃm descontinuidades nas freqÃÃncias de modos internos e modos externos para valores de pressÃo em 1,5 e 4,5 GPa. Estas descontinuidades foram interpretadas como sendo consequÃncias de transiÃÃes de fase estruturais de uma estrutura ortorrÃmbica para uma estrutura tetragonal e, a seguir, para uma estrutura monoclÃnica em analogia ao que ocorre com a L-alanina nÃo deuterada. O comportamento do modo de torÃÃo da estrutura ND3 tambÃm foi estudado e uma analogia do seu comportamento com aqueles observados na L-alanina, na L-treonina e na taurina em termos das dimensÃes das ligaÃÃes de hidrogÃnio tambÃm à fornecida. / In this dissertation we present of Raman spectroscopy on deuterated L-alanine crystals under hydrostatic pressure. L-alanine is one of twenty proteic amino acids, and among them it is the simplest chiral one. L-alanine crystallizes in an orthorhombic (D24) structure with four molecules per unit cell, forming a complex network of seven hydrogen bonds. When one applies pressure on an amino acid crystal the distances between molecules are changed and, eventually, the crystal goes to a new structure with different symmetry. In this work we present the Raman spectra of deuterated L-alanine in the 50 - 2500 cm-1 spectral region with pressures changing from 0 to 6 GPa. Beyond the conventional frequency blue shift of almost all modes, we observed frequency discontinuities of both internal and external modes at 1,5 and 4,5 GPa. These discontinuities were interpreted as structural phase transitions undergone by deuterated L-alanine crystal from the orthorhombic to the tetragonal, and from the tetragonal to a monoclinic symmetry, respectively. This suggestion is based on previous results on non - deuterated L-alanine. The behavion of torcional vibration of ND3 was also studied and a comparison with studies on L-alanine, L-threonine and taurine crystals (related with dimensions of hydrogen bonds) is also given.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, estudou-se a estabilidade de dois tipos de cristais de aminoÃcidos: um cristal racÃmico; DL-leucina (C6H13NO2) e um quiral; L-prolina monohidratada (C5H9NO2.H2O), ambos submetidos a altas pressÃes. As propriedades estruturais em condiÃÃes ambientes (com dados sobre as ligaÃÃes de hidrogÃnio) de cada tipo de cristal foram apresentadas. Para o cristal de DL-leucina foram feitas medidas de espectrosocopia Raman polarizada em trÃs diferentes geometrias de espalhamento. A distribuiÃÃo dos modos normais de vibraÃÃo foi feita em termos das representaÃÃes irredutÃveis dos grupos fatores Ci (para o cristal de DL-leucina) e C2 (cristal de L-prolina monohidratada). Foram propostas classificaÃÃes tentativas para as bandas Raman observadas para os dois cristais, tendo como base estudos jà realizados anteriormente. Os experimentos de espalhamento Raman sob altas pressÃes foram realizados em uma cÃmara de bigornas de diamantes utilizando-se Ãleo mineral como meio compressor. No caso do cristal de DL-leucina, a pressÃo mÃxima estudada foi de, aproximadamente, 5 GPa. Entre os diversos efeitos observados, destaca-se a descontinuidade das curvas de nÃmero de onda versus pressÃo entre 2,4 e 3,2 GPa, tanto para a regiÃo dos modos externos quanto para a regiÃo dos modos internos. Os efeitos foram interpretados como sendo decorrentes de uma mudanÃa gradual de conformaÃÃo das molÃculas de leucina na cÃlula unitÃria do cristal, culminando em uma mudanÃa nas ligaÃÃes de hidrogÃnio no intervalo onde a transiÃÃo de fase foi observada. Esse comportamento sugere que o cristal de DL-leucina à mais estÃvel sob altas pressÃes que o seu correspondente quiral, considerando que o cristal de L-leucina, o qual apresentou pelo menos duas transiÃÃes de fase no mesmo intervalo de pressÃo considerado. Em relaÃÃo ao cristal de L-prolina monohidratada, submetido a pressÃes de atà cerca de 8,0 GPa, diversos efeitos induzidos por esse parÃmetro termodinÃmico nos espectros Raman foram observados, como o surgimento e desaparecimento de bandas,descontinuidades nas curvas de nÃmero de onda versus pressÃo nas regiÃes dos modos externos e internos, bem como mudanÃas de intensidade relativa. Essas modificaÃÃes sugerem que entre (i) 1,1 e 1,7 GPa e (ii) 4,5 e 5,0 GPa, esse cristal hidratado sofre transiÃÃes de fase acompanhadas por mudanÃas conformacionais das molÃculas na cÃlula unitÃria. / We studied the stability of two types amino acid crystal: a racemic crystal, DL-leucine (C6H13NO2); and a chiral one; L-proline monohydrate (C5H9NO2.H2O). Both were subjected to high pressures. The structural properties at ambient conditions (with the hydrogen-bonds data) of each crystal type were presented. For the DL-leucine crystal, polarized Raman scattering measurements were made in three different scattering geometries. The classification of the normal modes of vibration was made in terms of representations of irreducible factors groups Ci (for the crystal of DL-leucine) and C2 (crystal of L-proline monohydrate). Based on studies already carried out previously, tentative assignments were proposed for the Raman bands observed for the two crystals. The high pressure Raman experiments were performed in a diamond anvil cell using mineral oil as pressure media. For the DL-leucine crystal, the maximum pressure was studied up to about 5 GPa. Among the various observed effects, we found the discontinuity of the wavenumber versus pressure curves between 2.4 and 3.2 GPa, both for the region of the external modes as for region of internal modes, particularly remarkable. These effects were interpreted as resulting from a gradual change of the molecular conformation of leucine molecules in the unit cell, culminating with change of hydrogen bonds in the interval where the phase transition is observed. This behaviour suggests that the DL-leucine crystal is more stable than the chiral L-leucine in the sense that while the former presents only one phase transition, the latter presents at least two different transitions in the same pressure range considered. For the L-proline monohydrated crystal, which was subject to pressures up to about 8.0 GPa, several induced effects by this thermodynamic parameter were observed in the Raman spectra, such as the appearance and disappearance of bands, discontinuities in the wavenumber versus pressure curves in the regions of external and internal modes and intensity relative changes. These changes point to the fact that between (i) 1.1 e 1.7 GPa and (ii) 4.5 e 5.0 GPa, this hydrated crystal undergoes phase transitions accompanied by conformational molecular changes in the unit cell.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Computer simulations within the Density Functional Theory (DFT) formalism were accomplished to find the structural, electronic and vibrational properties of aspartic acid (Asp) crystals in the L-anhydrous, L-monohydrated, and DL-anhydrous phases. Aspartic acid is a non-essential amino acid with a role in the fadigue resistance mechanism. It also works as an excitatory neurotransmitter in the brain, contributes to eliminate any excess of toxins from the cells and is capable to affect RNA synthesis. The computer codes CASTEP (for crystals) and GAUSSIAN (for molecules) were employed in the present study. For the aspartic acid crystals, LDA and GGA-PBE exchange-correlation functional were used in the simulations, the last one taking into account empirical corrections for dispersive forces (PBE+TS) following the scheme proposed by Tkatchenko and Scheffler. Molecular calculations were carried out using the Gaussian09 program with the hybrid exchange-correlation functional B3LYP and the 6-311+G(d,p) basis set. The molecules were simulated in the gaseous phase and solvated in water within the Polarizable Continuum Model (PCM). Crystalline (optimized unit cells) and molecular (smallest energy conformations) structures obtained from the calculations were compared with experimental results and other theoretical computations. For the L-Asp anhydrous crystal, the optical and vibrational infrared (IR) and Raman spectra were contrasted with experimental measurements, and its band structure suggests it is a semiconductor. For the monohydrated L-Asp crystal, an indirect gap 0,1 eV larger than the gap of the anhydrous crystal is caused due to the role of water in its electronic structure. The DL-Asp anhydrous crystal, on the other hand, exhibits a wide direct band gap, which suggests possible optoelectronic uses. Effective masses obtained for all crystals exhibit an anisotropy which must affect their electronic transport properties, with electric conduction more likely along a direction parallel to the molecular planes for the L-Asp anhydrous system. The analysis of the density of electronic states revealed the contributions per atom and per functional group to the valence and conduction band states. A nice agreement was found between the theoretical IR and Raman spectra and the experimental data for the L-Asp anhydrous crystal, allowing for an adequate interpretation of the normal modes involved in each spectral feature. / SimulaÃÃes computacionais no formalismo DFT (Density Functional Theory) foram realizadas para a determinaÃÃo das propriedades estruturais, eletrÃnicas e vibracionais de cristais de Ãcido aspÃrtico (Asp) nas formas cristalinas L-Asp anidro, L-Asp monohidratado e DL-Asp anidro. O Ãcido aspÃrtico à um aminoÃcido nÃo essencial com papel na fisiologia da resistÃncia fÃsica, atuando como neurotransmissor excitatÃrio no cÃrebro, contribuindo para a eliminaÃÃo do excesso de toxinas nas cÃlulas, alÃm de ser capaz de afetar a sÃntese de RNA. Os cÃdigos CASTEP (para cristais) e GAUSSIAN (para molÃculas) foram utilizados no presente estudo. Para os cristais de Ãcido aspÃrtico, os funcionais de troca e correlaÃÃo LDA e GGA-PBE foram empregados nas simulaÃÃes, este Ãltimo incluindo correÃÃes empÃricas para interaÃÃes dispersivas (PBE+TS) de acordo com o esquema de Tkatchenko e Scheffler. Os cÃlculos moleculares foram realizados utilizando o programa Gaussian09 com o funcional hibrido de troca e correlaÃÃo B3LYP e o conjunto de base 6-311+G(d,p). As molÃculas foram simuladas em fase gasosa e em meio aquoso (modelo de solvataÃÃo contÃnuo PCM). As estruturas cristalinas (cÃlulas unitÃrias otimizadas) e moleculares (conformaÃÃes de menor energia) obtidas nos cÃlculos foram comparadas com resultados experimentais e outros cÃlculos teÃricos. No caso do cristal L-Asp anidro, a absorÃÃo Ãptica e os espectros vibracionais IR e Raman tambÃm foram confrontados com medidas experimentais, e sua estrutura de bandas sugere um possÃvel carÃter semicondutor. No caso do cristal L-Asp monohidratado, um gap indireto 0,1 eV maior do que o do cristal anidro reflete o impacto da Ãgua sobre a estrutura eletrÃnica desse cristal. O cristal DL-Asp anidro, por outro lado, exibe um gap direto largo, o que sugere possÃveis usos em optoeletrÃnica. As massas efetivas obtidas para todos os cristais revelam uma anisotropia das propriedades de transporte eletrÃnico, sendo a conduÃÃo elÃtrica mais favorÃvel na direÃÃo paralela aos planos moleculares para o caso L-Asp anidro. A anÃlise da densidade de estados eletrÃnicos permitiu estabelecer a contribuiÃÃo por Ãtomo e por grupo funcional para os estados das bandas de valÃncia e conduÃÃo e um Ãtimo acordo foi obtido entre os espectros vibracionais IR e Raman teÃricos e experimentais do cristal L-Asp anidro, permitindo uma adequada interpretaÃÃo dos modos normais envolvidos em cada pico espectral.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, apresentamos um estudo de espalhamento Raman em cristais de DL-valina (C5H11NO2) à temperatura ambiente e sob condiÃÃes de altas pressÃes hidrostÃticas, no intervalo espectral de 40 cm-1 a 3200 cm-1. Baseando-se em estudos anteriores sobre espectroscopia Raman em cristais de DL-valina e de outros aminoÃcidos, tais como, L-valina, L-isoleucina e L-asparagina, propusemos uma classificaÃÃo das bandas em diversos modos de vibraÃÃo. Os espectros obtidos, por espectroscopia Raman, em funÃÃo da pressÃo sugerem que a DL-valina sofreu duas transiÃÃes de fase estruturais atà 19,4 GPa. A primeira transiÃÃo de fase entre 1,4 GPa e 1,8 GPa onde foi observado o desaparecimento de trÃs modos, um modo de rede e dois modos internos classificados como rocking do NH3+, r(NH3+), e estiramento simÃtrico do CH3, vs (CH3). A segunda transiÃÃo de fase entre 7,8 GPa e 8,8 GPa, onde foi observado o desdobramento de um modo de rede, o desaparecimento de um modo interno associado a uma deformaÃÃo do esqueleto da molÃcula, d(esq) e a divisÃo de um modo designado como estiramento do CH2, v(CH2). / In this work, we present a study of the Raman scattering of DL-valine crystals (C5H11NO2) at room temperature under high hydrostatic pressures conditions using the spectral range of 40-3200 cm-1. Based on previous studies using Raman spectroscopy on crystals of DL-valine and other amino acids such as L-valine, L-isoleucine and L- asparagine, we proposed the classification of the bands in different vibration modes. The Raman spectrum obtained as function of pressure suggests that DL-valine suffered two structural phase transitions by 19,4 GPa. The first transition phase of between 1,4 GPa and 1,8 GPa where we observed the disappearance of three modes, one network mode and two internal modes classified as rocking of NH3+ and symmetric stretching of CH3, vs (CH3). The second phase transition of between 7,8 GPa and 8,8 GPa, where we observe the unfolding of a network mode, the disappearance of the internal mode associated with skeletal deformation, d(esk) and the splitting designated as CH2, v(CH2).