Neste trabalho, foi realizado um estudo da obtenção de nanomateriais luminomagnéticos visando potenciais aplicações biológicas, a partir de dois diferentes tipos de estruturas, sendo elas: a formação de heteronanoestruturas luminomagnéticas de NPM de FePt/Fe3O4-CdSe recobertas com sílica; e a formação de nanomateriais luminomagnéticos por ligação covalente entre NPM de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e pontos quânticos de CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH. Para o primeiro tipo de nanomaterial citado, foram testadas duas metodologias para obtenção das heteronanoestruturas: a mudança da estabilidade coloidal pela adição de pequenas quantidades de NaCl no meio contendo as NPM e os pontos quânticos previamente sintetizados; e o método de injeção a quente do precursor de selênio em um meio contendo as NPM como sementes, o precursor de cádmio e os agentes de superfície. O método de injeção a quente foi o que apresentou melhores condições para a formação das heteronanoestruturas. Para providenciar estabilidade coloidal em meio aquoso e superfície com biocompatibilidade, foi realizado o recobrimento com sílica na superfície das heteronanoestruturas luminomagnéticas com melhores condições. Para essa amostra, o tamanho médio obtido foi de 25,0 nm, com polidispersividade de 8,4 %, Ms = 11,1 emu.g-1 e comportamento superparamagnético, além de duas bandas de emissão (com excitação de 400 nm) centradas em 452 nm e 472 nm, respectivamente. Já para o segundo tipo de nanomaterial obtido neste trabalho, foram primeiramente obtidas NPM de FePt/Fe3O4 pelo método do poliol modificado acoplado à metodologia do crescimento, e pontos quânticos luminescentes de CdSe/ZnS pelo método de decomposição térmica de precursores organometálicos, sendo que ambas nanoestruturas apresentaram superfície hidrofóbica. Para a troca de ligantes para transferência das nanoestruturas para a fase aquosa e para providenciar biocompatibilidade visando aplicações biológicas, foram previamente preparados ligantes poliméricos de Dopa-PIMA-PEG-NH2 para recobrimento das NPM e de LA-PEG-COOH para recobrimento dos pontos quânticos. A conjugação química entre as nanoestruturas de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH foi realizada pelo método da carbodiimida em solução aquosa para a formação de uma ligação covalente amida entre os grupos amina e carboxilato em cada uma das nanoestruturas. Os nanomateriais luminomagnéticos obtidos apresentaram estabilidade coloidal em meio aquoso, com estreita distribuição de tamanho, apresentando RH de 79,96 nm, Ms de, aproximadamente, 10 emu.g-1 com coercividade e remanência quase nulos e intensa banda de emissão centrada em 580 nm. Espera-se que os nanomateriais obtidos neste trabalho possam ser promissores nanomateriais com propriedades multifuncionais para potenciais aplicações biológicas. / Here, luminomagnetic nanomaterials were obtained for potential biological applications. We have studied two different types of luminomagnetic nanomaterials, which are: formation of silica-coated FePt/Fe3O4-CdSe heteronanostructures; and formation of luminomagnetic nanomaterials from covalent bond between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 magnetic nanoparticles and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH luminescent quantum dots. For the first type of luminomagnetic nanomaterials obtained, two methodologies were studied for formation of heteronanostructures, which are: modification of colloidal stability by addition of small amounts of NaCl into a solution with hydrophobic magnetic nanoparticles and luminescent quantum dots; and hot injection method of selenium precursor into a solution with magnetic nanoparticles seeds, cadmium precursors and surface agents. The hot injection method obtained better results than the other method studied for formation of heteronanostructures. To provide colloidal stability in aqueous solution and biocompatibility, the heteronanostructures were coated using silica shell. After silica coating, the heteronanostructures showed average diameter of 25 nm and polidispersivity of 8.4%, with Ms = 11.1 emu.g-1 and superparamagnetic behavior. Moreover, these nanomaterials showed two emission peaks centered at 452 and 472 nm. For the second type of nanomaterials obtained, FePt/Fe3O4 magnetic nanoparticles were synthesized by modified polyol method coupled to seeded-mediated growth, and CdSe/ZnS luminescent quantum dots were obtained by thermal decomposition of organometallic precursors. For the ligand exchange to transfer the nanostructures from organic media to aqueous solution, were used Dopa-PIMA-PEG-NH2 and LA-PEG-COOH polymers to provide colloidal stability and biocompatibility on magnetic nanoparticle surface and quantum dot surface, respectively. The chemical conjugation between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH nanostructures was obtained by EDC coupling in aqueous solution, which linked amine and carboxylate groups in each nanostructure to provide the formation of amide bond. The luminomagnetic nanomaterials obtained showed colloidal stability in aqueous solution, narrow size distribution, with RH equal to 79.96 nm, MS around 10 emu.g-1 with low coercivity and remanent magnetization, and intense emission peak centered at 580 nm. We expect these luminomagnetic nanomaterials be promisor nanomaterials with multifunctional properties for potential biological applications.

Neste trabalho, foi realizado um estudo da obtenção de nanomateriais luminomagnéticos visando potenciais aplicações biológicas, a partir de dois diferentes tipos de estruturas, sendo elas: a formação de heteronanoestruturas luminomagnéticas de NPM de FePt/Fe3O4-CdSe recobertas com sílica; e a formação de nanomateriais luminomagnéticos por ligação covalente entre NPM de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e pontos quânticos de CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH. Para o primeiro tipo de nanomaterial citado, foram testadas duas metodologias para obtenção das heteronanoestruturas: a mudança da estabilidade coloidal pela adição de pequenas quantidades de NaCl no meio contendo as NPM e os pontos quânticos previamente sintetizados; e o método de injeção a quente do precursor de selênio em um meio contendo as NPM como sementes, o precursor de cádmio e os agentes de superfície. O método de injeção a quente foi o que apresentou melhores condições para a formação das heteronanoestruturas. Para providenciar estabilidade coloidal em meio aquoso e superfície com biocompatibilidade, foi realizado o recobrimento com sílica na superfície das heteronanoestruturas luminomagnéticas com melhores condições. Para essa amostra, o tamanho médio obtido foi de 25,0 nm, com polidispersividade de 8,4 %, Ms = 11,1 emu.g-1 e comportamento superparamagnético, além de duas bandas de emissão (com excitação de 400 nm) centradas em 452 nm e 472 nm, respectivamente. Já para o segundo tipo de nanomaterial obtido neste trabalho, foram primeiramente obtidas NPM de FePt/Fe3O4 pelo método do poliol modificado acoplado à metodologia do crescimento, e pontos quânticos luminescentes de CdSe/ZnS pelo método de decomposição térmica de precursores organometálicos, sendo que ambas nanoestruturas apresentaram superfície hidrofóbica. Para a troca de ligantes para transferência das nanoestruturas para a fase aquosa e para providenciar biocompatibilidade visando aplicações biológicas, foram previamente preparados ligantes poliméricos de Dopa-PIMA-PEG-NH2 para recobrimento das NPM e de LA-PEG-COOH para recobrimento dos pontos quânticos. A conjugação química entre as nanoestruturas de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH foi realizada pelo método da carbodiimida em solução aquosa para a formação de uma ligação covalente amida entre os grupos amina e carboxilato em cada uma das nanoestruturas. Os nanomateriais luminomagnéticos obtidos apresentaram estabilidade coloidal em meio aquoso, com estreita distribuição de tamanho, apresentando RH de 79,96 nm, Ms de, aproximadamente, 10 emu.g-1 com coercividade e remanência quase nulos e intensa banda de emissão centrada em 580 nm. Espera-se que os nanomateriais obtidos neste trabalho possam ser promissores nanomateriais com propriedades multifuncionais para potenciais aplicações biológicas. / Here, luminomagnetic nanomaterials were obtained for potential biological applications. We have studied two different types of luminomagnetic nanomaterials, which are: formation of silica-coated FePt/Fe3O4-CdSe heteronanostructures; and formation of luminomagnetic nanomaterials from covalent bond between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 magnetic nanoparticles and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH luminescent quantum dots. For the first type of luminomagnetic nanomaterials obtained, two methodologies were studied for formation of heteronanostructures, which are: modification of colloidal stability by addition of small amounts of NaCl into a solution with hydrophobic magnetic nanoparticles and luminescent quantum dots; and hot injection method of selenium precursor into a solution with magnetic nanoparticles seeds, cadmium precursors and surface agents. The hot injection method obtained better results than the other method studied for formation of heteronanostructures. To provide colloidal stability in aqueous solution and biocompatibility, the heteronanostructures were coated using silica shell. After silica coating, the heteronanostructures showed average diameter of 25 nm and polidispersivity of 8.4%, with Ms = 11.1 emu.g-1 and superparamagnetic behavior. Moreover, these nanomaterials showed two emission peaks centered at 452 and 472 nm. For the second type of nanomaterials obtained, FePt/Fe3O4 magnetic nanoparticles were synthesized by modified polyol method coupled to seeded-mediated growth, and CdSe/ZnS luminescent quantum dots were obtained by thermal decomposition of organometallic precursors. For the ligand exchange to transfer the nanostructures from organic media to aqueous solution, were used Dopa-PIMA-PEG-NH2 and LA-PEG-COOH polymers to provide colloidal stability and biocompatibility on magnetic nanoparticle surface and quantum dot surface, respectively. The chemical conjugation between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH nanostructures was obtained by EDC coupling in aqueous solution, which linked amine and carboxylate groups in each nanostructure to provide the formation of amide bond. The luminomagnetic nanomaterials obtained showed colloidal stability in aqueous solution, narrow size distribution, with RH equal to 79.96 nm, MS around 10 emu.g-1 with low coercivity and remanent magnetization, and intense emission peak centered at 580 nm. We expect these luminomagnetic nanomaterials be promisor nanomaterials with multifunctional properties for potential biological applications.

The methods of protein-ligand docking are computational methods usedto predict the mode of binding of molecules into drug candidates for its receptor. The docking allows tests of hundreds of compounds in ashort space of time, assisting in the discovery of new drug candidates. The great complexity that involves the binding of protein-ligand complex, makes the problem of docking computationally difficult to be solved. In this work, we used the Genetic Algorithms which is a technique of optimization based on the theory of biological evolution of Darwin. The proposed algorithm was implemented and tested initially by Camila S. de Magalhães in her doctoral thesis, with the Group of Molecular Modeling of Biological Systems at LNCC, with a range of 5 ligands of HIV-1 protease. It was built a new set used for test with 49 structures with several physico-chemical properties, distributed in 22 different families of protein, allowing for a broader test of the algorithm It was conducted a detailed study of the dependence of the genetic algorithm in relation to the distribution of its initial population and it was also investigated ways more efficient and robust to generate the same. Among these, the proposal to distribute the initial population based on the coordinates of individuals of lower energy in the population (proposal 5), it is very promising. This distribution has allowed the algorithm to obtain good results, finding solutions of lower energy in the population very close to experimental structure optimized, without having specific information about the experimental structure. This fact is very important, because the algorithm makes it more realistic in view that in the rational design of drugs, it has not the trial structure. / Os métodos de docking proteína-ligante, são métodos computacionais usados para predizer o modo de ligação de moléculas candidatas a fármaco em seu receptor. O docking permite o teste de centenas de compostos em um curto espaço de tempo, auxiliando na descoberta de novos candidatos a fármacos. A grande complexidade que envolve a ligação do complexo ligante-proteína, torna o problema de docking difícil de ser resolvido computacionalmente. Neste trabalho, são usados os Algoritmos Genéticos, que são uma técnica de otimização baseada na teoria da evolução biológica de Darwin. O algoritmo proposto foi implementado e testado inicialmente por Camila S. de Magalhães em sua tese de doutorado, junto ao Grupo de Modelagem Molecular de Sistemas Biológicos do LNCC, com um conjunto de 5 ligantes de HIV-1 protease. Foi construido um novo conjunto utilizado para teste, agora com 49 estruturas com propriedades físico-químicas diversas, distribuidos em 22 famílias distintas de proteínas, permitindo um teste mais amplo do algoritmo. Foi realizado um estudo aprofundado sobre a dependência do Algoritmo Genético em relação à distribuição da sua população inicial e investigou-se formas mais eficientes e robustas de gerar a mesma. Dentre estas, a proposta de distribuir a população inicial baseada nas coordenadas dos indivíduos de menor energia na população (proposta 5), é muito promissora. Esta distribuição permitiu o algoritmo obter bons resultados, encontrando soluções de menor energia na população muito próximas a estrutura experimental otimizada, sem possuir informações específicas sobre a estrutura experimental. Este fato é muito importante, pois torna o algoritmo mais realista, tendo em vista que no desenho racional de fármacos real não se dispoe da estrutura experimental.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis.pdf: 1380737 bytes, checksum: b13fc1ab9cd11eb3900d2a9edd2a9131 (MD5) Previous issue date: 2008-06-05 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The methods of protein-ligand docking are computational methods usedto predict the mode of binding of molecules into drug candidates for its receptor. The docking allows tests of hundreds of compounds in ashort space of time, assisting in the discovery of new drug candidates. The great complexity that involves the binding of protein-ligand complex, makes the problem of docking computationally difficult to be solved. In this work, we used the Genetic Algorithms which is a technique of optimization based on the theory of biological evolution of Darwin. The proposed algorithm was implemented and tested initially by Camila S. de Magalhães in her doctoral thesis, with the Group of Molecular Modeling of Biological Systems at LNCC, with a range of 5 ligands of HIV-1 protease. It was built a new set used for test with 49 structures with several physico-chemical properties, distributed in 22 different families of protein, allowing for a broader test of the algorithm It was conducted a detailed study of the dependence of the genetic algorithm in relation to the distribution of its initial population and it was also investigated ways more efficient and robust to generate the same. Among these, the proposal to distribute the initial population based on the coordinates of individuals of lower energy in the population (proposal 5), it is very promising. This distribution has allowed the algorithm to obtain good results, finding solutions of lower energy in the population very close to experimental structure optimized, without having specific information about the experimental structure. This fact is very important, because the algorithm makes it more realistic in view that in the rational design of drugs, it has not the trial structure. / Os métodos de docking proteína-ligante, são métodos computacionais usados para predizer o modo de ligação de moléculas candidatas a fármaco em seu receptor. O docking permite o teste de centenas de compostos em um curto espaço de tempo, auxiliando na descoberta de novos candidatos a fármacos. A grande complexidade que envolve a ligação do complexo ligante-proteína, torna o problema de docking difícil de ser resolvido computacionalmente. Neste trabalho, são usados os Algoritmos Genéticos, que são uma técnica de otimização baseada na teoria da evolução biológica de Darwin. O algoritmo proposto foi implementado e testado inicialmente por Camila S. de Magalhães em sua tese de doutorado, junto ao Grupo de Modelagem Molecular de Sistemas Biológicos do LNCC, com um conjunto de 5 ligantes de HIV-1 protease. Foi construido um novo conjunto utilizado para teste, agora com 49 estruturas com propriedades físico-químicas diversas, distribuidos em 22 famílias distintas de proteínas, permitindo um teste mais amplo do algoritmo. Foi realizado um estudo aprofundado sobre a dependência do Algoritmo Genético em relação à distribuição da sua população inicial e investigou-se formas mais eficientes e robustas de gerar a mesma. Dentre estas, a proposta de distribuir a população inicial baseada nas coordenadas dos indivíduos de menor energia na população (proposta 5), é muito promissora. Esta distribuição permitiu o algoritmo obter bons resultados, encontrando soluções de menor energia na população muito próximas a estrutura experimental otimizada, sem possuir informações específicas sobre a estrutura experimental. Este fato é muito importante, pois torna o algoritmo mais realista, tendo em vista que no desenho racional de fármacos real não se dispoe da estrutura experimental.