Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2015-04-15T01:48:12Z No. of bitstreams: 1 Helder Barreto Valiense.pdf: 6195492 bytes, checksum: 0c44c8301e9be92ae81a9c8a0cb6688b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-15T01:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Helder Barreto Valiense.pdf: 6195492 bytes, checksum: 0c44c8301e9be92ae81a9c8a0cb6688b (MD5) Previous issue date: 2013 / Para o tratamento e recuperação de defeitos ósseos que podem ter diferentes etiologias como traumas, infecções e malformações, uma série de estudos científicos visando à produção de materiais com características biológicas foi realizada ao longo desses anos. Diversos tipos de biomateriais são comumente utilizados na busca da regeneração óssea tanto no campo da medicina como também na odontologia, independente da sua origem - quer seja homógena, xenógena ou mesmo sintéticos. Por apresentar similiariedade e composição química próximo do tecido ósseo natural, a hidroxiapatita vem sendo largamente estudada, principalmente sua composição sintética, visto que a isenta de questões religiosas bem como risco de transmissão de doenças ou mesmo resposta imunológica. Mudanças na composição da hidroxiapatita, com o intuito de otimizar sua capacidade osteocondutora favorecendo a biodegradaçãosão motivos de estudo. O presente estudo pretende discutir as possíveis alterações catiônicas e aniônicasda hidroxiapatita, variações de temperatura, sua influência na morfologia do substrato formado e seu possível efeito modulador como biomaterial. Aqui deveria entrar a conclusão da sua revisão, como por exemplo a substituição por íons Sr, carbonato torna o material mais bioabsorvível, etc.

A associação entre DNA de cadeia de longa e partículas catiônicas foi caracterizada por determinações de tamanho (espalhamento de luz dinâmico), análise de potencial-zeta, turbidimetria, estabilidade coloidal, microscopia de força atômica (AFM) e determinação de citotoxicidade dos arranjos contra a bactéria E. coli a partir da contagem de unidades formadoras de colônia (UFC). Partículas de poliestireno sulfato (PSS) de diversos tamanhos foram recobertas por uma bicamada de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e entituladas partículas biomiméticas catiônicas PSS/DODAB. Estas são altamente organizadas, catiônicas e monodispersas. Em seguida, por adição de λ, T5 ou T2-DNA, os arranjos supramoleculares PSS/DODAB/DNA foram obtidos e caracterizados em função da concentração de DNA e tamanho de partícula (80-700 nm). Em baixas concentrações de DNA, foram obtidos arranjos catiônicos PSS/DODAB/DNA de boa estabilidade coloidal, polidispersidade moderada e alta citotoxicidade contra E. coli. A partir da concentração de DNA correspondente à neutralização de cargas, foram obtidos arranjos neutros ou aniônicos de baixa estabilidade coloidal, alta polidispersidade e citotoxicidade moderada. Arranjos similares a nucleossomos foram visualizados por AFM para alguns arranjos na situação de neutralização de cargas (potencial-zeta igual a zero). Estão em perspectiva experimentos com DNA plasmidial que poderão revelar o papel do tamanho de partícula, carga e polidispersidade sobre a transfecção de genes em sistemas de células-modelo / The interaction between giant bacteriophage DNA and cationic biomimetic particles was characterized from sizing by dynamic light-scattering, zeta-potential analysis, turbidimetry, colloid stability, atomic force microscopy (AFM) and determination of cytotoxicity against E. coli from colony forming unities (CFU) counting. Firstly, polystyrene sulfate (PSS) particles with different sizes were covered by a dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer yielding the so called cationic biomimetic particles (PSS/DODAB). These cationic particles are highly organized, present a narrow size distribution and were obtained over a range of particle sizes. Thereafter, upon adding λ, T5 or T2-DNA to PSS/DODAB particles, supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA were obtained and characterized over a range of DNA concentrations and particle sizes (80-700 nm). Over the low DNA concentration range, PSS/DODAB/DNA assemblies were cationic, colloidally stable with moderate polydispersity and highly cytotoxic against E. coli. From DNA concentration corresponding to charge neutralization, neutral or anionic supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA exhibited low colloid stability, high polydispersity and moderate cytotoxicity. Some nucleosome mimetic assemblies were observed by AFM at charge neutralization (zetapotential equal to zero). In perspective are experiments with plasmid DNA which will possibly reveal the role of particle charge, size and polydispersity for PSS/DODAB/DNA mediated gene transfection

A associação entre DNA de cadeia de longa e partículas catiônicas foi caracterizada por determinações de tamanho (espalhamento de luz dinâmico), análise de potencial-zeta, turbidimetria, estabilidade coloidal, microscopia de força atômica (AFM) e determinação de citotoxicidade dos arranjos contra a bactéria E. coli a partir da contagem de unidades formadoras de colônia (UFC). Partículas de poliestireno sulfato (PSS) de diversos tamanhos foram recobertas por uma bicamada de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e entituladas partículas biomiméticas catiônicas PSS/DODAB. Estas são altamente organizadas, catiônicas e monodispersas. Em seguida, por adição de λ, T5 ou T2-DNA, os arranjos supramoleculares PSS/DODAB/DNA foram obtidos e caracterizados em função da concentração de DNA e tamanho de partícula (80-700 nm). Em baixas concentrações de DNA, foram obtidos arranjos catiônicos PSS/DODAB/DNA de boa estabilidade coloidal, polidispersidade moderada e alta citotoxicidade contra E. coli. A partir da concentração de DNA correspondente à neutralização de cargas, foram obtidos arranjos neutros ou aniônicos de baixa estabilidade coloidal, alta polidispersidade e citotoxicidade moderada. Arranjos similares a nucleossomos foram visualizados por AFM para alguns arranjos na situação de neutralização de cargas (potencial-zeta igual a zero). Estão em perspectiva experimentos com DNA plasmidial que poderão revelar o papel do tamanho de partícula, carga e polidispersidade sobre a transfecção de genes em sistemas de células-modelo / The interaction between giant bacteriophage DNA and cationic biomimetic particles was characterized from sizing by dynamic light-scattering, zeta-potential analysis, turbidimetry, colloid stability, atomic force microscopy (AFM) and determination of cytotoxicity against E. coli from colony forming unities (CFU) counting. Firstly, polystyrene sulfate (PSS) particles with different sizes were covered by a dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer yielding the so called cationic biomimetic particles (PSS/DODAB). These cationic particles are highly organized, present a narrow size distribution and were obtained over a range of particle sizes. Thereafter, upon adding λ, T5 or T2-DNA to PSS/DODAB particles, supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA were obtained and characterized over a range of DNA concentrations and particle sizes (80-700 nm). Over the low DNA concentration range, PSS/DODAB/DNA assemblies were cationic, colloidally stable with moderate polydispersity and highly cytotoxic against E. coli. From DNA concentration corresponding to charge neutralization, neutral or anionic supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA exhibited low colloid stability, high polydispersity and moderate cytotoxicity. Some nucleosome mimetic assemblies were observed by AFM at charge neutralization (zetapotential equal to zero). In perspective are experiments with plasmid DNA which will possibly reveal the role of particle charge, size and polydispersity for PSS/DODAB/DNA mediated gene transfection

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre textuais.pdf: 126219 bytes, checksum: a4c1ca3bb1afd43046bbfa4177592e32 (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / There is a considerable interest in the synthesis of water soluble porphyrins due to its use as models of biological systems, as drugs and as homogeneous catalysts in aqueous media. Within this context, this work describes the synthesis of meso-tetraphenylporphyrins with reactive groups on the meso-phenyl ring to generate trimethylarylammonium salts derivatives, resulting in cationic porphyrins with hydrophilic character. Thus, it was obtained iodide salts of 4-TMA-TPP 13 by the complete alkylation of 4-DMA-TPP 15 (91% yield), and 4-NH2-TPP 12 using 2,6-lutidine (69% yield). The synthesis of porphyrins 2-NO2-TPP 16, 2-NH2-TPP 17, 4-NO2-TPP 14, 4-NH2-TPP 12 and 4-DMA-TPP 15 were also studied. The methods described in the literature for the synthesis of 2-NO2-TPP 16 and 4-NO2-TPP 14 were optimized, and the yield (40%) of for 2-NO2-TPP 16 was higher than those reported in the literature (5% overall yield). Porphyrins 17 and 12 were obtained by reduction of 16 and 14, respectively, using concentrated hydrochloric acid and tin (II) chloride dihydrate, without requiring an inert atmosphere. The method was improved, thus facilitating the isolation and purification steps. The synthesis of 4-DMA-TPP 15 was performed using both Adler-Longo method (5% yield) and a modification of Adler’s method, using 1:1 mixture of propionic and octanoic acids (7,0% yield). The porphyrins were fully characterized by infrared, UV-Vis and RMN spectroscopies. All the spectral data were consistent with those reported in the literature. / Há considerável interesse na síntese de porfirinas aquossolúveis devido à possibilidade de usá-las como modelos de sistemas biológicos, como drogas e como catalisadores homogêneos em meio aquoso. Dentro deste contexto, este trabalho descreve a síntese de meso-tetrafenilporfirinas com substituintes reativos no anel meso-fenila para obtenção de derivado porfirínico catiônico, resultando em porfirinas com caráter hidrofílico. Assim, obtivemos sais de iodeto de 4-TMA-TPP 13 a partir da metilação de 4-DMA-TPP 15, com rendimento de 91%, e a partir da metilação de 4-NH2-TPP 12, usando 2,6-lutidina, com rendimento de 69%. A reação de obtenção das porfirinas 2-NO2-TPP 16, 2-NH2-TPP 17, 4-NO2-TPP 14, 4-NH2-TPP 12 e 4-DMA-TPP 15 também foram estudadas. Os métodos descritos na literatura para a síntese da 2-NO2-TPP 16 e 4-NO2-TPP 14 foram alterados para facilitar e otimizar as etapas de isolamento e purificação. Para a 2-NO2-TPP 16 obteve-se rendimento de 40%, superior aos 5% descritos em literatura. As amino-porfirinas 17 e 12 foram obtidas por redução de 14 e 16, respectivamente, utilizando-se ácido clorídrico concentrado e cloreto de estanho (II) dihidratado e, sem a necessidade de atmosfera inerte. O método foi assim simplificado, facilitando as etapas de isolamento e purificação. A síntese da 4-DMA-TPP 15 foi a partir do método Adler-Longo, com rendimento de 5,0%, e a partir do método de Adler-Longo modificado em que utilizou-se como solvente uma mistura 1:1 de ácido propanóico e octanóico, com rendimento de 7,0%. As porfirinas sintetizadas foram caracterizadas por espectrometria na região do infravermelho (IV), do ultravioleta e visível (UV-Vis) e por ressonância magnética nuclear (RMN) de H1 e C13. Os dados espectrais obtidos estão de acordo com os descritos na literatura.

Uma série de porfirinas meso-substituídas tetracatiônicas foi sintetizada e caracterizada, com o objetivo de estudar o papel da anfifilicidade e a presença de zinco em propriedades que podem influenciar na eficácia dos mesmos como FSs na terapia fotodinâmica. Observamos que as propriedades fotofísicas dos compostos são semelhantes (máximos de absorção na mesma região, red. quantico fl0,02; rend. quantico ox. singlete ~0.8). O aumento na lipofilicidade e a presença de zinco no centro do anel porfirínico aumentam a incorporação dos FSs em vesículas e células, uma vez que a presença de zinco possibilita a coordenação pelos grupos fosfato dos fosfolipídeos (os resultados os estudos das monocamadas de Langmuir e dos filmes de Langmuir-Blodgett corroboram com esta afirmação). A incorporação em mitocôndrias é também dependente da lipofilicidade do FS e é influenciada pelo potencial eletroquímico de membrana. A presença do zinco mostrou diminuir a incorporação em mitocôndrias isoladas e em mitocôndrias nas células HeLa, devido às características particulares da membrana mitocondrial interna. A fototoxicidade aumenta proporcionalmente ao aumento da eficiência da incorporação em membranas, que é atribuída às interações favoráveis entre os FSs e as membranas, permitindo a fotooxidação mais eficiente das mesmas. Para esta série de compostos, a eficiência fotodinâmica é diretamente proporcional à ligação em membranas e incorporação em células, mas não está totalmente relacionada ao acúmulo seletivo em mitocôndrias. Os resultados preliminares de permeação e retenção cutâneos mostram que apesar destes FSs apresentarem baixa penetração e retenção na pele, quando adequadamente formuladas passam a apresentar penetração e retenção cutâneas adequadas de maneira que poderiam ser utilizados na TFD tópica no tratamento de câncer de pele. / A series of photosensitizers (PS), which are meso-substituted tetra-cationic porphyrins, was synthesized and characterized in order to study the role of amphiphilicity and zinc insertion in PDT efficacy. The photophysical properties of all compounds are quite similar (absorption maxima in the same region of the spectra, f 0.02; ~0.8). An increase in lipophilicity and the presence of zinc in the porphyrin ring result in higher vesicle and cell uptake, because zinc can be complexed by the phosphate groups of the phospholipids. The results from the study of Langmuir monolayers and Langmuir-Blodgett mixed films corroborate this affirmation. Binding in mitochondria is dependent on the PS lipophilicity and on the electrochemical membrane potential. Zinc insertion was also shown to decrease the interaction with isolated mitochondria and with the mitochondria of HeLa cells, an effect that has been explained by the particular characteristics of the mitochondrial internal membrane. Phototoxicity was shown to increase proportionally with membrane binding efficiency, which is attributed to favorable membrane interactions between FSs and membranes, which allow for more efficient membrane photooxidation. For this series of compounds, photodynamic efficiency is directly proportional to membrane binding and cell uptake, but it is not totally related to mitochondrial targeting. Preliminary results of skin permeation and retention show that besides presenting low permeation and retention when suitably formulated, FSs can cross the EC barrier and accumulate in deeper regions, thus being applicable to topical PDT in the treatment of skin cancer.

Neste trabalho foram analisadas sob o ponto de vista físico-químico, as interações entre DNA e lipossomos catiônicos de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB). Foram utilizados os seguintes modelos: 1) 2\'-desoxiadenosina 5\'-monofosfato (DMP), um modelo de unidade monomérica do polímero que é o DNA; 2) DNAs de bacteriófagos T2, T4, T5, T7 e λ; 3) vesículas pequenas de DODAB preparadas por sonicação; 4) vesículas grandes de DODAB preparadas por aquecimento (56 ºC/30 minutos) ou vaporização clorofórmica. A interação entre 2\'-desoxiadenosina 5\'-monofosfato (DMP) e lipossomos de DODAB resultou em adsorção máxima de DMP ao lipossomo catiônico com uma proporção molar DODAB : DMP de 2:1 e mobilidade eletroforética (ME) mínima mas positiva dos lipossomos. Em força iônica de 5 mM, a adsorção máxima de DMP sobre os lipossomos aproxima-se de zero, mostrando que a formação do complexo DODAB/DMP é essencialmente dirigida pela atração eletrostática. A adição de nucleotídeo na faixa de milimolar (0,4 - 1,5 mM) induz a um aumento de turbidez da dispersão de lipossomos (DODAB 0,08 mM) em função do tempo. Ocorrem velocidades de floculação muito maiores que as obtidas por adição de NaCl (40 120 mM). O nucleotídeo comporta-se como um ânion hidrofóbico com uma afinidade pela membrana muito maior que a exibida por um ânion simples como o cloreto. DMP induz ruptura dos lipossomos contendo [14C]sacarose, sugerindo que a interação DMP/bicamada não é superficial. Embora a interação preserve a carga positiva do liposomo, a integridade lipossomal não é preservada. Na adsorção máxima, a inserção de DMP na bicamada é a explicação mais razoável para manutenção da carga positiva da vesícula, proporção molar DODAB : DMP de 2:1 e extravasamento de conteúdo interno lipossomal. A interação DODAB/DNA também é dirigida por atração eletrostática entre o DNA e a bicamada catiônica. Marcadores incorporados ao DNA ou a sítios da bicamada são deslocados para a água devido à interação. Sob condições de excesso de DODAB, na situação de adsorção máxima de DODAB sobre DNA, existem cerca de 70 moléculas de DODAB por nucleotídeo de DNA e esta proporção não depende do tipo de DNA. A interação DODAB/DNA leva à formação de glóbulos visíveis por microscopia óptica de campo escuro e ocorrência de uma dependência linear entre turbidez e 1/λ2, onde λ é o comprimento de onda da luz incidente. Na condição de adsorção máxima de DODAB, a formação de complexos globulares DODAB/DNA causa perda de hipocromismo da dupla fita de DNA conforme detectado por efeitos de temperatura sobre absorbância em 260 nm de misturas DNA/DODAB. Em suma, a interação de DODAB/DNA não é superficial: o lipossomo perde sua integridade e o DNA perde sua estrutura em dupla hélice, tornando-se fita simples. A atração hidrofóbica entre bases nitrogenadas de DNA e cadeias hidrocarbônicas dos lipídios catiônicos tem papel importante na determinação da estrutura do complexo. / In this work, interactions between DNA and cationic liposomes made up of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) are evaluated from a physicochemical point of view. The following models were used: 1) 2\'-deoxyadenosine 5\'-monophosphate (DMP), a model of monomeric unity of polymer, the DNA; 2) DNAs of T2, T4, T5, T7 and λ bacteriophages; 3) small vesicles of DODAB prepared by sonication; 4) large vesicles of DODAB prepared by heating (56 ºC/30 minutes) or by chloroform vaporization. The interaction between 2\'deoxyadenosine 5\'-monophosphate (DMP) and cationic liposomes made up of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) in water is described. At maximal adsorption, the molar ratio DODAB/DMP is 2:1 and electrophoretic mobility for the liposomes attains a minimum at a positive value. At 5 mM ionic strength, maximal DMP adsorption on the liposome becomes close to zero, demonstrating that the electrostatic attraction essentially drives the DODAB/DMP complexation. Over the millimolar range of DMP concentrations (0.4-1.5 mM), upon nucleotide addition, turbidity of the liposome dispersion (0.08 mM DODAB) steeply increases as a function of time in contrast with the much smaller flocculation rates upon NaCl addition over a much higher range of NaCl concentrations (40-120 mM). The nucleotide behaves as a hydrophobic anion with an affinity for the membrane that is much higher than that exhibited by a simple anion as chloride. DMP-induced rupture of liposomes containing [14C]sacarose was evaluated from dialysis of DMP/liposomes mixtures. In water, DMP-induced leakage of radioactive liposomal contents suggests that the DMP/bilayer interaction is not superficial. Although the interaction preserves the positive liposome charge, it doesn\'t preserve its integrity. At maximal adsorption, DMP insertion in the cationic bilayer is the most reasonable explanation for the remaining positive charge on the vesicle, the 2:1 DODAB : DMP molar ratio, and leakage of internal contents from the liposome. The DODAB/DNA interaction is also driven by the electrostatic attraction between DNA and bilayer. Probes located on DNA or in the bilayer are displaced from their DNA or bilayer sites. Under conditions of DODAB excess, at maximal DODAB adsorption on DNA, there are ca. 70 DODAB molecules adsorbed per nucleotide on DNA, a molar proportion (MP) that does not depend on DNA type. The DODAB/DNA interaction led to formation of globules as visualized from dark-field optical microscopy and to occurrence of a linear dependence between turbidity for the mixture and 1/λ2, where λ is the wavelength of incident light. At maximal DODAB adsorption, the formation of DODAB/DNA globular complexes causes loss of doublestranded DNA hypochromism as detected from temperature effects on DNA absorbance at 260 nm in the presence or absence of DODAB. In summary, liposome loses its integrity and DNA loses its double helix becoming single-stranded. The hydrophobic attraction between nitrogenous bases on DNA and hydrocarbon chains on liposome bilayers plays an important role in determining structure of the complex.

Uma série de porfirinas meso-substituídas tetracatiônicas foi sintetizada e caracterizada, com o objetivo de estudar o papel da anfifilicidade e a presença de zinco em propriedades que podem influenciar na eficácia dos mesmos como FSs na terapia fotodinâmica. Observamos que as propriedades fotofísicas dos compostos são semelhantes (máximos de absorção na mesma região, red. quantico fl0,02; rend. quantico ox. singlete ~0.8). O aumento na lipofilicidade e a presença de zinco no centro do anel porfirínico aumentam a incorporação dos FSs em vesículas e células, uma vez que a presença de zinco possibilita a coordenação pelos grupos fosfato dos fosfolipídeos (os resultados os estudos das monocamadas de Langmuir e dos filmes de Langmuir-Blodgett corroboram com esta afirmação). A incorporação em mitocôndrias é também dependente da lipofilicidade do FS e é influenciada pelo potencial eletroquímico de membrana. A presença do zinco mostrou diminuir a incorporação em mitocôndrias isoladas e em mitocôndrias nas células HeLa, devido às características particulares da membrana mitocondrial interna. A fototoxicidade aumenta proporcionalmente ao aumento da eficiência da incorporação em membranas, que é atribuída às interações favoráveis entre os FSs e as membranas, permitindo a fotooxidação mais eficiente das mesmas. Para esta série de compostos, a eficiência fotodinâmica é diretamente proporcional à ligação em membranas e incorporação em células, mas não está totalmente relacionada ao acúmulo seletivo em mitocôndrias. Os resultados preliminares de permeação e retenção cutâneos mostram que apesar destes FSs apresentarem baixa penetração e retenção na pele, quando adequadamente formuladas passam a apresentar penetração e retenção cutâneas adequadas de maneira que poderiam ser utilizados na TFD tópica no tratamento de câncer de pele. / A series of photosensitizers (PS), which are meso-substituted tetra-cationic porphyrins, was synthesized and characterized in order to study the role of amphiphilicity and zinc insertion in PDT efficacy. The photophysical properties of all compounds are quite similar (absorption maxima in the same region of the spectra, f 0.02; ~0.8). An increase in lipophilicity and the presence of zinc in the porphyrin ring result in higher vesicle and cell uptake, because zinc can be complexed by the phosphate groups of the phospholipids. The results from the study of Langmuir monolayers and Langmuir-Blodgett mixed films corroborate this affirmation. Binding in mitochondria is dependent on the PS lipophilicity and on the electrochemical membrane potential. Zinc insertion was also shown to decrease the interaction with isolated mitochondria and with the mitochondria of HeLa cells, an effect that has been explained by the particular characteristics of the mitochondrial internal membrane. Phototoxicity was shown to increase proportionally with membrane binding efficiency, which is attributed to favorable membrane interactions between FSs and membranes, which allow for more efficient membrane photooxidation. For this series of compounds, photodynamic efficiency is directly proportional to membrane binding and cell uptake, but it is not totally related to mitochondrial targeting. Preliminary results of skin permeation and retention show that besides presenting low permeation and retention when suitably formulated, FSs can cross the EC barrier and accumulate in deeper regions, thus being applicable to topical PDT in the treatment of skin cancer.

Introdução: A tuberculose é uma infecção curável causada pelo Mycobacterium tuberculosis. Requer tratamento prolongado e a combinação de vários fármacos implicando em efeitos colaterais que podem levar pacientes ao abandono do tratamento. Formulações de droga de liberação controlada como nanopartículas, nanoemulsões ou lipossomos têm tido sucesso contra doenças infecciosas. Em especial, brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) disperso em água pode formar lipossomos ou vesículas grandes (LV) ou fragmentos de bicamada (BF) que podem carrear drogas hidrofóbicas ou hidrofílicas e ademais, podem atuar como microbicidas. Objetivos: determinar atividade do DODAB contra Mycobacterium tuberculosis e M. smegmatis tanto isoladamente como em combinação com duas drogas tuberculostáticas, rifampicina (RIF) e isoniazida (ISO); determinar a incorporação de RIF e ISO em dispersões de DODAB. Material e Métodos: Dispersões de DODAB foram obtidas por vortexação (LV) ou sonicação (BF) e sua interação com as drogas foi avaliada por espectros óticos das drogas, espalhamento de luz dinâmico para medida de distribuição de tamanhos e potencial-zeta e diálise para determinação de incorporação dos fármacos em DODAB LV ou BF. Viabilidade de M. smegmatis ou M. tuberculosis foi determinada por contagem de viáveis em função de concentração de DODAB. Combinações DODAB/droga contra micobactérias foram avaliadas por determinação de concentração inibitória minima (CIM), em µg/ml. Resultados: DODAB mata M. smegmatis a partir de 4 µM de concentração e 1 h de interação e M. tuberculosis, em 100 µM e 120 h de interação. ISO resultou permeável através da bicamada de DODAB em contraste com RIF que adsorveu irreversivelmente nas bicamadas, resultando em 75% de incorporação com 0.1 e 2 mM de droga e DODAB, respectivamente. CIM de RIF contra M. smegmatis foi 32 e, em combinação com 2 de DODAB caiu para 2. Para M. tuberculosis CIM de 0,015 caiu para 0,007 em combinação com 4 DODAB. A combinação foi sinérgica contra M. smegmatis e de ação independente contra M. tuberculosis. / Introduction: Tuberculosis is potentially curable but remains a serious public health problem with large numbers of infected people in several countries. The long time that the patient should receive medication, associated with a large number of adverse effects often cause treatment failure. Nanoparticles, liposomes and emulsions have been used successfully in antibacterial therapy. In particular, dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayers in form of bilayer fragments (BF) or vesicles (LV) provided adequate environment for solubilization and stabilization of several drugs with an additional advantage: they acted as antimicrobial agents themselves. Objectives: investigation of DODAB bactericidal activity against mycobacteria, determination of entrapment efficiency for rifampicin (RIF) and isoniazid (ISO) in DODAB dispersions and determination of the DODAB/drug activity against Mycobacterium smegmatis and tuberculosis. Material and Methods: DODAB dispersions were obtained by sonication of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) synthetic lipid (BF)or by vortexing (LV) the lipid powder in aqueous solution. The physic-chemical characteristics of drugs in DODAB dispersions were determined from optical spectra and dynamic light scattering for evaluating size distribution and zeta-potentials. Drug incorporation in DODAB dispersions was determined from dialysis. Cell viability was determined from plating and colony forming unities (CFU) counting as a function of [DODAB]. Minimal inhibitory concentration (MIC) was obtained for drug or DODAB/drug combinations. Results: DODAB killed M. smegmatis and tuberculosis from 4¨µM (1 h interaction) and 100 µM (120 h interaction), respectively. Rifampicin drug particles above its solubilization limit could be solubilized by BF at 0.5 mM lipid. LV was leaky to ISO whereas RIF could be incorporated in BF or LV bilayer at high percentiles (0.1 mM RIF in 2 mM DODAB BF or LV). MIC for combination DODAB/RIF was 2/2 or 4/0.007 µg/mL whereas synergism index was 0.5 or 1.0 against M. smegmatis or M. tuberculosis, respectively. DODAB and RIF acted synergistically when tested against M. smegmatis.

Foram investigadas através da técnica de absorção eletrônica Uv-Vis e emissão de fluorescência a interação entre uma série de porfirinas e zinco-porfirinas com o polímero de eumelanina sintética obtida pela auto-oxidação da L-DOPA (dihidroxi-fenilalanina). Ocorre a formação de dois complexos na interação entre as porfirinas catiônicas e a eumelanina. Um complexo mais fraco em concentrações mais baixas e intermediárias de eumelanina, e um complexo mais forte em concentrações maiores. Estes complexos podem ser observados pelas variações obtidas nos espectros de absorção em função da concentração da melanina. A eumelanina suprime eficientemente a fluorescência das porfirinas catiônicas, em um processo de supressão por esfera de ação. Este processo ocorre particularmente para os complexos fracos entre a porfirina e a eumelanina, podendo ser inferido pela natureza de polieletrólito da eumelanina que deve apresentar uma ampla superfície de contato carregada negativamente, facilitando a orientação das porfirinas em uma disposição planar em relação ao polímero. A determinação das constantes de supressão estáticas aparentes (KEA) mostra que os substituintes alquílicos influem consideravelmente na formação destes complexos com a eumelanina. As diferentes interações são devidas aos fatores estruturais tais como dimensão da porfirina, polarização dos substituintes e formação de interações de natureza hidrofóbica. As zinco-porfirinas são de forma geral menos suprimidas que as bases livres. Este comportamento pode ser uma evidencia da aproximação planar em relação ao polímero da melanina, uma vez que zinco porfirinas apresentam moléculas de água ligadas axialmente, logo estas moléculas coordenadas axialmente impediriam uma aproximação mais efetiva. Foi realizado um estudo da formação de filmes baseados na técnica de auto-montagem eletrostática entre as porfirinas e a melanina utilizando como substrato o vidro. Observa-se que a adsorção das porfirinas em vidro é diferenciada sendo a TBzPyP a base livre que apresenta a maior adsorção. Pelos espectros de emissão dos filmes de porfirina em vidro foi possível verificar que alguns derivados interagem com uma participação mais efetiva dos piridínios que outros em que a interação é menos direcionada. Nos filmes porfirina melanina também é observada a supressão de fluorescência da porfirina. A diferença na magnitude de supressão nos filmes sugere que estes derivados possam ser utilizados em sistemas de diagnóstico relacionados à detecção de tumores melanóticos. Em um estudo paralelo, foram investigadas as propriedades de fotoisomerização de grupos azobenzênicos coordenados axialmente a uma ftalocianina de Silício(IV). Este sistema apresenta fotoisomerização E-Z e isomerização térmica e sensibilizada para o processo Z-E. As conversões E-Z e Z-E seguem uma cinética de primeira ordem, sendo o processo térmico Z-E cerca de dez vezes mais lento que o fotoquímico E-Z. A intensidade de fluorescência da ftalocianina é dependente do estado de isomerização dos grupos axiais, sendo que a forma E apresenta maior emissão de fluorescência que a forma Z. Portanto este sistema se constitui em um dispositivo molecular do tipo “on-off", onde a intensidade de fluorescência pode ser controlada por um estímulo externo, no caso o comprimento de onda de excitação para a reação E-Z direta ou Z-E sensibilizada. / In this work we have investigated the interaction between a series of cationic porphyrins and zinc-porphyrins and the synthetic eumelanin polymer obtained by the auto-oxidation of L-DOPA (dihidroxy-phenylalanine) by means of UV-Vis and fluorescence emission techniques. Weak and strong porphyrin-melanin complexes are formed, and the evolution from weak to strong complexes can be monitored by the UV-Vis changes in the pophyrin spectra as the melanin concentration increases. The porphyrin fluorescence emission is quenched efficiently by eumelanin in a “quenching sphere of action" mechanism. This quenching sphere of action process is mainly observed for the weak complexes, and can be rationalized considering the polyelectrolyte nature of the eumelanin polymer which provides a broad contact area coated negatively, that enables a planar approximation of the porphyrins. The apparent static quenching constants (KEA) show that the nature of the alkyl substiutents markedly influences the complex formation. Total porphyrin size, different polarization induced by substituents and specific hydrophobic interactions are probably responsible for the different porphyrin – melanin association, which in turn reflects in the quenching properties of each particular porphyrin - melanin complex. The corresponding Zinc-porphyrins are less efficiently quenched by eumelanin, probably due the fact this molecules are axially coordinated by a water molecule, precluding a more close approximation between zinc-porphyrin and the eumelanin polymer. Electrostatically self-assembled films of porphyrins and eumelanin on glass have been studied. Different porphyrin adsorption on glass were observed, and TBzPyP derivative shown the highest adsorption in the investigated porphyrin series. Fluorescence emission suggests different interaction properties of the adsorbed pophyrin on glass, with specific pyridinium participation for some porphyrin derivatives. Fluorescence quenching of the porphyrins is observed in porphyrin – melanin films. The differences observed in the quenching for each derivative suggest a possible application of these compounds for diagnostic procedures related to melanotic tumors. In a complementary study, have been investigated the photoisomerization properties of a Si(IV)-phthalocyanine axially coordinated by azobenzene groups. Photochemical E-Z and thermal and sensitized Z-E isomerization processes were observed. Both E-Z photochemical and Z-E thermal follow first-order kinetics. Z-E process as expected is considerably slower than E-Z. The pthalocyanine emission is dependent on the isomerization state of the apendent azobenze groups, and the E form is more emissive than the Z form. This system can be considered a molecular device since the emission properties of the phthalocyanine moiety can be modulated by the isomerization state of the axially coordinated azoarenes, creating an on-off (E-Z states) fluorescence signal, and differently from other reported systems the recovery of the initial state does not depend only on the rate of the thermal reaction, since it can be controlled by a sensitized mechanism. This system seems promising taking into account the stability of the axially coordinated moieties, the greater versatility in the achievement of the desired isomerization state and the broad spectral region considering both direct and sensitized excitation.

Introdução: A tuberculose é uma infecção curável causada pelo Mycobacterium tuberculosis. Requer tratamento prolongado e a combinação de vários fármacos implicando em efeitos colaterais que podem levar pacientes ao abandono do tratamento. Formulações de droga de liberação controlada como nanopartículas, nanoemulsões ou lipossomos têm tido sucesso contra doenças infecciosas. Em especial, brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) disperso em água pode formar lipossomos ou vesículas grandes (LV) ou fragmentos de bicamada (BF) que podem carrear drogas hidrofóbicas ou hidrofílicas e ademais, podem atuar como microbicidas. Objetivos: determinar atividade do DODAB contra Mycobacterium tuberculosis e M. smegmatis tanto isoladamente como em combinação com duas drogas tuberculostáticas, rifampicina (RIF) e isoniazida (ISO); determinar a incorporação de RIF e ISO em dispersões de DODAB. Material e Métodos: Dispersões de DODAB foram obtidas por vortexação (LV) ou sonicação (BF) e sua interação com as drogas foi avaliada por espectros óticos das drogas, espalhamento de luz dinâmico para medida de distribuição de tamanhos e potencial-zeta e diálise para determinação de incorporação dos fármacos em DODAB LV ou BF. Viabilidade de M. smegmatis ou M. tuberculosis foi determinada por contagem de viáveis em função de concentração de DODAB. Combinações DODAB/droga contra micobactérias foram avaliadas por determinação de concentração inibitória minima (CIM), em µg/ml. Resultados: DODAB mata M. smegmatis a partir de 4 µM de concentração e 1 h de interação e M. tuberculosis, em 100 µM e 120 h de interação. ISO resultou permeável através da bicamada de DODAB em contraste com RIF que adsorveu irreversivelmente nas bicamadas, resultando em 75% de incorporação com 0.1 e 2 mM de droga e DODAB, respectivamente. CIM de RIF contra M. smegmatis foi 32 e, em combinação com 2 de DODAB caiu para 2. Para M. tuberculosis CIM de 0,015 caiu para 0,007 em combinação com 4 DODAB. A combinação foi sinérgica contra M. smegmatis e de ação independente contra M. tuberculosis. / Introduction: Tuberculosis is potentially curable but remains a serious public health problem with large numbers of infected people in several countries. The long time that the patient should receive medication, associated with a large number of adverse effects often cause treatment failure. Nanoparticles, liposomes and emulsions have been used successfully in antibacterial therapy. In particular, dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayers in form of bilayer fragments (BF) or vesicles (LV) provided adequate environment for solubilization and stabilization of several drugs with an additional advantage: they acted as antimicrobial agents themselves. Objectives: investigation of DODAB bactericidal activity against mycobacteria, determination of entrapment efficiency for rifampicin (RIF) and isoniazid (ISO) in DODAB dispersions and determination of the DODAB/drug activity against Mycobacterium smegmatis and tuberculosis. Material and Methods: DODAB dispersions were obtained by sonication of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) synthetic lipid (BF)or by vortexing (LV) the lipid powder in aqueous solution. The physic-chemical characteristics of drugs in DODAB dispersions were determined from optical spectra and dynamic light scattering for evaluating size distribution and zeta-potentials. Drug incorporation in DODAB dispersions was determined from dialysis. Cell viability was determined from plating and colony forming unities (CFU) counting as a function of [DODAB]. Minimal inhibitory concentration (MIC) was obtained for drug or DODAB/drug combinations. Results: DODAB killed M. smegmatis and tuberculosis from 4¨µM (1 h interaction) and 100 µM (120 h interaction), respectively. Rifampicin drug particles above its solubilization limit could be solubilized by BF at 0.5 mM lipid. LV was leaky to ISO whereas RIF could be incorporated in BF or LV bilayer at high percentiles (0.1 mM RIF in 2 mM DODAB BF or LV). MIC for combination DODAB/RIF was 2/2 or 4/0.007 µg/mL whereas synergism index was 0.5 or 1.0 against M. smegmatis or M. tuberculosis, respectively. DODAB and RIF acted synergistically when tested against M. smegmatis.