In the last years, the interest by the bioactive peptides Spirulina sp. (Arthrospira) is increasing, because of its Generally Regarded as Safe (GRAS) status, and their potential health benefits. These peptides can be used in different functional foods, for medical purposes, cosmetic and nutraceuticals, due to biological properties such as antihypertensive, antioxidative, anti-hyaluronidase and others. In the present investigation, Spirulina maxima were produced through of three hydrolyses process. After, the peptides fractions were purified through tangential filtration (membrane of 2 μM and 10kDa), and the fragments obtained below 10 kDa were partially characterized and determinate their antioxidant (radical scavenging, iron-chelating), antimicrobial, anti-inflammatory, and anti- collagenase. The peptide fraction obtained from the first hydrolyzed (PHA) presented antioxidant activity by capturing the DPPH radicals with a value of IC50 21.25 μg/ml and ABTS with IC50 9.5 μg/ml and TEAC 465.7 Trolox μM/μg sample, iron-chelating showed inhibition of 97.3% and IC50 6.99 μg/ml. Meanwhile, the peptide fraction obtained from the second hydrolyzed (PHP) presented antimicrobial activity with the half maximal inhibitory concentration (IC50) and the minimum bactericidal concentration (MBC) 0.34 mg/ml and 0.63 mg/ml (Bacillus subtilis), IC50 and MBC 0.62 mg/ml and 0.63 mg/ml (Staphylococcus aureus), IC50 and MBC 0.99 mg/ml and 1.25 mg/ml (Salmonella typhi), IC50 and MBC 0.94 mg/ml 1.25 mg/ml (Escherichia coli). The peptide fraction obtained from the two enzymes (PHS) showed antioxidant activity by capturing the DPPH radicals with a value of IC50 17.93 μg/ml and ABTS with IC50 8.6 μg/ml and TEAC 540.7 Trolox μM/μg sample, anti-inflammatory with inhibition of 39% and IC50 0.92 mg/ml, and anti-collagenase with inhibition 92.5% and IC50 32.49 μg/ml. The results indicated that protein isolate from Spirulina maxima can be a source for obtaining of peptides fractions (PHA, PHP and PHS) with activity antioxidants, iron-chelating, antimicrobial, anti-inflammatories and anti-collagenase. / Nos últimos anos o interesse pelos peptídeos bioativos de Spirulina sp. (Arthrospira) tem aumentado enormemente devido a seu estado Geralmente reconhecido como seguro (GRAS) e seus potenciais benefícios para a saúde. Essa microalga pode ser utilizada em diferentes alimentos funcionais, para fins médicos, cosméticos e nutracêuticos devido às suas propriedades biológicas como anti-hipertensivas, antioxidantes, anti-hialuronidase e outras. No presente trabalho de investigação, as fracções de peptídeos de Spirulina maxima foram produzidas através de três processos diferentes de hidrólises, utilizando duas proteases diferentes. Em seguida os extratos foram submetidos a um processo de purificação pelo método de filtração tangencial (membranas de 2 μM e 10 kDa), e os fragmentos obtidos no permeado de 10 kDa foram parcialmente caracterizados e avaliadas suas capacidades antioxidantes (sequestro de radicais, atividade quelante de ferro, antimicrobiana, anti-inflamatória e anticolagenase. Fração de peptídeos obtido do primeiro hidrolisado (PHA) apresentou atividade antioxidante capturando aos radicais DPPH com um valor de IC50 21,25 μg/ml e ABTS com IC50 9,5 μg/ml e TEAC 465,7 Trolox μM/μg de amostra, e atividade quelante mostrou uma inibição de 97,3% e um IC50 6,99 μg/ml. Fração de peptídeos obtido do segundo hidrolisado (PHP) apresentou atividade antimicrobiana com concentração inibitória media (IC50) e concentração bactericida mínima (CBM) de 0,34 e 0,63 mg/ml (Bacillus subtilis), IC50 e CBM 0,62 e 0,63 mg/ml (Staphylococcus aureus), IC50 e CBM 0,99 e 1,25 mg/ml (Salmonella typhi), IC50 e CBM 0,94 e 1,25 mg/ml (Escherichia coli). Fração de peptídeos obtido das duas enzimas (PHS) apresentou atividade antioxidante capturando aos radicais DPPH com um valor de IC50 17,93 μg/ml e ABTS com IC50 8,6 μg/ml e TEAC 540,7 Trolox μM/μg de amostra, anti-inflamatória com inibição da enzima hialuronidase 39% e IC50 0,92 mg/ml, e anticolagenase com uma inibição 92,5% e IC50 32.49 μg/ml. Os resultados permitem concluir que isolado proteico de Spirulina pode ser uma fonte para obtenção de extratos peptídicos (PHA, PHP e PHS) com atividade antioxidante, quelante, antimicrobiana, anti-inflamatória, anticolagenase.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francieli Kanumfre.pdf: 1078833 bytes, checksum: 7d3781e5bfb4cfe4fb4ec9e73497dfa7 (MD5) Previous issue date: 2010-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The phytic acid, a component of naturally occurring seeds, has a high chelating potential and depends on the pH can interact with metal ions that act as cofactors of several enzymes,interfering with essential metabolic processes. Phytic acid has antioxidant functions due to the formation of iron chelates, by suppressing the oxidative reactions catalyzed by this metal,which implies in a pronounced antioxidant function in the preservation of seeds. The price of pure phytic acid is very high, thus, techniques for extraction and purification can be improved to obtain the phytic acid with high purity degree. The purpose of this study consisted in to extract the phytic acid from pumpkin, watermelon, melon and papaya seeds, purify and characterize it by means of analytical techniques, to evaluate their chelating ability against the metal ion Fe (III), and investigate their antioxidant potential for possible use as a safe additive in food industry. Phytic acid was extracted in acid middle and mild conditions. For purification, was used a weak anion exchange resin, free base, and phytic acid elution was performed with a solution of hydrochloric acid 0.70 mol L-1. The solutions obtained had a purity of about 34 % compared to phytic acid solutions commercially available, and pumpkin seeds showed the highest content of phytic acid, 2.6325 (± 0.1994) g/100 g, dry matter. The phosphorus content in the different samples was similar and close to the amount of phosphorus found in the standard through the analytical curve. The thin-layer chromatography revealed that the extraction and purification procedures did not release phosphate from phytic acid molecule, as the inositol hexaphosphate was the main component obtained from different seeds. The data obtained from infrared and potentiometric studies revealed that phytic acid samples showed purity degree relatively high. The spectroscopic studies on UV-Vis showed that the phytic acid-Fe (III) complex, dodecassodium salt, presented an absorption band relating on the electron transfer from ligand to metal. The spectra for the phytic acid-Fe (III) complexes, obtained from seeds were similar, with high values of binding energy, suggesting that the interaction between phytic acid and the metal ion was effective. The phytic acid acts as a secondary antioxidant, thus it has not responded to trials of FRAP and DPPH, however,as evidenced by UV-Vis studies, phytic acid has a pronounced antioxidant function in preserving food due to the formation of stable chelates with Fe (III). / ácido fítico, componente de ocorrência natural em sementes, possui elevado potencial quelante e a depender do pH pode interagir com íons metálicos que atuam como co-fatores de diversas enzimas, interferindo em processos metabólicos essenciais. O ácido fítico possui funções antioxidantes em virtude da formação de quelatos com ferro, suprimindo as reações oxidativas catalisadas por este metal, o que implica em uma pronunciada função antioxidante na preservação de sementes. O custo do ácido fítico puro é muito elevado, desta forma,técnicas de extração e purificação podem ser melhoradas para obtenção do ácido fítico com elevado grau de pureza. O objetivo deste trabalho consistiu em extrair o ácido fítico de sementes de abóbora, melancia, melão e mamão, purificá-lo e caracterizá-lo por meio de técnicas analíticas, avaliar sua habilidade quelante frente ao íon metálico Fe (III), e investigar seu potencial antioxidante para possível utilização como aditivo seguro na indústria de alimentos. O ácido fítico foi extraído em meio ácido e em condições brandas. Para a purificação, foi utilizada uma resina de troca aniônica fraca, livre de base, e a eluição do ácido fítico foi realizada com uma solução de ácido clorídrico 0,70 mol L-1. As soluções obtidas apresentaram pureza de aproximadamente 34 %, comparável às soluções de ácido fítico disponíveis comercialmente, e as sementes de abóbora apresentaram o maior conteúdo de ácido fítico, 2,6325 (± 0,1994) g/ 100 g, base seca. Os conteúdos de fósforo para as diferentes amostras foram semelhantes entre si e próximos à quantidade de fósforo encontrada para o padrão através da curva analítica. A cromatografia em camada delgada revelou que os procedimentos de extração e purificação não liberaram fosfato da molécula de ácido fítico,pois o hexafosfato de inositol foi o principal componente obtido a partir das diferentes sementes. Os dados obtidos dos estudos de infravermelho e potenciométricos revelaram que as amostras de ácido fítico encontraram-se com grau de pureza relativamente elevado. Os estudos espectroscópicos no UV-Vis mostraram que o complexo ácido fítico-Fe (III), sal de dodecassódio apresentou uma banda de absorção referente à transferência de elétrons do ligante para o metal. Os espectros para os complexos ácido fítico-Fe (III), obtidos das sementes foram semelhantes, com elevados valores de energia de ligação, que sugerem que a interação entre o ácido fítico e o íon metálico foi efetiva. O ácido fítico atua como um antioxidante secundário, assim não respondeu aos ensaios de FRAP e DPPH, contudo, como evidenciado pelos estudos UV-Vis, o ácido fítico possui uma pronunciada função antioxidante na preservação de alimentos devido à formação de quelatos estáveis com Fe (III).

Le 1,4,7-triazacyclononane (tacn) fait partie de la famille des polyazamacrocycles et a la faculté, lorsqu’il est N-fonctionnalisé par des groupements coordinants adéquats, de former des complexes de coordination stables thermodynamiquement et inertes cinétiquement avec les métaux de transition. C’est pourquoi les dérivés du tacn trouvent de nombreuses applications dans de nombreux domaines, par exemple celui de l’imagerie médicale. Notre équipe a développé des ligands N-fonctionnalisés par des groupements picolinate et méthylpyridine pour des applications en imagerie TEP et IRM.Le premier travail de cette thèse porte sur l’élaboration de nouvelles sondes bimodales TEP-imagerie optique et IRM-imagerie optique à motifs issus de tacn-picolinate décrits au laboratoire.Une seconde partie est axée sur la synthèse de nouveaux chélates du Cu(II) à base de tacn portant des bras méthylthiazole pour une potentielle application en imagerie TEP. Les complexes de Cu(II) correspondant ont été étudiés par différentes méthodes analytiques et spectroscopiques afin de juger leurs stabilités thermodynamiques et leurs inerties cinétiques.Les chélatants répondant aux critères imposés par le milieu biologique ont été sélectionnés pour une application en imagerie TEP dans le cadre du cancer de la prostate. Des analogues bifonctionnels ont ainsi été élaborés afin de les incorporer dans des radiopharmaceutiques radiomarqués au cuivre-64. / The 1,4,7-triazacyclononane (tacn) is part of the family of polyazamacrocycles, and has the faculty, when appropriately N-functionalized with coordination pendants, to form thermodynamically stable and kinetically inert coordination complexes with transition metals. Thanks to their properties tacn derivatives can be found in numerous applications such as medical imaging. Our group has developed some ligands N-functionalized with picolinate and picolyl pendants for an application in PET imaging and MRI.The first part of this thesis is focused on the development of a new class of bimodal PET-optical imaging and MRI-optical imaging probes based on tacn-picolinate units described in the laboratory.The second part deals with the synthesis of new Cu(II) chelators based on tacn-methylthiazolyl units for a potential application in PET imaging. The corresponding Cu(II) complexes were studied by different analytical and spectroscopic methods in order to evaluate their thermodynamic stabilities and kinetic inertness.The chelators that fullfiled all the criterias imposed by the biological media were selected for an applicationPET imaging of prostate cancer. Some bifunctional analogues were elaborated so as to incorporate them in radiopharmaceuticals radiolabeled with copper-64.

Les polyazacycloalcanes sont largement utilisés pour l’élaboration de radiopharmaceutiques destinés à la médecine nucléaire. Ces structures, et plus particulièrement celles dérivées du cyclam, permettent une complexation idéale du cuivre et ainsi une application en imagerie TEP, avec l’utilisation du 64Cu, ou en radiothérapie grâce à l’isotope 67Cu. Le cyclam doit, en plus d’être N-fonctionnalisé par des bras coordinants, disposer d’une fonction supplémentaire permettant la bioconjugaison à une biomolécule pour un ciblage spécifique des cellules cancéreuses. Une première partie de cette thèse a porté sur la synthèse du cyclam monopicolinate C-fonctionnalisé par une fonction de bioconjugaison de type benzyle isothiocyanate. Cette synthèse, basée sur des travaux antérieurs du laboratoire, a nécessité la mise au point d’une méthode d’alkylation régiospécifique du cyclam C-fonctionnalisé par le biais de protections sélectives des atomes d’azote du macrocycle. Le ligand a ensuite été étudié in vitro et in vivo, par nos collaborateurs nantais du CRCINA, pour l’imagerie immuno-TEP du myélome multiple.La seconde partie de ce travail s’est consacrée à l’élaboration d’un dérivé polyfonctionnel du cyclam possédant deux fonctions permettant le ciblage des cellules tumorales. Ce composé a été synthétisé au sein du laboratoire brestois puis étudié, in vitro et in vivo, dans les locaux de la NECSA en Afrique duSud pour l’imagerie TEP du cancer du sein.Ces deux projets ont permis d’obtenir une preuve de concept en imagerie TEP ce qui confirme le potentieldes ligands dérivés de cyclam C-fonctionnalisés pour l’élaboration de radiopharmaceutiques à base de cuivre pour la médecine nucléaire. / Polyazacycloalkanes are wildly used in the conception of radiopharmaceuticals for nuclear medicine. These structures, and especially cyclam derivatives, provide ideal complexation properties of copper, which can be applied in nuclear medicine applications with the 64Cu isotope for PET imaging or with 67Cu for radiotherapy purpose. Cyclams derivatives have to be N-functionalized with coordinative arms, and moreover include an additional function especially introduced for the bioconjugation of a biomolecule in the aim to preferentially target cancer cells.The first project treated in this manuscript consisted of the synthesis of a monopicolinate cyclam C-functionalized with a benzyl isothiocyanate function for the bioconjugation. Based on precedent results obtained in the Lab, a regiospecific alkylation method has been developed for the synthesis of this ligand.This method implies the selective protection and deprotection of the macrocycle nitrogen atoms. This ligand, once obtained, has been studied in vitro and in vivo, by our collaborators of the CRCINA in Nantes, for multiple myeloma immuno-PET imaging.The second project of this work is dedicated to the conception of a radiopharmaceutical based on apolyfunctionnal cyclam which bear two different moieties allowing the targeting of cancer cells. This ligand has been synthesized in our Lab in Brest and studied, in vitro and in vivo, in the South African NECSA company for breast cancer PET imaging.These two projects were elaborated in the aim to obtain a proof of principle in PET imaging and to confirm the high potential of C-funcitonnalized cyclam derivatives for nuclear medicine applications.

Une nouvelle méthode de détection sans marquage des interactions biomoléculaires a été développée. Elle est basée sur la conception d’une couche sensible supportée innovante réalisée par la technique de Langmuir‐Blodgett. Cette couche est composée d'un lipide à tête polaire immobilisant un cation métallique divalent capable (i) de chélater une molécule possédant une affinité pour ce type de cation et (ii) de catalyser la réaction de chimiluminescence du luminol. L'intensité du signal chimiluminescent est modulée par la présence de biomolécules fixées en surface de la couche sensible, qui modifient l'environnement immédiat du cation métallique. La variation du signal chimiluminescent (issu de la catalyse par le cation immobilisé) a pu être quantifiée et corrélée à une gamme de concentration d’histamine et d’anticorps. Les potentialités de cette approche ont finalement été exploitées pour développer une puce de PMMA de type macropuce immobilisant la monocouche de lipides. / A new label‐free detection method for biomolecular interactions was developed. It is based on the development of an original sensitive layer performed with the Langmuir‐ Blodgett technique. This layer is composed of a lipid which immobilized a bivalent metallic cation on his polar head, able (i) to chelate a molecule which has an affinity for this cation and (ii) to catalyze the luminol chemiluminescent reaction. The chemiluminescent signal intensity is modulated by the presence of immobilized biomolecules on the sensitive layer surface, which modifies the immediate environmentof the metallic cation. The chemiluminescent signal variation (from catalysis by the metallic cation) has been quantified and correlated to a histamine and antibody concentration range. The potentialities of this approach have finally been employed to achieve a PMMA chip (macroarray type), immobilizing the lipid monolayer.

Zur selektiven Entfernung von Schwermetallen aus industriellen Abwässern und Prozesslösungen der metallverarbeitenden Industrie werden synthetische metallkomplexierende funktionelle Polymere – mit Iminodiessigsäure (IDE) als aktive Spezies – seit Jahren erfolgreich zur Eliminierung störender Kationen eingesetzt. Ständig steigende Anforderungen an die Qualität der aufzubereitenden Wässer verlangen nach leistungsfähigen Selektivaustauschern, die den Erhalt der Eigenschaften von Prozesslösungen (z. B. pH-Wert, Salzgehalt) ermöglichen. Ziel der Untersuchungen war es, die strukturellen Matrixeinflüsse auf Beladung, Kapazität, Selektivität und Kinetik durch Variation der Matrix und der experimentellen Bedingungen näher zu untersuchen. Auf Basis einer monodispersen Erstsubstitution eines Styren-Divinylbenzen-Copolymerisates wurde durch gezielten Einbau funktioneller Gruppen – Synthese mit differenziertem Substitutionsgrad (TK/N 1-2) – versucht, systematisch den Einfluss des Substitutionsgrades der Matrix auf die Eigenschaften der Ionenaustauscher zu analysieren. Methodisch geordnet wurden zunächst die Versuche nach dem Batch- und anschließend nach dem Säulenverfahren durchgeführt und parallel dazu die Matrix charakterisiert. Das Verhalten der funktionellen Ankergruppen in Abhängigkeit vom pH-Wert der Lösung (pH-Bereich 2 - 5) wurde untersucht, der optimale Anreicherungs-pH-Wert, die maximale Beladung (Kapazität) und Selektivität der unterschiedlich substituierten Proben für die Schwermetall-Ionen Cu, Zn, Ni, Cd, Pb und Co ermittelt. Den statischen Versuchen folgten dynamische Untersuchungen im Säulenverfahren. Ziel war die Ermittlung des Durchbruchverhaltens und der Durchbruchkapazität bei optimalem pH-Wert in Abhängigkeit vom Substitutionsgrad gegenüber den Einzelmetallionen (Cu, Ni, Zn) und ausgewählten Paaren (Cu/Ni, Cu/Zn, Ni/Zn). Alle Ionenaustauscher wurden ausschließlich in der Ca-Form eingesetzt. / Selective ion exchange offers a good solution for cleaning many waste streams. The aim of this study was to develop selective ion exchange materials for effective and economical applications in waste water treatment. The investigation of chelate resins is based on iminodiacetate with different secondary substitution (degree of substitution TK/N 1 - 2, from aminoacetic acid to iminodiacetate as functional group). As comparison the weak acid resin Lewatit TP 207 was used. The research focused on the application of selective ion exchange resins for waste effluents to ascertain the feasibility of a selective ion exchange process employing chelating cation exchangers for heavy metal removal. The metals of interest were copper (Cu), zinc (Zn), nickel (Ni), cobalt (Co), lead (Pb) and cadmium (Cd) and the resins appointed in the Ca-form. The batch operation was conducted to determine the equilibrium data and the operating resin capacity, one of the most important properties. The main equilibrium parameter affecting the ion exchange was the pH value (array 2-5). The best accumulation pH value was obtained using pH 5 for all metals. The only exception was lead with pH 3. After determining the viability of the different resins with batch systems, this study has focused on the column mode experiments. They were generated for the selected resins in the continuous ion exchange process which are essentially reserved for industrial applications. A practical application of the breakthrough curves is the determination of the breakthrough time which helps to find the best operating conditions.

Research strategies have been developed to characterize parameters in peripheral tissues that might easily be measured in humans as surrogate markers of damage, dysfunction or interactions involving neural targets of toxicants. Human platelets have been repeatedly suggested as an excellent model for various aspects of the synaptic apparatus and these cells have been shown to accumulate glutamate in a manner similar to that in as synaptosomal preparations. In fact, blood cells such as platelets are ideally suited for monitoring a chemical s neurotoxic effects because of their easy accessibility and because they share a number of functions similar to those of central nervous system neurons. The increasing number of chemicals present in the habitational and occupational environment elevates the risk of toxic human exposure. Heavy metals have become one of many contaminants found in our environment. These metals may react with free protein cysteine thiol groups, which are involved in the function of many enzymes, structural proteins and receptors. Organoselenium (diphenyl diselenide and ebselen) and organotellurium (diphenyl ditelluride) are known to disturb cellular functions by oxidizing -SH groups of biomolecules. Considering that -SH groups are important constituents of receptors and transporters, the effects of heavy metals (Hg2+, Pb2+and Cd2+) as well as diphenyl diselenide, diphenyl ditelluride and ebselen on glutamatergic system in human platelets were examined. The results clearly demonstrated that Hg2+, Cd2+ and Pb2+ inhibited [3H]-glutamate uptake in human platelets. Hg2+ inhibited [3H]-glutamate binding, while Cd2+ and Pb2+ stimulated [3H]-glutamate binding in human platelets. Heavy metals caused an increase on lipid peroxidation and reactive oxygen species measurement in platelets, suggesting that oxidative stress, at least in part, could be one of the mechanisms involved in heavy metals-induced neurotoxicity. The use of 2,3-dimercaptopropanol (BAL), a dithiol chelating agent therapeutically used for the treatment of heavy metals poisoning, was able to protect and restoring [3H]-glutamate binding against effects caused by Pb2+, Cd2+ and Hg2+. 2,3 dimercaptopropane-1-sulfonic acid (DMPS), another dithiol chelating agent, was able protecting and restoring against the effects caused by heavy metals in [3H]-glutamate binding in platelets. Similar results were obtained with ditiothreitol (DTT), a sulfhydryl agent commonly used as a -SH groups reductor. The dithiol agents alone did not alter [3H]-glutamate binding. In contrast, reduced glutathione (GSH), a monothiol reducing agent, inhibited [3H]-glutamate binding in all tested concentrations. In addition, this compound did not protect the effect caused by heavy metals. These results suggest that dithiol agents (BAL, DMPS and DTT) could act by chelating heavy metals or/and by reducing SH groups of glutamatergic receptors. Diphenyl diselenide and diphenyl ditelluride inhibited [3H]-glutamate binding, but ebselen did not alter this parameter. All organochalcogens tested inhibited [3H]-glutamate uptake in human platelets. The inhibition caused by organochalcogens in glutamatergic system, was not recovered by the addition of reducing agents (DTT and GSH), indicating that toxicological properties of these compounds an not exclusively related to oxidation of SH groups. Considering the results obtained, could be suggested that platelets to be a suitable biomarker for exposure by toxic compounds and represented a good model for investigated the mechanism involved in changes caused by these compounds. / Recentes pesquisas têm sido desenvolvidas para caracterizar biomarcadores em tecidos periféricos que possam ser utilizados em casos de dano, disfunção ou interações envolvendo alvos de agentes tóxicos. As plaquetas têm sido amplamente sugeridas como um excelente modelo do aparato sináptico e, ainda tem sido demonstrado que estas células acumulam glutamato de maneira similar a sinaptossomas de cérebro de ratos. De fato, as células sanguíneas são ideais para monitorar os efeitos neurotóxicos causados por agentes químicos, por serem de fácil acesso e devido a estas apresentarem funções similares às encontradas em neurônios do sistema nervoso central. O aumentado número de agentes químicos presentes no meio ambiente tem elevado o risco de intoxicação ocupacional. Os metais pesados são alguns dos principais contaminantes encontrados no meio ambiente. Estes metais podem interagir com grupos -SH, os quais são necessários para a função de muitas enzimas, proteínas estruturais e receptores. Os compostos de organoselênio (disseleneto de difenila e ebselen) e de organotelúrio (ditelureto de difenila) também foram alvo deste estudo, visto que também possuem a capacidade de oxidar grupos SH de moléculas biologicamente ativas. Assim como os metais pesados, os mecanismos pelos quais os organocalcogênios desencadeiam ações tóxicas não são bem descritos. Levando em consideração que grupos SH estão presentes em receptores e transportadores, investigou-se os efeitos dos metais pesados (Hg2+, Pb2+ e Cd2+), bem como do disseleneto de difenila, ditelureto de difenila e ebselen sobre o sistema glutamatérgico em plaquetas humanas. Os resultados obtidos demonstraram que o Hg2+, o Cd2+ e o Pb2+ inibem a captação de [3H]-glutamato em plaquetas. O Hg2+ inibiu a união específica de [3H]-glutamato, enquanto o Cd2+ e o Pb2+ estimularam a união específica de [3H]-glutamato em plaquetas. Os metais pesados testados causaram um aumento na peroxidação lipídica e nos níveis de espécies reativas de oxigênio em plaquetas, sugerindo que o estresse oxidativo, pelo menos em parte, pode estar envolvido na neurotoxicidade induzida por estes metais. O 2,3-dimercaptopropanol (BAL), um agente quelante ditiólico usado terapeuticamente no tratamento de intoxicações por metais pesados, foi capaz de proteger e restaurar os efeitos causados por Pb2+, Cd2+ e Hg2+ sobre a união específica de [3H]-glutamato. Outro agente quelante ditiólico testado, o ácido 2,3-dimercapto-1-propanosulfônico (DMPS), foi capaz de proteger e restaurar os efeitos causados pelos metais pesados sobre a união específica de [3H]-glutamato em plaquetas. Resultados similares foram obtidos com o ditiotreitol (DTT), um agente utilizado como redutor de grupos -SH. Os agentes ditiólicos sozinhos não alteraram a união específica de [3H]-glutamato. Em contraste, a glutationa reduzida (GSH), um agente redutor monotiol, causou inibição sobre a união específica de [3H]-glutamato em todas as concentrações testadas. Esse composto não foi capaz de proteger do efeito causado pelos metais. Esses resultados sugerem que os agentes ditiólicos (BAL, DMPS e DTT) podem atuar quelando os metais pesados e/ou como redutores de grupos SH dos receptores glutamatérgicos. O disseleneto de difenila e ditelureto de difenila inibiram a união específica de [3H]-glutamato, mas o ebselen não interferiu nesse parâmetro. Além disso, todos os organocalcogênios testados inibiram a captação de [3H]-glutamato em -plaquetas. A inibição causada por estes compostos sobre a captação e união específica de [3H]-glutamato, não foi revertida pela adição de agentes redutores (DTT e GSH), indicando que os efeitos tóxicos dos organocalcogênios não está exclusivamente relacionado com à oxidação de grupos SH. Considerando os resultados obtidos neste estudo, é possível sugerir que as plaquetas podem servir como marcadores periféricos em casos de exposição por agentes tóxicos e, ainda representam um bom modelo para investigar os mecanismos envolvidos nas alterações causadas por estes compostos.

Magister Scientiae - MSc (Physics) / Zinc oxide (ZnO) is a wide and direct semiconductor with a wurtzite crystal structure. Its multifunctionality as the ideal candidate in applications such as blue-UV light emitting diodes, transparent conducting oxide, selective gas sensor and efficient catalyst support among others, has attracted a significant interest worldwide. Nano-scaled ZnO has been synthesized in a plethora of shapes. A rich variety of physical and chemical methodologies have been used in the synthesis of undoped or doped ZnO. However, such methods either necessitate relatively high vacuum infrastructures, elevated temperatures, or the use of toxic reagents. The "green chemistry" synthesis of metal oxide nanoparticles which is based on using natural plant extract as an effective 'reducing agent' of metal precursor, has been reported to be a cleaner and environment-friendly alternative to the physical and chemical methods. The thesis is based on the synthesis and the main physical properties of pure ZnO nanoparticles synthesized by a completely green chemistry process using the natural extract of Aspalathus Linearis to bio-reduce the zinc acetate precursor. The obtained ZnO nanopowdered samples were annealed at different temperatures from 300 °C to 600 °C. The samples were characterized using Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive Spectroscopy, Transmission Electron Microscopy, X-ray Diffraction, Differential Scanning Calorimetry, Thermogravimetric Analysis and Fourier Transform Infrared. Highly pure quasi-spherical ZnO nanoparticles with an average crystallite size of 24.6 nm (at 300 °C), 27.2 nm (at 400 °C), 27.6 nm (at 500 °C), and 28.5 nm (at 600 °C) were found. The results also showed that the average crystallite size increased with an increase in annealing temperature. It was successfully demonstrated that the natural plant extract of Aspalathus Linearis can be used in the bio-reduction of zinc acetate dihydrate to prepare highly pure ZnO nanoparticles.

In this work we have studied the influence of chelating agents on the growth of Ñ-Fe2O3 nanoparticles obtained by coprecipitation method. The nanoparticles were characterized by structural and magnetization techniques. The nanoparticles were obtained from precursors prepared with different concentrations of chelating agents: sucrose and glycerin. To obtain nanoparticles, the precursors were submitted at temperatures between 200 and 400 -XC. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), small angles X-ray scattering (SAXS) and magnetization measurements. The XRD results allied to the Rietveld refinement confirm the formation of Ñ-Fe2O3 nanoparticles with average sizes from 4 to 70 nm. The TEM and XRD results indicate a preferential growth pronounced for the crystallographic plane (110) for the samples prepared with addition of 10 mmol/l of sucrose and glycerin. Furthermore, a more careful analysis performed on the data of XRD, SEM, TEM, SAXS and magnetization curves on the mode Zero-Field-Cooling and Field-Cooling (ZFC-FC) clearly show the dependence of the size, size distribution and shape nanoparticles as a function of the concentration of chelating agent. Preliminary results of TEM show that it was possible to grow iron oxide nanoparticles coated with carbon structures similar to the structures of onion-type fullerenes to depend on the synthesis conditions (type and concentration of chelating agent, and synthesis temperature). / Neste trabalho nos estudamos a influencia de agentes quelantes sobre o processo de crescimento de nanoparticulas de Ñ-Fe2O3 obtidas pelo metodo de co-precipitacao. Para tais estudos foram aplicadas tecnicas de caracterizacao estruturais e de magnetizacao. As nanoparticulas foram obtidas a partir de precursores preparados com diferentes concentracoes dos agentes quelantes: sacarose e glicerina. Para obtencao das nanoparticulas, estes precursores foram aquecidos em temperaturas entre 200 e 400-XC. As amostras foram caracterizadas atraves de difracao de raios X (DRX), microscopia eletronica de varredura (MEV), microscopia eletronica de transmissao (MET), espalhamento de raios X a baixos angulos (SAXS) e medidas de magnetizacao. Resultados de DRX aliados ao refinamento Rietveld confirmam a formacao das nanoparticulas de Ñ-Fe2O3 com tamanhos medios de 4 a 70nm. Esses resultados mostram tambem um aumento nos tamanhos das particulas com o aumento da temperatura de sintese e reducao na concentracao do agente quelante. Resultados de DRX e MET indicam um crescimento preferencial acentuado para o plano cristalografico (110) para as amostras de preparadas com a adicao de 10 mmol/l de sacarose e glicerina. Alem disso, uma analise mais cuidadosa realizada em DRX, MEV, MET, SAXS e dados de magnetizacao de curvas no modo Zero-Field-Cooling e Field-Cooling (ZFC-FC) mostram claramente a dependencia do tamanho, distribuicao do tamanho e a forma das nanoparticulas em funcao da concentracao do agente quelante. Resultados preliminares de MET mostram que foi possivel crescer nanoparticulas de oxido de ferro recobertas com estruturas de carbonos similares a estruturas de fulerenos do tipo casca de cebola, a depender das condicoes de sintese (tipo e concentracao de agente quelante, e a temperatura de sintese).

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-21T18:14:50Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-12-21T18:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Com a alta taxa de desertificação dos solos e a necessidade de irrigação constante dos plantios, existe a necessidade da criação de um polímero superabsorvente (SAP) com a característica de ser biodegradável. Observando o estágio tecnológico relacionado às atividades de pesquisa e desenvolvimento de SAPs no Brasil, foi utilizado o poli (álcool vinílico)/PVA e o amido de mandioca para a formação de hidrogéis a partir de blendas poliméricas. Assim, soluções aquosas desses polímeros foram reticuladas quimicamente, usando o glutaraldeído como agente reticulante e comparadas com amostras reticuladas por radiação gama, irradiadas a uma dose de 25 kgy. Os hidrogéis resultantes foram caracterizados por diversas técnicas analíticas como a fração gel, o intumescimento em água destilada, a espectroscopia de infravermelho com refletância total atenuada ATR (FT-IR), a termogravimetria (TG/DTG), a calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Observou-se uma maior reticulação nos hidrogéis reticulados com o glutaraldeído e em consequência um menor grau de intumescimento quando comparadas com as amostras que foram irradiadas. Com vias a produzir hidrogéis em uma escala industrial, misturas de PVA e amido foram processadas por extrusão reativa, mudando assim o processo de preparação de solução aquosa para misturas secas. Foram extrudadas amostras de PVA com diferentes pesos moleculares tais como o PVA 26-88, o PVA 40-88, o PVA 110-99 e o poli (ácido glioxílico vinílico)/PVGA, este último sintetizado a partir da modificação do PVA 110-99. Foi adicionado na mistura o ácido glioxílico no desenvolvimento do SAP por reticulação química nas amostras do PVA, por ter grupos carboxílicos que podem aumentar o intumescimento e também servir como agente reticulante. Também foram feitas formulações de extrusão sem o ácido glioxílico para serem usados como brancos. Adicionou-se nas misturas diversos agentes plastificantes como a glicerina e o polietilenoglicol (PEG 400) e as propriedades mecânicas foram estudadas. Foram desenvolvidas duas análises fatoriais de 23 para analisar as mudanças na reticulação das formulações. Os pellets foram caracterizados com as mesmas técnicas analíticas que os hidrogéis feitos em solução, adicionando-se análises de intumescimento e reversibilidade de intumescimento em diversos solventes como a água pura, a água da chuva, as soluções tampão de pH 3, pH 7 e pH 10, além de soro fisiológico, visando a aplicação em diferentes solos com diferentes pH e salinidades. Os testes de intumescimento em diferentes sais demonstraram a ter menor retenção de água quando comparada com água pura. Os testes de reversibilidade de intumescimento dos pellets mostraram que a maioria das formulações perde a sua capacidade de intumescimento máximo aos seis primeiros ciclos. Foi feita a compressão dos pellets para observar a flexibilidade dos mesmos, visando aplicações debaixo do solo. Realizou-se um estudo de biodegradação em terra ao longo de 120 dias, e estudou-se a relação direta com os valores da fração gel. Os resultados mostraram que os pellets menos reticulados intumesceram mais, enquanto as microscopias mostraram que essas amostras tinham uma morfologia mais porosa, o que contribuiu na melhora na retenção do líquido. Além disso, eram mais flexíveis e biodegradaram mais rápido, sendo extremamente viáveis para a aplicação na agricultura. Foi verificado que o PVA 40-88 apresentou os melhores valores de intumescimento em diferentes sais. Com o SAP obtido, foi constatado que a extrusão reativa é um método viável para a produção dos SAPs. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP