Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2018 / Através de ligantes mimeticamente projetados e íons metálicos, compostos de coordenação biomiméticos podem ser sintetizados e estudados, em um dos ramos crescentes da chamada química bioinorgância. Além disso, as pesquisas desenvolvidas para a chamada segunda esfera de coordenação vêm sendo cada vez mais relevantes, mostrando os efeitos, na maioria positivos, da catálise de sistemas miméticos quando utilizados compostos que apresentem esse diferencial. Desse modo, este trabalho mostra a síntese de 2 complexos binucleares com centro de Fe(III)/Zn(II): um contendo a unidade lateral da 1,2-etilenodiamina (CAE_FeZn), e outro que além da cadeia amínica, apresenta também o organometálico ferroceno (CAEF_FeZn), um composto em ascendência em diversos ramos de pesquisa, mostrando interessantes resultados em áreas como medicina e farmacologia, devido as suas propriedades estruturais. Utilizando-se de diversas técnicas de caracterização, sendo elas espectroscópicas, como por exemplo RMN, infravermelho, ESI-MS, UV-vis, ou eletroquímicas, como voltametria cíclica e voltametria de onda quadrada, os ligantes e complexos puderam ser caracterizados, mostrando concordância com as estruturas propostas para compostos semelhantes presentes na literatura. Ambos os complexos, pelos resultados obtidos pelas diversas técnicas de análise e comparações com a literatura, mostraram que a presença da cadeia amínica, e principalmente do ferroceno, quando atuando na segunda esfera de coordenação dos complexos, interagem de forma significativa com o centro metálico. Os complexos também foram testados hidroliticamente frente ao substrato modelo 2,4-BDNPP, mostrando aumento da eficiência catalítica com a adição da unidade ferroceno, corroborando o efeito positivo do organometálico quando atuando na segunda esfera de coordenação dos complexos biomiméticos, não dispensando futuros estudos mais aprofundados no tema, a fim de se avançar no entendimento de tais efeitos em processos de catálise através de compostos biomiméticos. / Abstract : In one of the fastest growing branches of bioinorganic chemistry, biomimetic coordination compound as can be synthesized and studied through mimetically designed ligands and metal ions. In addition, the research developed for the second coordination sphere has been increasingly relevant, showing the most positive effects of the catalysis of mimetic systems when using compounds that present this characteristic. Hence, this work shows the synthesis of two binuclear complexes with Fe(III)/Zn(II) center: one containing the side unit of 1,2-ethylenediamine (CAE_FeZn), and another that besides the amine chain, also presents the organometallic ferrocene (CAEF_FeZn), a compound which increasing importance in several branches of research, showing interesting results in areas such as medicine and pharmacology, due to its structural properties. Using several characterization techniques such as NMR, infrared and UV-Vis spectroscopy, ESI-MS, and electrochemical methods, such as cyclic and square wave voltammetry, the ligands and complexes could be characterized, showing agreement with the proposed structures for similar compounds present in the literature. Both complexes, due to there sults obtained by the different analysis techniques and comparisons with the literature, showed that the presence of the amine chain, and especially the ferrocene, when acting in the second coordination sphere of the complexes, interact in a significant way with the metallic center. The complexes were also hydrolytically tested against the 2,4-BDNPP substrate, showing increased catalytic efficiency with the addition of the ferrocene unit, corroborating the positive effect of organometallic when acting in the second coordination sphere of the biomimetic complexes, stimulating further and deeper studies in the subject, in order to advance the understanding of such effects in processes of catalysis through biomimetic compounds.

Orientador: Eduardo J. S. Vichi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T05:00:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gerbase_AnneliseEngel_D.pdf: 7888097 bytes, checksum: 3859813d21653daa7dcbae4c9b385907 (MD5) Previous issue date: 1994 / Doutorado

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-11Bitstream added on 2014-06-13T19:07:43Z : No. of bitstreams: 1 kohatsu_aan_me_arafcf.pdf: 1504236 bytes, checksum: 9c5b88c167195f46b5fed183a5266203 (MD5) / No momento há apenas dois fármacos disponíveis para o tratamento da doença de Chagas, nifurtimox e benzonidazol, ambos de ações limitadas. Assim, a compreensão dos mecanismos utilizados por T. cruzi para diminuir os efeitos citotóxicos de fármacos e a busca de potenciais moléculas para quimioterapia, bem como os alvos para elas, são de extrema importância. O aumento na produção de certas enzimas do metabolismo oxidativo seria responsável pela resistência das cepas do parasito ao benzonidazol (BZ). Tais enzimas são: triparedoxina peroxidase (mTcTXNPx) que catalisa a redução de peróxidos, superóxido dismutase (mTcSOD) que realiza a dismutação do ânion superóxido e old yellow enzyme (cTcOYE) que está envolvida na redução de substâncias tripanossomicidas, como naftoquinonas e compostos nitroheterocíclicos. Estudos demonstram que a atividade antimalarial da cloroquina foi aumentada com a adição de ferroceno. Neste trabalho, foram avaliadas as diferenças de suscetibilidade entre seis cepas de T. cruzi (Y, Bolívia, SI1, SIGR3, SI8 e QMII) em relação a três estruturas derivadas de diaminas do ferroceno e a expressão das proteínas antioxidativas. A substância AAC09 mostrou maior citotoxicidade, com CI50 de 2,21 μM para a cepa menos resistente (cepa Y) e 15,20 μM (cepa QMII) para a mais resistente, enquanto que para BZ foi 27,28 μM (cepa SI1) e 105,28 μM (cepa SIGR3), respectivamente. Após tratamento, a expressão das enzimas mTcTXNP (25,5 kDa) e cTcOYE (43 kDa) não aumentaram em cepas mais resistentes aos derivados de diaminas do ferroceno e BZ. Por outro lado, somente ocorreu aumento de expressão de mTcTXNPx na cepa Y tratada com BZ. Os resultados obtidos mostraram que cada cepa apresenta distinta suscetibilidade a um agente oxidativo e as cepas mais resistentes não aumentaram a expressão das... / At the moment there are only two drugs available for the treatment of Chagas disease, nifurtimox and benznidazole, both of use restricted. Understanding the mechanisms used by T. cruzi to reduce de cytotoxic effects of drugs and finding potential molecules for chemotherapy, as well as targets for them, are extremely important. Resistance to benznidazole (BZ) in T. cruzi strains may be caused by increased production of enzymes that act on oxidative metabolism. Such enzymes are: tryparedoxin peroxidase (mTcTXNPx), which catalyzes the reduction of peroxides, superoxide dismutase (mTcSOD), which performs the dismutation of superoxide anion and old yellow enzyme (cTcOYE), which is related to the reduction of trypanocidal substances, such as naphthoquinones and nitroheterocyclic compounds. Studies showed that the antimalarial activity of chloroquine was increased with the addition of ferroceno. Herein the susceptibilities in six T. cruzi strains (Y, Bolivia, SI1, SIGR3, SI8 and QMII) were analyzed in relation to three structures of ferrocene diamine derivatives and the expression of antioxidant proteins. The AAC09 substance showed higher cytotoxicity, with IC50 of 2.21 μM for the less resistant strain (Y strain) and 15.20 μM (QMII strain) for more resistant, whereas to BZ was 27.28 μM (strain SI1) and 105.28 μM (SIGR3), respectively. After treatment, the expression of the enzymes mTcTXNP (25.5 kDa) and cTcOYE (43 kDa) did not increase in more resistant strains to ferrocene diamine derivatives and BZ. However, there was increased expression of mTcTXNPx only in the Y strain treated with BZ. The results showed that each strain exhibited different susceptibility to oxidative agent and the most resistant strains did not enhance expression of these enzymes. Based on these findings, probably other mechanisms may be... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Regina Maria Barretto Cicarelli / Banca: João Aristeu da Rosa / Banca: Maurício Bacci Junior / Resumo: No momento há apenas dois fármacos disponíveis para o tratamento da doença de Chagas, nifurtimox e benzonidazol, ambos de ações limitadas. Assim, a compreensão dos mecanismos utilizados por T. cruzi para diminuir os efeitos citotóxicos de fármacos e a busca de potenciais moléculas para quimioterapia, bem como os alvos para elas, são de extrema importância. O aumento na produção de certas enzimas do metabolismo oxidativo seria responsável pela resistência das cepas do parasito ao benzonidazol (BZ). Tais enzimas são: triparedoxina peroxidase (mTcTXNPx) que catalisa a redução de peróxidos, superóxido dismutase (mTcSOD) que realiza a dismutação do ânion superóxido e old yellow enzyme (cTcOYE) que está envolvida na redução de substâncias tripanossomicidas, como naftoquinonas e compostos nitroheterocíclicos. Estudos demonstram que a atividade antimalarial da cloroquina foi aumentada com a adição de ferroceno. Neste trabalho, foram avaliadas as diferenças de suscetibilidade entre seis cepas de T. cruzi (Y, Bolívia, SI1, SIGR3, SI8 e QMII) em relação a três estruturas derivadas de diaminas do ferroceno e a expressão das proteínas antioxidativas. A substância AAC09 mostrou maior citotoxicidade, com CI50 de 2,21 μM para a cepa menos resistente (cepa Y) e 15,20 μM (cepa QMII) para a mais resistente, enquanto que para BZ foi 27,28 μM (cepa SI1) e 105,28 μM (cepa SIGR3), respectivamente. Após tratamento, a expressão das enzimas mTcTXNP (25,5 kDa) e cTcOYE (43 kDa) não aumentaram em cepas mais resistentes aos derivados de diaminas do ferroceno e BZ. Por outro lado, somente ocorreu aumento de expressão de mTcTXNPx na cepa Y tratada com BZ. Os resultados obtidos mostraram que cada cepa apresenta distinta suscetibilidade a um agente oxidativo e as cepas mais resistentes não aumentaram a expressão das... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: At the moment there are only two drugs available for the treatment of Chagas disease, nifurtimox and benznidazole, both of use restricted. Understanding the mechanisms used by T. cruzi to reduce de cytotoxic effects of drugs and finding potential molecules for chemotherapy, as well as targets for them, are extremely important. Resistance to benznidazole (BZ) in T. cruzi strains may be caused by increased production of enzymes that act on oxidative metabolism. Such enzymes are: tryparedoxin peroxidase (mTcTXNPx), which catalyzes the reduction of peroxides, superoxide dismutase (mTcSOD), which performs the dismutation of superoxide anion and old yellow enzyme (cTcOYE), which is related to the reduction of trypanocidal substances, such as naphthoquinones and nitroheterocyclic compounds. Studies showed that the antimalarial activity of chloroquine was increased with the addition of ferroceno. Herein the susceptibilities in six T. cruzi strains (Y, Bolivia, SI1, SIGR3, SI8 and QMII) were analyzed in relation to three structures of ferrocene diamine derivatives and the expression of antioxidant proteins. The AAC09 substance showed higher cytotoxicity, with IC50 of 2.21 μM for the less resistant strain (Y strain) and 15.20 μM (QMII strain) for more resistant, whereas to BZ was 27.28 μM (strain SI1) and 105.28 μM (SIGR3), respectively. After treatment, the expression of the enzymes mTcTXNP (25.5 kDa) and cTcOYE (43 kDa) did not increase in more resistant strains to ferrocene diamine derivatives and BZ. However, there was increased expression of mTcTXNPx only in the Y strain treated with BZ. The results showed that each strain exhibited different susceptibility to oxidative agent and the most resistant strains did not enhance expression of these enzymes. Based on these findings, probably other mechanisms may be... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Adelino Vieira de Godoy Netto / Coorientador: Adriano Bof de Oliveira / Banca: Marian Rosaly Davolos / Banca: Fillipe Vieira Rocha / Resumo: Compostos ciclometalados de paládio(II) vêm sendo sistematicamente investigados não somente pelas suas propriedades catalíticas e mesogênicas mas, também, pela sua potencial aplicação como metalofármacos. Os complexos ciclopaladados contendo ligantes fosfínicos são uma classe bastante estudada por apresentarem mecanismos de ação diferentes daqueles conhecidos pelos agentes antitumorais tradicionais de platina. Nesse sentido, o objetivo central desse trabalho é sintetizar compostos organometálicos de Pd(II) contendo ligante benzaldeído-oxima e 1,1'-bis(difenilfosfina)ferroceno a fim de investigar seu potencial biológico. Esses novos complexos serão caracterizados no estado sólido e em solução pelas técnicas de análise elementar (CHN), espectroscopia de absorção vibracional na região do infravermelho, difração de raios X em monocristal, espectroscopia de RMN em solução. Com a determinação das propriedades químicas e físicas desses novos complexos, os mesmos serão aplicados em ensaios de citotoxicidade in vitro com células MCF-7, A549 e MRC-5 a fim de avaliar seu potencial antineoplásico, além de ensaios bactericidas frente a bactérias gram positivas e gram negativas. / Abstract: Cyclometalated complexes of palladium(II) have been systematically investigated not only for their catalytic and mesogenic properties but for the application as metallopharmaceuticals as well. Cyclopalladated containing phosphinic ligands are a notable class with an alternative biological mechanism different from that in platinum compounds regarding the anticancer activity. With this in mind, the purpose of this work is to synthesize organometallic compounds of Pd(II) derivated from benzaldehyde-oxime and 1,1'-bis(diphenilphosphino)ferrocene ligands to investigate their biological activity. The complexes were characterized in solid state and in solution techniques through CHN analysis, Infrared vibrational spectroscopy, Single crystal X ray diffraction and NMR spectroscopy in solution. Knowing the physical and chemical properties of these new compounds, in vitro cytotoxic assays with MCF-7, A549 and MRC-5 cells are performed to evaluate the antineoplastic potential, besides bactericidal activity against gram positive and gram negative bacteria. / Mestre

A cristalografia por difração de raios X (DRX) é uma ciência eminentemente interdisciplinar, cujo desenvolvimento tem possibilitado o avanço de várias outras áreas científicas. A determinação das estruturas tridimensionais de substâncias, sejam elas naturais ou sintéticas, tem sido fundamental para o estudo e compreensão das relações entre propriedades físicas, químicas e terapêuticas, e a estrutura a nível atômico. Neste trabalho serão apresentados alguns aspectos teóricos sobre complexos ferrocenos e a teoria envolvida na determinação de estruturas cristalinas e moleculares por DRX, bem como a resolução e caracterização de dois complexos ferrocenos. Os resultados obtidos foram comparados com estruturas similares encontradas no Cambridge Structural Database. Nos compostos estudados no presente trabalho, 1,1\'- bis(difenilfosfina)ferroceno e oCHCl3, o Fe apresentou-se complexado a dois anéis de ciclopentadienila, em conformação estrela, os quais estão dispostos de forma equidistante do átomo de Fe, não apresentando distorções significativas. Devido à alta toxicidade da cis-platina no tratamento de neoplasias, muitos grupos de pesquisa têm dedicado seus esforços a encontrar fármacos análogos compatíveis, sendo os derivados de paládio muito visados por terem propriedades eletrônicas e estruturais semelhantes. Sabe-se que a geometria em torno do átomo de platina, na cis-Pt, é quadrado planar, como no presente caso, o que torna o composto oCHCl3 passível de ser estudado quanto à sua possível atividade. Uma das grandes incógnitas dentro da área de farmacologia é saber exatamente quais são os produtos oriundos da degradação de um determinado fármaco e através da determinação por DRX das estruturas cristalinas e moleculares dos dois compostos estudados, concluiu-se que os mesmos são oriundos da degradação do composto [Pd2(C2, N-(dmpa) 2 (μ-dppf)Cl2], uma vez que os compostos estudados tiveram suas estruturas determinadas a partir de um tubo contendo o composto inicial. Portanto, o presente trabalho possui uma considerável importância no estudo deste fármaco o qual pode ser usado no combate ao câncer. / X-ray diffraction is a highly interdisciplinary science, whose development has enabled the advancement of several other scientific areas. The determination of three-dimensional structures of substances, whether natural or synthetic, have been fundamental to the study and understanding of the relationships between physical, chemical, therapeutic and structure at the atomic level. This work will present some theoretical aspects of ferrocene complexes and the theory involved in determining of molecular and crystal structures by XRD, as well as resolution and characterization of two ferrocene complexes. The results were compared with similar structures found in the Cambridge Structural Database. At the compounds studied in the present work, 1,1\'-bis(diphenylphosphine)ferrocene e {(Dichloride)[bis (diphenylphosphine)-ferrocene]Palladium(II)}oCHCl3, the Fe complexes with two cyclopentadyenil rings, at star conformation, which are disposed equidistant from Fe atom, without significant distortions. Due to the elevated toxicity of cis-platine at neoplasms, many research groups have been dedicated efforts to found compatible analog drugs, which the palladium derivatives are the most researched, because of their electronic and structural properties. It has been known that the geometry around the Pt is square planar, as like as the present case, which makes the {(Dichloride)[bis (diphenylphosphine)-ferrocene] Palladium(II)}oCHCl3, possible to be study at his possibly activity. One of the great unknowns in the area of pharmacology is to know exactly which are the products of degradation of a certain drug and determining by XRD the crystal and molecular structures of both studied compounds, concluded that they are derived from the degradation of the compound [Pd2(C2, N-(dmpa) 2 (μ-dppf)Cl2], since such compounds has their structures determined from a tube containing the [Pd2(C2, N-(dmpa) 2 (μ-dppf)Cl2]. So, the present work has considerable importance in the study of this drug which can be used against cancer.

Nesta dissertação o processo de adsorção da tiossemicarbazona do formilferroceno (TFF) em eletrodos de prata e ouro, em soluções aquosas 0,1 mol.L-1 de KCl e de acetonitrila. 0,1 mol.L-1 de NaClO4, foi caracterizado através da técnica espectroscópica SERS. Verificou-se através das variações espectrais que a adsorção da TFF ocorre através dos átomos N1 do grupo imínico e do S do grupo tiocarbonílico. Os processos faradáicos do TFF foram monitorados pela técnica SERS e de absorção no UV-visível. Os espectros SERS para potencial de -1,4 V (Ag/AgCl) sugerem a formação de um novo composto, produto de redução da TFF, o aminometilferroceno. Através da técnica de absorção no UV-visível verificou-se, neste potencial, o aparecimento no espectro de absorção de uma nova banda em 240 nm, atribuída à formação de tiouréia. A identificação deste dois produtos de redução indica que, para o composto TFF, o mecanismo geral de redução dos derivados de tiossemicarbazonas é obedecido. Nenhuma variação espectral, tanto utilizando a técnica SERS como a absorção no UV-visível, foi detectada durante o processo redox FeII/FeIII (E1/2=0,55 V). Os comportamentos de adsorção e faradáico da tiossemicarbazida (TSC), em eletrodo de prata em soluções aquosas neutra e ácida, foram estudados através da técnica SERS. Verificou-se que em meios neutro e ácido, a TSC está adsorvida na configuração cis para potenciais próximos de 0,0 V, interagindo com a superfície através do átomo de S do grupo tiocarbonílico e dos átomos de H ligados ao N1 hidrazínico, através da formação de pares iônicos com os ânions Cl- adsorvidos. Para potenciais mais negativos, os íons cloreto deixam a superfície e a TSC sofre reorientação, assumindo a conformação trans. Não foi observado através da técnica SERS nenhum processo faradáico em solução ácida para potenciais negativos, como havia sido proposto na literatura. A não redução do composto foi confirmada através da técnica de eletroforese capilar. Foi estudado o comportamento Raman ressonante da TFF, verificando-se a ocorrência de um mínimo no perfil de excitação experimental devido à interferência destrutiva das transições dos grupos tiossemicarbazona e ferrocenil. Os perfis de excitação teóricos foram calculados utilizando o método da transformada e os resultados dos ajustes obtidos indicam que existe considerável distorção dos modos do grupo ferrocenil na transição eletrônica em 312 nm, atribuída a n-p* do grupo tiossemicarbazona, caracterizando uma grande interação eletrônica entre os cromóforos da TFF. Para comparar o comportamento Raman ressonante do TFF com o do ferroceno, os espectros Raman ressonante deste composto foram obtidos. Verificou-se que o ferroceno apresenta, também, o efeito Raman anti-ressonante, mas as bandas vibracionais do ferroceno apresentam perfis distintos dos apresentados no composto TFF, indicando que a incorporação do grupo tiossemicarbazona no anel ciclopentadienil modifica a estrutura eletrônica do grupo ferrocenil. / In this dissertation, the adsorption process of the formylpyridine thiosemicarbazone (TFF) at silver and gold surfaces in aqueous and in acetonitrile solutions has been characterized by using the SERS (Surface-enhanced Raman Scattering) technique. It has been verified that TFF adsorbs through N1’ and S atoms on the metallic surfaces. The faradaic processes of TFF have been monitored through the SERS and UV-visible absorption spectroscopies. The SERS spectra at -1,4 V (Ag/AgCl) suggest aminomethylferrocene as one of the reduction products of TFF. By using the UV-visible absorption technique, it has been verified, at this potential, a new band at 240 nm in the spectrum, which indicates the presence of thiourea. The observation of these two reduction products has confirmed that the general reduction mechanism for thiosemicarbazonas works for TFF. Neither SERS nor UV-vis spectral changes have been observed during the redox process of FeII/FeIII (E1/2= 0,55 V). The adsorption and faradaic processes of thisemicarbazide (TSC) at silver electrode have also been studied by SERS technique. It has been verified that, in acidic and neutral media, the TSC is adsorbed through a cis-configuration at a potential close to 0,0 V, showing an interaction of the S atom through bond formation with the surface and through the H atoms bonded to N1 via ion pair formation with the adsorbed Cl- anions. At more negative potentials, the chloride anions leave the electrode surface and the TSC changes to trans-configuration. No faradaic process has been observed as reported in the literature. This result has been confirmed by using the capillary electrophoresis technique. The resonance Raman effect of the TFF has been studied, and the excitation profiles of the bands have been shown as minimum, which indicates an electronic interaction between the two cromophores of the TFF (thiosemicarbazone and ferrocenyl). The theoretic excitation profiles have been calculated by using the transform method, and the results of the obtained adjustment has indicated that there has been a distortion of the ferrocenyl vibrational modes for an electronic transition at 312 nm, assigned to the n-p* of thiosemicarbazone moiety. This result has indicated a great interaction between the two cromophores of TFF. In order to compare the resonance Raman behavior of the TFF with that of the ferrocene, the resonance Raman spectra of the ferrocene have been obtained. It has been verified that the two compounds present an anti-resonant Raman effect, even though the bands have presented very different excitation profiles from those observed in the TFF, which indicates that the incorporation of the thiosemicarbazone group into the ciclopentadienyl has changed the electronic structure of the ferrocenyl group.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:39Z : No. of bitstreams: 1 000835304_20160227.pdf: 212015 bytes, checksum: 4239a29974e7283099c5644a6d4c1cab (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-29T12:16:25Z: 000835304_20160227.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-29T12:17:24Z : No. of bitstreams: 1 000835304.pdf: 777267 bytes, checksum: b62e29e562e8912b4690345d42ebc6e1 (MD5) / O diagnóstico precoce desempenha um papel importante no sucesso do tratamento da maioria das doenças. O desenvolvimento de dispositivos label free aliados às técnicas eletroanalíticas permite o desenvolvimento de métodos rápidos e de baixo custo para avaliar o estágio de doenças e/ou a eficácia do tratamento. Biossensores redox capacitivos foram recentemente introduzidos como uma plataforma de ensaios eletroanalíticos com grande potencial para o desenvolvimento deste tipo de dispositivo. No presente trabalho foram sintetizados peptídeos marcados com uma sonda redox, no caso o ferroceno (fc), capazes de formarem monocamadas auto-organizadas em interfaces metálicas, para utilização em ensaios de diagnósticos. Os peptídeos de sequências: Ac-Cys-Ala-Ala-Lys(fc)-Ala-Ala-COOH e Fc-Lys-Ala-Ala-Cys-NH2, foram sintetizados em fase sólida de modo que: 1) a cadeia lateral do resíduo de cisteína foi ligada covalentemente ao eletrodo de ouro (grupo enxofre); 2) a extremidade C-terminal ou a cadeia lateral do resíduo de Lys foram responsáveis, individualmente, pelo acoplamento do anticorpo anti-CRP; 3) a cadeia lateral do resíduo de Lys ou a extremidade N-terminal foram utilizadas, individualmente, para fixar o grupo ferroceno na cadeia peptídica. Apesar das sínteses terem mostrado dificuldade, os peptídeos puderam ser obtidos com sucesso. Após a fixação do peptídeo contendo ferroceno ao ouro, o anticorpo, que identifica a proteína C-reativa, foi acoplado ao sistema. A proteína C-reativa é importante, pois age como um biomarcador de processos inflamatórios e doenças cardiovasculares. Técnicas eletroquímicas como voltametria cíclica, espectroscopia de impedância e capacitância eletroquímica foram utilizadas para a caracterização do sistema e para a determinação da ligação da proteína ao anticorpo. O sistema desenvolvido utilizando a capacitância foi eficaz... / Early diagnosis plays an important role in the successful treatment of diseases. The development of label free devices, coupled with the electroanalytical techniques allows the development of low cost and fast methods for evaluating the stage of disease and/or treatment efficacy. Redox capacitive biosensors have recently been introduced as a platform of electroanalytical assays with great potential for the development of this type of device. In this study peptides labeled with a redox probe, in the case ferrocene (fc), were synthesized capable to form self-assembled monolayers on metal interfaces for use in diagnostic assays. The sequences of peptides: Ac-Cys-Ala-Ala-Lys(fc)-Ala-Ala-Fc-COOH and Lys-Ala-Cys-NH2 were synthesized on solid phase: 1) the side chain of the cysteine residue is covalently bound to the gold electrode (sulfur group); 2) the C-terminal or side chain of Lys accounted individually by coupling the anti-CRP; 3) the side chain of Lys or the N-terminal were used individually to fix the ferrocene group in the peptide chain. Despite the syntheses have shown difficulty, the peptides were successfully obtained. After peptide attachment to gold containing ferrocene, the antibody which identifies C-reactive protein, was attached to the system. C-reactive protein is important because it is a biomarker of inflammation and cardiovascular disease. Electrochemical techniques such as cyclic voltammetry, electrochemical impedance and capacitance spectroscopy were used to characterize the system and determinate the protein binding to the antibody. The system was developed using the capacitance to detect C-reactive protein, detection limits of 0.8 nmol L-1 and 0.31 nmol L-1 were found for the peptides Ac-Cys-Ala-Ala-Lys(fc)-Ala-Ala-Fc-COOH and Fc-Lys-Ala-Ala-Cys-NH2, respectively, and stable redox capacitive signal. Thus, the number of amino acids that forms the monolayer has shown a correlation...

Orientador: Eduardo Maffud Cilli / Co-orientador: Paulo Roberto Bueno / Banca: Eduardo Maffud Cilli / Banca: Saulo Santerro Garrido / Banca: Thatyane Morimoto Nobre Pavinatto / Resumo: O diagnóstico precoce desempenha um papel importante no sucesso do tratamento da maioria das doenças. O desenvolvimento de dispositivos "label free" aliados às técnicas eletroanalíticas permite o desenvolvimento de métodos rápidos e de baixo custo para avaliar o estágio de doenças e/ou a eficácia do tratamento. Biossensores redox capacitivos foram recentemente introduzidos como uma plataforma de ensaios eletroanalíticos com grande potencial para o desenvolvimento deste tipo de dispositivo. No presente trabalho foram sintetizados peptídeos marcados com uma sonda redox, no caso o ferroceno (fc), capazes de formarem monocamadas auto-organizadas em interfaces metálicas, para utilização em ensaios de diagnósticos. Os peptídeos de sequências: Ac-Cys-Ala-Ala-Lys(fc)-Ala-Ala-COOH e Fc-Lys-Ala-Ala-Cys-NH2, foram sintetizados em fase sólida de modo que: 1) a cadeia lateral do resíduo de cisteína foi ligada covalentemente ao eletrodo de ouro (grupo enxofre); 2) a extremidade C-terminal ou a cadeia lateral do resíduo de Lys foram responsáveis, individualmente, pelo acoplamento do anticorpo anti-CRP; 3) a cadeia lateral do resíduo de Lys ou a extremidade N-terminal foram utilizadas, individualmente, para fixar o grupo ferroceno na cadeia peptídica. Apesar das sínteses terem mostrado dificuldade, os peptídeos puderam ser obtidos com sucesso. Após a fixação do peptídeo contendo ferroceno ao ouro, o anticorpo, que identifica a proteína C-reativa, foi acoplado ao sistema. A proteína C-reativa é importante, pois age como um biomarcador de processos inflamatórios e doenças cardiovasculares. Técnicas eletroquímicas como voltametria cíclica, espectroscopia de impedância e capacitância eletroquímica foram utilizadas para a caracterização do sistema e para a determinação da ligação da proteína ao anticorpo. O sistema desenvolvido utilizando a capacitância foi eficaz... / Abstract:Early diagnosis plays an important role in the successful treatment of diseases. The development of "label free" devices, coupled with the electroanalytical techniques allows the development of low cost and fast methods for evaluating the stage of disease and/or treatment efficacy. Redox capacitive biosensors have recently been introduced as a platform of electroanalytical assays with great potential for the development of this type of device. In this study peptides labeled with a redox probe, in the case ferrocene (fc), were synthesized capable to form self-assembled monolayers on metal interfaces for use in diagnostic assays. The sequences of peptides: Ac-Cys-Ala-Ala-Lys(fc)-Ala-Ala-Fc-COOH and Lys-Ala-Cys-NH2 were synthesized on solid phase: 1) the side chain of the cysteine residue is covalently bound to the gold electrode (sulfur group); 2) the C-terminal or side chain of Lys accounted individually by coupling the anti-CRP; 3) the side chain of Lys or the N-terminal were used individually to fix the ferrocene group in the peptide chain. Despite the syntheses have shown difficulty, the peptides were successfully obtained. After peptide attachment to gold containing ferrocene, the antibody which identifies C-reactive protein, was attached to the system. C-reactive protein is important because it is a biomarker of inflammation and cardiovascular disease. Electrochemical techniques such as cyclic voltammetry, electrochemical impedance and capacitance spectroscopy were used to characterize the system and determinate the protein binding to the antibody. The system was developed using the capacitance to detect C-reactive protein, detection limits of 0.8 nmol L-1 and 0.31 nmol L-1 were found for the peptides Ac-Cys-Ala-Ala-Lys(fc)-Ala-Ala-Fc-COOH and Fc-Lys-Ala-Ala-Cys-NH2, respectively, and stable redox capacitive signal. Thus, the number of amino acids that forms the monolayer has shown a correlation... / Mestre

Nesta dissertação o processo de adsorção da tiossemicarbazona do formilferroceno (TFF) em eletrodos de prata e ouro, em soluções aquosas 0,1 mol.L-1 de KCl e de acetonitrila. 0,1 mol.L-1 de NaClO4, foi caracterizado através da técnica espectroscópica SERS. Verificou-se através das variações espectrais que a adsorção da TFF ocorre através dos átomos N1 do grupo imínico e do S do grupo tiocarbonílico. Os processos faradáicos do TFF foram monitorados pela técnica SERS e de absorção no UV-visível. Os espectros SERS para potencial de -1,4 V (Ag/AgCl) sugerem a formação de um novo composto, produto de redução da TFF, o aminometilferroceno. Através da técnica de absorção no UV-visível verificou-se, neste potencial, o aparecimento no espectro de absorção de uma nova banda em 240 nm, atribuída à formação de tiouréia. A identificação deste dois produtos de redução indica que, para o composto TFF, o mecanismo geral de redução dos derivados de tiossemicarbazonas é obedecido. Nenhuma variação espectral, tanto utilizando a técnica SERS como a absorção no UV-visível, foi detectada durante o processo redox FeII/FeIII (E1/2=0,55 V). Os comportamentos de adsorção e faradáico da tiossemicarbazida (TSC), em eletrodo de prata em soluções aquosas neutra e ácida, foram estudados através da técnica SERS. Verificou-se que em meios neutro e ácido, a TSC está adsorvida na configuração cis para potenciais próximos de 0,0 V, interagindo com a superfície através do átomo de S do grupo tiocarbonílico e dos átomos de H ligados ao N1 hidrazínico, através da formação de pares iônicos com os ânions Cl- adsorvidos. Para potenciais mais negativos, os íons cloreto deixam a superfície e a TSC sofre reorientação, assumindo a conformação trans. Não foi observado através da técnica SERS nenhum processo faradáico em solução ácida para potenciais negativos, como havia sido proposto na literatura. A não redução do composto foi confirmada através da técnica de eletroforese capilar. Foi estudado o comportamento Raman ressonante da TFF, verificando-se a ocorrência de um mínimo no perfil de excitação experimental devido à interferência destrutiva das transições dos grupos tiossemicarbazona e ferrocenil. Os perfis de excitação teóricos foram calculados utilizando o método da transformada e os resultados dos ajustes obtidos indicam que existe considerável distorção dos modos do grupo ferrocenil na transição eletrônica em 312 nm, atribuída a n-p* do grupo tiossemicarbazona, caracterizando uma grande interação eletrônica entre os cromóforos da TFF. Para comparar o comportamento Raman ressonante do TFF com o do ferroceno, os espectros Raman ressonante deste composto foram obtidos. Verificou-se que o ferroceno apresenta, também, o efeito Raman anti-ressonante, mas as bandas vibracionais do ferroceno apresentam perfis distintos dos apresentados no composto TFF, indicando que a incorporação do grupo tiossemicarbazona no anel ciclopentadienil modifica a estrutura eletrônica do grupo ferrocenil. / In this dissertation, the adsorption process of the formylpyridine thiosemicarbazone (TFF) at silver and gold surfaces in aqueous and in acetonitrile solutions has been characterized by using the SERS (Surface-enhanced Raman Scattering) technique. It has been verified that TFF adsorbs through N1’ and S atoms on the metallic surfaces. The faradaic processes of TFF have been monitored through the SERS and UV-visible absorption spectroscopies. The SERS spectra at -1,4 V (Ag/AgCl) suggest aminomethylferrocene as one of the reduction products of TFF. By using the UV-visible absorption technique, it has been verified, at this potential, a new band at 240 nm in the spectrum, which indicates the presence of thiourea. The observation of these two reduction products has confirmed that the general reduction mechanism for thiosemicarbazonas works for TFF. Neither SERS nor UV-vis spectral changes have been observed during the redox process of FeII/FeIII (E1/2= 0,55 V). The adsorption and faradaic processes of thisemicarbazide (TSC) at silver electrode have also been studied by SERS technique. It has been verified that, in acidic and neutral media, the TSC is adsorbed through a cis-configuration at a potential close to 0,0 V, showing an interaction of the S atom through bond formation with the surface and through the H atoms bonded to N1 via ion pair formation with the adsorbed Cl- anions. At more negative potentials, the chloride anions leave the electrode surface and the TSC changes to trans-configuration. No faradaic process has been observed as reported in the literature. This result has been confirmed by using the capillary electrophoresis technique. The resonance Raman effect of the TFF has been studied, and the excitation profiles of the bands have been shown as minimum, which indicates an electronic interaction between the two cromophores of the TFF (thiosemicarbazone and ferrocenyl). The theoretic excitation profiles have been calculated by using the transform method, and the results of the obtained adjustment has indicated that there has been a distortion of the ferrocenyl vibrational modes for an electronic transition at 312 nm, assigned to the n-p* of thiosemicarbazone moiety. This result has indicated a great interaction between the two cromophores of TFF. In order to compare the resonance Raman behavior of the TFF with that of the ferrocene, the resonance Raman spectra of the ferrocene have been obtained. It has been verified that the two compounds present an anti-resonant Raman effect, even though the bands have presented very different excitation profiles from those observed in the TFF, which indicates that the incorporation of the thiosemicarbazone group into the ciclopentadienyl has changed the electronic structure of the ferrocenyl group.