[pt] A hidroxiapatita (HA) é um constituinte natural dos ossos e rochas ígneas e tem grande importância na reserva de cálcio e fósforo dos vertebrados. Possui propriedades de biocompatibilidade e bioatividade, permitindo que haja substituições de seus átomos por outros. Neste trabalho são estudadas as substituições de Cd e Sr nos dois sítios cristalinos, 1 e 2, de Ca. São apresentados cálculos de estrutura eletrônica (ordem de ligação e carga atômica) em aglomerados de HA, Cd/HA e Sr/HA, utilizando o método de Huckel estendido (eHT), que se baseia na aproximação de ligações fortes (tight binding) em base não ortogonal. Os parâmetros empíricos utilizados foram ajustados de modo a reproduzir dados experimentais e cálculos ab initio nos óxidos CaO, CdO e SrO. Os resultados para os sistemas HA mostram que, em ambas as substituições, o sítio 2 é o preferencial. São feitas comparações com resultados encontrados na literatura, tanto experimentais quanto calculados através da Teoria do Funcional Densidade(DFT). O presente estudo corrobora trabalhos anteriores mostrando que o método semi-empírico eHT pode fornecer uma descrição qualitativa adequada das propriedades eletrônicas de sistemas envolvendo HA pura ou com substituições. / [en] Hydroxyapatite (HA) is a natural constituent of bones and igneous rocks. It plays important role in the storage of calcium and phosphorus of vertebrates. HA presents biocompatibility and bioactivity properties, allowing substitutions of its atoms for others. In this work, the substitutions of Cd and Sr in two crystal sites, 1 and 2, of Ca, are studied. Electronic structure calculations (bond order and atomic charge) are performed on pure and Cd/HA and Sr/HA clusters, by using the extended Hückel Theory (eHT), based on non orthogonal tight binding approximations. For a better description of the HA systems, it is used empirical parameters adjusted in order to reproduce known band structure and experimental data on CaO, CdO and SrO oxides. It is shown that site 2 is the preferred substitution site for both, Cd and Sr. This result is discussed in connection with previous experimental and DFT based calculations on the two substituted HA. The present study corroborates previous work which suggested that eHT may provide a reasonable qualitative description of basic electronic properties of both pure and substituted hydroxyapatite materials.

Orientador: Jose Augusto Rosario Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T15:10:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Milagre_HumbertoMarcioSantos_D.pdf: 9412900 bytes, checksum: 66333b7059c59815e7d11cdf82ae37a3 (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Doutor em Quimica

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La epilepsia en animales y humanos se relaciona con la lesión oxidativa producida por el fenómeno de excitotoxicidad. Esta situación puede generar alteraciones en los mecanismos antioxidantes. En este trabajo se determinó la participación de una de las enzimas antioxidantes, específicamente la Catalasa que neutraliza el peroxido de hidrogeno (H2O2) catalizando la reacción hacia la formación de agua y oxígeno. En esta tesis se evaluó la actividad de esta enzima en Hipocampo, Amígdala y Corteza cerebral de gatos; las cuales son estructuras altamente interconectadas y de bajo umbral epileptogénico. Para tal efecto se utilizó como modelo animal de epilepsia experimental la microinyección en el hipocampo un agente epileptogénico como el AMPA (ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4 isoxazolepropionico). Se utilizaron 3 grupos de animales, en dos grupos de animales experimentales y en un grupo control se implantó estereotáxicamente electrodos en Corteza cerebral, Amígdala e Hipocampo. Además se implanto una cánula en Hipocampo derecho la cual sirvió de guía para la posterior microinyección del agente proepiléptico. Los grupos experimentales fueron inyectados con AMPA y el control con solución salina. El grupo control y uno de de los grupos experimentales fueron sacrificados a las 24 horas; el segundo grupo experimental fue sacrificado a los 5 días pos inyección. En los tres grupos de animales se realizaron registros encefalográficos y conductuales antes y después de la microinyección. Al momento del sacrificio se extrajeron muestras bilaterales de las estructuras implantadas para la posterior determinación espectrofotométrica de la actividad de la enzima Catalasa. El estudio mostró que la administración de AMPA en la dosis umbral para desencadenar post descargas epilépticas fue capaz de generar focos epilépticos, los cuales tendieron a extinguirse a medida que transcurre el tiempo. En los animales controles los niveles de actividad enzimática de la Catalasa fueron diferentes para las diferentes para estructuras estudiadas. Se observaron diferencias estadísticamente significativas entre la actividad enzimática de Amígdala y Corteza y entre Amígdala e Hipocampo. Al comparar la actividad de la enzima del grupo control con respecto a los grupos experimentales se observó una tendencia al aumento en el tiempo de la actividad enzimática; sin embargo, estas diferencias no alcanzaron significación estadística. Así, este modelo epiléptico fue lo suficientemente atenuado en intensidad y duración como para poder detectar cambios estadísticamente significativos en los niveles de actividad de la Catalasa.

[pt] A hidroxiapatita (Hap) é um mineral bastante estudado, devido à sua excelente biocompatibilidade e similaridade química com a porção mineral do osso humano. A hidroxiapatita estequiométrica Ca10(PO4)6(OH)2, com razão Ca/P igual a 1,67, pode ser de origem natural ou sintética. Os processos de fabricação são os mais diversos e a qualidade do produto dependente da natureza dos reagentes e dos parâmetros utilizados no processo, sendo importante, posteriormente, a sua caracterização estrutural e elementar. O presente trabalho tem como objetivo estudar a determinação da razão Ca/P em hidroxiapatita utilizando duas técnicas analíticas distintas: espectrometria de absorção atômica de alta resolução com fonte contínua (HR-CS AAS) e espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). No caso da HR-CS AAS, os parâmetros instrumentais estudados foram vazão de acetileno, altura do queimador, taxa de aspiração e em seguida, número de pixels e tempo de integração. Já na técnica de ICP-OES, os parâmetros foram taxa de aspiração, potência da radiofrequência e vazão do gás de nebulização. Foi realizada uma otimização multivariada e as condições ótimas para cada parâmetro estudado foram determinadas pela função desejabilidade. O meio de leitura por HR-CS AAS para o cálcio foi uma solução HNO3 0,2 por cento v/v e KCl 1 por cento m/v e, para o fósforo, HNO3 5 por cento e KCl 0,1 por cento, já por ICP OES só foi empregado o HNO3 nas concentrações já especificadas A maior contribuição à incerteza do resultado final foi devido às soluções de calibração. Uma amostra de hidroxiapatita, produzida no Laboratório de Biomateriais do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) apresentou resultados de suas razões molares concordantes quando analisada pelas técnicas empregadas neste trabalho. / [en] Hydroxyapatite is a widely studied mineral due to its excellent biocompatibility and chemical similarity with the mineral portion of human bone. Stoichiometric hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 with a Ca/P ratio of 1.67 can be natural or synthetic. Its manufacturing processes are diverse and the final product depends on the mineral type and the parameters used in the process, and subsequent structural and elemental characterizations are important. This study aims to determine hydroxyapatite Ca/P ratios by using two different analytical techniques: HR-CS AAS and ICP OES. In the case of HR-CS AAS the following instrumental parameters were studied: acetylene flow rate, burner height, rate of aspiration, pixels and integration time. In the ICP-OES technique, the parameters were rate of aspiration, radiofrequency power and nebulizer gas flow rate. We performed a multivariate optimization and optimal conditions for each studied parameter were determined by the function of desirability. The HR-CS AAS measurements for calcium were conducted in a medium containing HNO3 0.2 per cent v/v and KCl 1 per cent m/v and, for phosphorous, a medium containing HNO3 5 per cent and KCl 0.1 per cent was used. For the ICP OES measurements we used only HNO3 at the concentrations specified above. The major contribution to the uncertainty of the final results was from the calibration solutions. A hydroxiapatite sample, produced in the Biomaterial Laboratory at the Brazilian Center for Physical Research (CBPF), presented compatible molar ratio results among themselves when analyzed by the techniques utilized in the present study.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-10-11T22:26:01Z No. of bitstreams: 1 ValeskaSantanaDeSenaPereira_TESE.pdf: 4424545 bytes, checksum: 27d11137997bb962be78ddc99763e2fe (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-10-17T22:34:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ValeskaSantanaDeSenaPereira_TESE.pdf: 4424545 bytes, checksum: 27d11137997bb962be78ddc99763e2fe (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T22:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValeskaSantanaDeSenaPereira_TESE.pdf: 4424545 bytes, checksum: 27d11137997bb962be78ddc99763e2fe (MD5) Previous issue date: 2016-05-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A resist?ncia aos antimal?ricos dispon?veis no mercado leva ? necessidade do desenvolvimento de novos compostos com novos alvos farmacol?gicos. Os derivados de naftoquinonas s?o descritos como compostos l?deres promissores para o desenvolvimento de f?rmacos antimal?ricos. Em vista disso, n?s avaliamos a atividade antiplasmodial in vitro de tr?s derivados de hidroxinaftoquinonas contra o est?gio intraeritroc?tico assexuado de Plasmodium falciparum, assim como par?metros toxicol?gicos in vitro e in vivo e investigamos um prov?vel mecanismo de a??o relacionado ? via dos isopren?ides atrav?s de marca??es metab?licas de precursores da via com tr?tio radioativo, complementado com estudos de docking com um template da octaprenil pirofosfato sintase. Os derivados de hidroxinaftoquinonas analisados tiveram boa atividade antiplasmodial, com IC50 menor que 20 ?M para a cepa 3D7 e menor que 50 ?M para a cepa Dd2. A janela terap?utica ? segura, com ?ndice de seletividade variando entre 36,7 e 143,0. Os compostos n?o causaram hem?lise nas doses testadas (10 e 50 vezes maiores que as respectivas IC50), e n?o desencadearam sinais de toxicidade no teste de toxicidade aguda in vivo apesar de o composto 4a ter promovido esteatose hep?tica e hemorragia no tecido renal. Considerando um prov?vel mecanismo de a??o, os derivados de hidroxinaftoquinonas parecem inibir a s?ntese dos precursores isopr?nicos, principalmente a menaquinona e o tocoferol e os estudos de docking revelaram nove poss?veis intera??es com alta energia em quatro s?tios de liga??o diferentes com um template da octaprenil pirofosfato sintase. Em nossos resultados, o composto 4c foi o mais promissor, visto que possuiu o menor IC50 no teste antiplasmodial in vitro, menor citotoxicidade in vitro e toxicidade aguda in vivo, al?m de ter inibido os tr?s produtos da via dos isopren?ides testados, podendo ser considerado um candidato padr?o para o processo de ?hit-to-lead. / The resistance to antimalarial drugs available on the market leads to the need for the development of new compounds with novel pharmacological targets. The naphthoquinone derivatives are described as promising compounds leading to the development of antimalarial drugs. That said, we evaluated the antiplasmodial in vitro activity of three derivatives of hydroxy-naphthoquinones against asexual intraeritrocitic stage of Plasmodium falciparum, as well as toxicological in vitro and in vivo parameters and investigate a possible mechanism of action related to the isoprenoid pathway through metabolic markers via the precursors of radioactive tritium, complete with docking studies with a template of octaprenil pyrophosphate synthase. Hydroxy-naphthoquinones derivatives analyzed had good antiplasmodial activity with IC50 less than 20 ?M for 3D7 strain and less than 50 ?M for Dd2 strain. The therapeutic window is safe with selectivity index ranging between 36.7 and 143.0. The compounds did not cause hemolysis at the doses tested (10 and 50 times greater than their IC50), and not triggered signs of toxicity in acute toxicity test in vivo even though the compound 4a have promoted hepatic steatosis and haemorrhage in kidney tissue. Whereas a likely mechanism of action, the hydroxy-naphthoquinones derivatives appear to inhibit the synthesis of isoprenic precursors, especially menaquinone and tocopherol and docking studies revealed nine possible interactions with high energy in four different binding sites with a template of octaprenil pyrophosphate synthase. In our results, the compound 4c was the most promising, since it possessed the lowest IC50 in antiplasmodial test in vitro, lower cytotoxicity in vitro and in vivo acute toxicity, and has inhibited the three via the tested isoprenoid products, might be considered a standard candidate for the process "hit-to-lead.

As acidúrias 3-hidroxi-3-metilgutárica (HMGA) e 3-metilglutacônica (MGTA) são doenças que afetam o catabolismo da leucina e a cetogênese. Os pacientes afetados pela HMGA apresentam acúmulo e elevada excreção urinária dos ácidos 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG), 3-metilglutárico (MGA), 3- metilglutacônico (MGT) e 3-hidroxiisovalérico (OHIVA), ao passo que a MGTA é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo e aumento na excreção urinária de MGT, MGA e OHIVA. Os indivíduos afetados por MGTA apresentam predominantemente sintomas neurológicos. Já os pacientes acometidos pela HMGA também apresentam hepatomegalia, principalmente em situações de descompensação metabólica, quando ocorrem elevações drásticas nas concentrações dos metabólitos acumulados. Considerando que os mecanismos patogênicos responsáveis pelo dano neurológico encontrado nos pacientes portadores da HMGA e da MGTA são pouco conhecidos, inicialmente investigamos os efeitos in vitro dos ácidos HMG, MGA, MGT e OHIVA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Verificamos que os metabólitos testados induziram peroxidação lipídica (aumento de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e da quimioluminescência) e dano oxidativo protéico (formação de carbonilas e oxidação de grupamentos sulfidrila). Além disso, a indução de peroxidação lipídica causada pelo HMG e pelo MGT foi prevenida pela adição de antioxidantes. Também foi demonstrado que o HMG, MGA, MGT e OHIVA diminuíram as defesas antioxidantes não-enzimáticas (diminuição das concentrações de glutationa reduzida (GSH), do potencial antioxidante total e da reatividade antioxidante total) e que a diminuição das concentrações de GSH causada pelo HMG e pelo MGA foi prevenida por antioxidantes. Por outro lado, nenhum dos ácidos orgânicos foi capaz de oxidar grupamentos sulfidrila de uma solução comercial de glutationa e de membranas mitocondriais isoladas de córtex cerebral. Na segunda parte do trabalho, comparamos a vulnerabilidade do estriado cerebral e do fígado ao dano oxidativo causado pelo HMG, MGA, MGT e OHIVA. Verificamos que todos os ácidos orgânicos aumentaram a medida de TBA-RS no estriado, sendo que apenas o HMG, além de apresentar o efeito mais pronunciado, induziu peroxidação lipídica no fígado. Esses metabólitos também diminuíram as concentrações de GSH em estriado. Novamente apenas o HMG reduziu as defesas antioxidantes não-enzimáticas no fígado. Finalmente, nossos resultados demonstraram que o HMG, MGA e o MGT induziram a oxidação de grupamentos sulfidrila em estriado, ao passo que nenhum dos metabólitos alterou esse parâmetro em fígado. Os efeitos detectados no presente estudo demonstram que os ácidos orgânicos acumulados na HMGA e na MGTA induzem estresse oxidativo em córtex cerebral, estriado e fígado de ratos jovens. Também evidencia que os tecidos cerebrais apresentam maior vulnerabilidade que o fígado ao dano oxidativo provocado por esses metabólitos, o que está de acordo com a sintomatologia apresentada pelos pacientes que é predominantemente neurológica. Portanto, presumimos que o estresse oxidativo pode contribuir, ao menos em parte, para a fisiopatologia dos danos teciduais encontrados nos pacientes acometidos pela HMGA e MGTA. / 3-Hydroxy-3-methylglutaric (HMGA) and 3-methylglutaconic (MGTA) acidurias are disorders that affect leucine catabolism and ketogenesis. HMGAaffected patients present tissue accumulation and high urinary excretion of 3- hydroxy-3-methylglutaric (HMG), 3-methylglutaric (MGA), 3-methylglutaconic (MGT) and 3-hydroxyisovaleric (OHIVA) acids, whereas MGTA is biochemically characterized by accumulation of MGT, MGA and OHIVA. MGTA- and HMGAaffected patients predominantly present neurologic symptoms. HMGA patients also present hepatomegaly, especially during metabolic crisis, which is characterized by a dramatic increase of the concentrations of the accumulating organic acids. Considering that the mechanisms of brain damage in HMGA and MGTA are poorly known, we first investigated the in vitro effects of HMG, MGA, MGT and OHIVA on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex from young rats. We verified that the organic acids induced lipid peroxidation (thiobarbituric-acid reactive species, TBA-RS, and chemiluminescence increase) and protein oxidative damage (carbonyl formation and sulfhydryl oxidation) in cortical supernatants. The lipid peroxidation induced by HMG and MGT was prevented by the addition of free radical scavengers, suggesting that free radicals are involved in these effects. It was also demonstrated that HMG, MGA, MGT and OHIVA reduced non-enzymatic antioxidant defenses (reduced glutathione, GSH, concentrations, total radical-trapping antioxidant potential and total antioxidant reactivity) and that GSH decrease caused by HMG and MGA was prevented by free radical scavengers. On the other hand, the metabolites did not oxidize sulfhydryl groups from a commercial solution of GSH and from purified membrane protein-bound thiol groups, indicating that the decrease of GSH levels caused by the organic acids was not due to a direct oxidative effect. Next, we evaluated the vulnerability of a central (striatum) and a peripheral (liver) tissue to the oxidative damage caused by HMG, MGA, MGT and OHIVA. It can be observed that HMG, MGA, MGT and OHIVA induced lipid peroxidation (TBA-RS increase) in striatum. Among the various acids, only HMG increased TBA-RS in the liver. Furthermore, HMG induced the highest degree of lipid peroxidation in the striatum. It was also verified that the organic acids diminished GSH concentrations. Again, HMG presented the strongest effect compared to the other metabolites, reducing GSH levels in the striatum and in the liver. Finally, we observed that HMG, MGT and MGA reduced the sulfhydryl content (protein oxidation) in the striatum, whereas the metabolites did not alter this parameter in the liver. The present data indicate the HMG, MGA, MGT and OHIVA induce oxidative stress in cerebral cortex, striatum and liver from young rats. It can be also observed that the brain is more vulnerable than liver to lipid and protein oxidative damage induced by these organic acids, which is in agreement with the fact that the patients present predominantly neurologic symptoms. Therefore, it may be presumed that oxidative stress elicited in vitro by HMG, MGA, MGT and OHIVA contributes, at least in part, to the pathophysiology of the brain and hepatic damage found in HMGA and MGTA.

As acidúrias 3-hidroxi-3-metilgutárica (HMGA) e 3-metilglutacônica (MGTA) são doenças que afetam o catabolismo da leucina e a cetogênese. Os pacientes afetados pela HMGA apresentam acúmulo e elevada excreção urinária dos ácidos 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG), 3-metilglutárico (MGA), 3- metilglutacônico (MGT) e 3-hidroxiisovalérico (OHIVA), ao passo que a MGTA é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo e aumento na excreção urinária de MGT, MGA e OHIVA. Os indivíduos afetados por MGTA apresentam predominantemente sintomas neurológicos. Já os pacientes acometidos pela HMGA também apresentam hepatomegalia, principalmente em situações de descompensação metabólica, quando ocorrem elevações drásticas nas concentrações dos metabólitos acumulados. Considerando que os mecanismos patogênicos responsáveis pelo dano neurológico encontrado nos pacientes portadores da HMGA e da MGTA são pouco conhecidos, inicialmente investigamos os efeitos in vitro dos ácidos HMG, MGA, MGT e OHIVA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Verificamos que os metabólitos testados induziram peroxidação lipídica (aumento de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e da quimioluminescência) e dano oxidativo protéico (formação de carbonilas e oxidação de grupamentos sulfidrila). Além disso, a indução de peroxidação lipídica causada pelo HMG e pelo MGT foi prevenida pela adição de antioxidantes. Também foi demonstrado que o HMG, MGA, MGT e OHIVA diminuíram as defesas antioxidantes não-enzimáticas (diminuição das concentrações de glutationa reduzida (GSH), do potencial antioxidante total e da reatividade antioxidante total) e que a diminuição das concentrações de GSH causada pelo HMG e pelo MGA foi prevenida por antioxidantes. Por outro lado, nenhum dos ácidos orgânicos foi capaz de oxidar grupamentos sulfidrila de uma solução comercial de glutationa e de membranas mitocondriais isoladas de córtex cerebral. Na segunda parte do trabalho, comparamos a vulnerabilidade do estriado cerebral e do fígado ao dano oxidativo causado pelo HMG, MGA, MGT e OHIVA. Verificamos que todos os ácidos orgânicos aumentaram a medida de TBA-RS no estriado, sendo que apenas o HMG, além de apresentar o efeito mais pronunciado, induziu peroxidação lipídica no fígado. Esses metabólitos também diminuíram as concentrações de GSH em estriado. Novamente apenas o HMG reduziu as defesas antioxidantes não-enzimáticas no fígado. Finalmente, nossos resultados demonstraram que o HMG, MGA e o MGT induziram a oxidação de grupamentos sulfidrila em estriado, ao passo que nenhum dos metabólitos alterou esse parâmetro em fígado. Os efeitos detectados no presente estudo demonstram que os ácidos orgânicos acumulados na HMGA e na MGTA induzem estresse oxidativo em córtex cerebral, estriado e fígado de ratos jovens. Também evidencia que os tecidos cerebrais apresentam maior vulnerabilidade que o fígado ao dano oxidativo provocado por esses metabólitos, o que está de acordo com a sintomatologia apresentada pelos pacientes que é predominantemente neurológica. Portanto, presumimos que o estresse oxidativo pode contribuir, ao menos em parte, para a fisiopatologia dos danos teciduais encontrados nos pacientes acometidos pela HMGA e MGTA. / 3-Hydroxy-3-methylglutaric (HMGA) and 3-methylglutaconic (MGTA) acidurias are disorders that affect leucine catabolism and ketogenesis. HMGAaffected patients present tissue accumulation and high urinary excretion of 3- hydroxy-3-methylglutaric (HMG), 3-methylglutaric (MGA), 3-methylglutaconic (MGT) and 3-hydroxyisovaleric (OHIVA) acids, whereas MGTA is biochemically characterized by accumulation of MGT, MGA and OHIVA. MGTA- and HMGAaffected patients predominantly present neurologic symptoms. HMGA patients also present hepatomegaly, especially during metabolic crisis, which is characterized by a dramatic increase of the concentrations of the accumulating organic acids. Considering that the mechanisms of brain damage in HMGA and MGTA are poorly known, we first investigated the in vitro effects of HMG, MGA, MGT and OHIVA on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex from young rats. We verified that the organic acids induced lipid peroxidation (thiobarbituric-acid reactive species, TBA-RS, and chemiluminescence increase) and protein oxidative damage (carbonyl formation and sulfhydryl oxidation) in cortical supernatants. The lipid peroxidation induced by HMG and MGT was prevented by the addition of free radical scavengers, suggesting that free radicals are involved in these effects. It was also demonstrated that HMG, MGA, MGT and OHIVA reduced non-enzymatic antioxidant defenses (reduced glutathione, GSH, concentrations, total radical-trapping antioxidant potential and total antioxidant reactivity) and that GSH decrease caused by HMG and MGA was prevented by free radical scavengers. On the other hand, the metabolites did not oxidize sulfhydryl groups from a commercial solution of GSH and from purified membrane protein-bound thiol groups, indicating that the decrease of GSH levels caused by the organic acids was not due to a direct oxidative effect. Next, we evaluated the vulnerability of a central (striatum) and a peripheral (liver) tissue to the oxidative damage caused by HMG, MGA, MGT and OHIVA. It can be observed that HMG, MGA, MGT and OHIVA induced lipid peroxidation (TBA-RS increase) in striatum. Among the various acids, only HMG increased TBA-RS in the liver. Furthermore, HMG induced the highest degree of lipid peroxidation in the striatum. It was also verified that the organic acids diminished GSH concentrations. Again, HMG presented the strongest effect compared to the other metabolites, reducing GSH levels in the striatum and in the liver. Finally, we observed that HMG, MGT and MGA reduced the sulfhydryl content (protein oxidation) in the striatum, whereas the metabolites did not alter this parameter in the liver. The present data indicate the HMG, MGA, MGT and OHIVA induce oxidative stress in cerebral cortex, striatum and liver from young rats. It can be also observed that the brain is more vulnerable than liver to lipid and protein oxidative damage induced by these organic acids, which is in agreement with the fact that the patients present predominantly neurologic symptoms. Therefore, it may be presumed that oxidative stress elicited in vitro by HMG, MGA, MGT and OHIVA contributes, at least in part, to the pathophysiology of the brain and hepatic damage found in HMGA and MGTA.

As acidúrias 3-hidroxi-3-metilgutárica (HMGA) e 3-metilglutacônica (MGTA) são doenças que afetam o catabolismo da leucina e a cetogênese. Os pacientes afetados pela HMGA apresentam acúmulo e elevada excreção urinária dos ácidos 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG), 3-metilglutárico (MGA), 3- metilglutacônico (MGT) e 3-hidroxiisovalérico (OHIVA), ao passo que a MGTA é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo e aumento na excreção urinária de MGT, MGA e OHIVA. Os indivíduos afetados por MGTA apresentam predominantemente sintomas neurológicos. Já os pacientes acometidos pela HMGA também apresentam hepatomegalia, principalmente em situações de descompensação metabólica, quando ocorrem elevações drásticas nas concentrações dos metabólitos acumulados. Considerando que os mecanismos patogênicos responsáveis pelo dano neurológico encontrado nos pacientes portadores da HMGA e da MGTA são pouco conhecidos, inicialmente investigamos os efeitos in vitro dos ácidos HMG, MGA, MGT e OHIVA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Verificamos que os metabólitos testados induziram peroxidação lipídica (aumento de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e da quimioluminescência) e dano oxidativo protéico (formação de carbonilas e oxidação de grupamentos sulfidrila). Além disso, a indução de peroxidação lipídica causada pelo HMG e pelo MGT foi prevenida pela adição de antioxidantes. Também foi demonstrado que o HMG, MGA, MGT e OHIVA diminuíram as defesas antioxidantes não-enzimáticas (diminuição das concentrações de glutationa reduzida (GSH), do potencial antioxidante total e da reatividade antioxidante total) e que a diminuição das concentrações de GSH causada pelo HMG e pelo MGA foi prevenida por antioxidantes. Por outro lado, nenhum dos ácidos orgânicos foi capaz de oxidar grupamentos sulfidrila de uma solução comercial de glutationa e de membranas mitocondriais isoladas de córtex cerebral. Na segunda parte do trabalho, comparamos a vulnerabilidade do estriado cerebral e do fígado ao dano oxidativo causado pelo HMG, MGA, MGT e OHIVA. Verificamos que todos os ácidos orgânicos aumentaram a medida de TBA-RS no estriado, sendo que apenas o HMG, além de apresentar o efeito mais pronunciado, induziu peroxidação lipídica no fígado. Esses metabólitos também diminuíram as concentrações de GSH em estriado. Novamente apenas o HMG reduziu as defesas antioxidantes não-enzimáticas no fígado. Finalmente, nossos resultados demonstraram que o HMG, MGA e o MGT induziram a oxidação de grupamentos sulfidrila em estriado, ao passo que nenhum dos metabólitos alterou esse parâmetro em fígado. Os efeitos detectados no presente estudo demonstram que os ácidos orgânicos acumulados na HMGA e na MGTA induzem estresse oxidativo em córtex cerebral, estriado e fígado de ratos jovens. Também evidencia que os tecidos cerebrais apresentam maior vulnerabilidade que o fígado ao dano oxidativo provocado por esses metabólitos, o que está de acordo com a sintomatologia apresentada pelos pacientes que é predominantemente neurológica. Portanto, presumimos que o estresse oxidativo pode contribuir, ao menos em parte, para a fisiopatologia dos danos teciduais encontrados nos pacientes acometidos pela HMGA e MGTA. / 3-Hydroxy-3-methylglutaric (HMGA) and 3-methylglutaconic (MGTA) acidurias are disorders that affect leucine catabolism and ketogenesis. HMGAaffected patients present tissue accumulation and high urinary excretion of 3- hydroxy-3-methylglutaric (HMG), 3-methylglutaric (MGA), 3-methylglutaconic (MGT) and 3-hydroxyisovaleric (OHIVA) acids, whereas MGTA is biochemically characterized by accumulation of MGT, MGA and OHIVA. MGTA- and HMGAaffected patients predominantly present neurologic symptoms. HMGA patients also present hepatomegaly, especially during metabolic crisis, which is characterized by a dramatic increase of the concentrations of the accumulating organic acids. Considering that the mechanisms of brain damage in HMGA and MGTA are poorly known, we first investigated the in vitro effects of HMG, MGA, MGT and OHIVA on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex from young rats. We verified that the organic acids induced lipid peroxidation (thiobarbituric-acid reactive species, TBA-RS, and chemiluminescence increase) and protein oxidative damage (carbonyl formation and sulfhydryl oxidation) in cortical supernatants. The lipid peroxidation induced by HMG and MGT was prevented by the addition of free radical scavengers, suggesting that free radicals are involved in these effects. It was also demonstrated that HMG, MGA, MGT and OHIVA reduced non-enzymatic antioxidant defenses (reduced glutathione, GSH, concentrations, total radical-trapping antioxidant potential and total antioxidant reactivity) and that GSH decrease caused by HMG and MGA was prevented by free radical scavengers. On the other hand, the metabolites did not oxidize sulfhydryl groups from a commercial solution of GSH and from purified membrane protein-bound thiol groups, indicating that the decrease of GSH levels caused by the organic acids was not due to a direct oxidative effect. Next, we evaluated the vulnerability of a central (striatum) and a peripheral (liver) tissue to the oxidative damage caused by HMG, MGA, MGT and OHIVA. It can be observed that HMG, MGA, MGT and OHIVA induced lipid peroxidation (TBA-RS increase) in striatum. Among the various acids, only HMG increased TBA-RS in the liver. Furthermore, HMG induced the highest degree of lipid peroxidation in the striatum. It was also verified that the organic acids diminished GSH concentrations. Again, HMG presented the strongest effect compared to the other metabolites, reducing GSH levels in the striatum and in the liver. Finally, we observed that HMG, MGT and MGA reduced the sulfhydryl content (protein oxidation) in the striatum, whereas the metabolites did not alter this parameter in the liver. The present data indicate the HMG, MGA, MGT and OHIVA induce oxidative stress in cerebral cortex, striatum and liver from young rats. It can be also observed that the brain is more vulnerable than liver to lipid and protein oxidative damage induced by these organic acids, which is in agreement with the fact that the patients present predominantly neurologic symptoms. Therefore, it may be presumed that oxidative stress elicited in vitro by HMG, MGA, MGT and OHIVA contributes, at least in part, to the pathophysiology of the brain and hepatic damage found in HMGA and MGTA.

[pt] O câncer é a segunda maior causa de morte no mundo inteiro e estima-se que até 2030, serão 27 milhões de novos casos e 17 milhões de mortes. Devido a esse fato, o desenvolvimento de novos sistemas de liberação (Drug delivery systems - DDS) que permitam a distribuição de um agente bioativo no seu sítio terapêutico na dose certa, numa taxa específica, acarretando menor toxicidade, e que possa ser utilizado tanto para o tratamento como para o diagnóstico de enfermidades. Atualmente, as sílicas mesoporosa surgem como potenciais DDS ou carreadores em radiofármacos, devido a sua estrutura organizada, alta área superficial e tamanhos e volumes de poros ajustáveis. Nesse trabalho foram sintetizados três potencias sistemas de liberação ou carreadores para radiofármacos para exames de imagem em medicina nuclear. A SBA-15 e sua associação com a hidroxiapatita (HAP) por dois métodos diferentes: adição dos precursores durante formação da mesofase (SBA-15/HAP_1) e o segundo por impregnação na estrutura da SBA-15 já sintetizada e calcinada (SBA-15/HAP_2). Os materiais foram marcados com o radioisótopo 99mTc e tiveram suas marcações e biodistribuições avaliadas. A SBA-15 também foi conjugada com o aptâmero anti-MUC1 para realização de direcionamento ativo para células tumorais. Os materiais foram caracterizados por: espectroscopia de emissão ótica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES); análise termogravimétrica (ATG); fisissorção de nitrogênio; difração de raios-X (DRX); infravermelho (IV); microscopia eletrônica de transmissão e varredura (MET e MEV); e difração a laser. As avaliações da marcação e da biodistribuição foram realizadas por contador de raios gama e gama-câmara respectivamente. A SBA-15 apresentou uma estrutura mesoporosa altamente ordenada, com alta área superficial. Os materiais impregnados com hidroxiapatita apresentaram diferenças estruturais: Na SBA-15/HAP_1 houve bloqueio quase total dos mesoporos com nanopartículas de hidroxiapatita, enquanto na SBA-15/HAP_2, houve um bloqueio parcial dos mesoporos, apresentando também agregados de hidroxiapatita. A metodologia de marcação com o 99mTc apresentou estabilidade de 8 horas. A conjugação da SBA-15 com o aptâmero anti-MUC1 apresentou maior reconhecimento das partículas de SBA-15 por células tumorais. / [en] Cancer is the second major leading cause of death worldwide and is estimated till 2030, 27 million new cases and 17 million of deaths. So, the development of new drug delivery systems (DDS) that allows a bioactive agent distribution in its therapeutic site in the right dose, in a specific rate, leading lower toxicity, and that can be used for treatment and diagnosis of several diseases. Recently, mesoporous silicas arise as promising DDS or carriers for radiopharmaceuticals, because of its highly organized structure, high superficial area and tunable pore size and volumes. In this work, were synthesized three potential DDS or carriers for radiopharmaceuticals for imaging in nuclear medicine. SBA-15 and its association with hydroxyapatite (HAP) by two distinct methodologies: precursors addition during mesophase formation (SBA-15/HAP_1); and precursors impregnation in SBA-15 previously synthesized and calcined (SBA-15/HAP_2). The materials were labelled with tecnecium-99m radioisotope and its labeling methodology and biodistribution were evaluated. SBA-15 was also conjugated with the aptamer Anti-MUC1 for active delivery to tumoral cells. The materials were characterized by: inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES); thermogravimetric analysis (TGA); nitrogen physisorption; x-ray diffraction (DRX); infrared (IR), transmission and scanning electronic microscopy (TEM and SEM); and laser diffraction. The labeling and biodistribution evaluation were performed by gamma-ray counter and gamma-camera respectively. The materials were synthesized and have shown peculiar characteristics. SBA-15 has highly ordered mesoporous structure with high superficial area. The materials impregnated with hydroxyapatite showed structural differences: In SBA-15/HAP_1, hydroxyapatite nanocrystals almost blocked the entire mesopores, while in SBA-15/HAP_2, there were a partially blocking of the mesopores and also presented hydroxyapatite nanocrystals aggregates. The tecnecium-99m labeling methodology of the materials showed an 8 hours stability. SBA-15 conjugation with Anti-MUC1 for active delivery has shown a better recognition by tumor cells.

[pt] Em todas as atividades cirúrgicas, que se ocupam dos tecidos estruturais do ser humano, existem situações em que se faz necessário o emprego de tecido ósseo adicional. As indicações mais comuns para esse emprego de preenchimento ósseo são pequenas e médias reconstruções. O estudo de tecido ósseo é uma parte da engenharia de biomateriais que tem a finalidade básica de formar substitutos ósseos. O presente trabalho teve como objetivo principal caracterizar dois materiais, sendo um de origem bovina (Pro-Bone) e o outro de origem sintética (TCP-trifosfato de cálcio), como materiais de preenchimento em defeitos ósseos. A difração de raios x e a espectroscopia de infra vermelho revelaram que o osso bovino é altamente cristalino e composto por hidroxiapatita - HA, carbonatos e compostos minoritários. Em relação ao TCP os resultados demonstraram razão atômica Ca/P igual a 1,5 e alta cristalinidade. As partículas de ambos os materiais, foram analisadas a partir de imagens digitais (MO e MEV), utilizando o programa KS-400. Desta forma, foram medidas as dimensões relacionadas ao tamanho e à forma das partículas: área, perímetro, eixo maior, eixo menor, diâmetro médio, circularidade e convexidade. Observou-se que a área das partículas de Pro-Bone é, em média, cerca de 10 vezes menor do que a área das partículas de TCP. O menor tamanho das partículas de Pro-Bone pode levar a uma reabsorção muito mais rápida do material do implante, gerando fibrose e limitando a osteo-integração. Do ponto de vista da forma, não foram encontradas diferenças significativas entre os dois materiais. / [en] In all the surgical activities that are occupied with structural tissue of the human being, we have situations presented where it is necessary the use of additional bone tissue. The most common indications to use bone fulfilling are: small reconstructions and average reconstructions. The patient, who needs bone reconstruction surgery of small and medium average, can make use of allopathic material, with a cost well more accessible than bone graft alogenic. The study of a bone tissue is a part of engineering with basic purpose to form bone substitutes. This work had as priority the objective to characterize two materials, one with bovine origin e another one with synthetic origin, for future applications as material of fulfilling in bone defects. The X-Ray diffraction and the infra red spectroscopy had disclosed that bovine bone is highly crystalline and composed for hidroxiapatite - HA, carbonates and composites minority and the same with TCP. The bone particles were measured from digital images (MO and the MEV), using program KS- 400. The dimensions related to the particle size and form had been measured based on: area, perimeter, bigger axle, lesser axle, average diameter, factor of form, convexity and diameter of Ferret. It was observed that the particles area of Pro-Bone is, in average, about 10 times smaller than TCP particles area. The smaller particle size of Pro-Bone can lead to a much faster reabsortion of the implant material, generating fibroses and limiting the osteo-integration. No significant differences in shape between the two materials were found.