O processo de envelhecimento é acompanhado por um declínio nas funções cognitivas, principalmente, de funções fluidas ou de processamento. Essas diminuições são pelo menos, em parte, devido a alterações estruturais e funcionais do sistema nervoso central. Uma abordagem para estudar as mudanças funcionais é a medição da utilização metabólica regional da glicose, ou, alternativamente, um parâmetro físico correlacionado ao metabolismo cerebral e à atividade funcional local, como o fluxo sanguíneo cerebral (CBF). Neste contexto, em Imagens por Ressonância Magnética (IRM), a técnica de Marcação dos Spins Arteriais (ASL) surge como uma importante ferramenta não invasiva para análises perfusionais. Seu uso não só permite avaliar a perfusão sanguínea cerebral, gerando mapas quantitativos de CBF, mas também fornecer uma alternativa para estudar a conectividade funcional (FC), um parâmetro importante para descrição da topologia e funcionalidade cerebral. Sessenta e três indivíduos saudáveis, na faixa etária entre dezoito à setenta e dois anos, foram recrutados para participar deste estudo. Análises estatísticas mostram uma diminuição de CBF em várias regiões cerebrais, especialmente nos lobos frontal e temporal, que acompanham o processo de envelhecimento. As medidas de FC foram obtidas em análises por regiões de interesse e teoria de grafos; estas também demostraram uma diminuição, com o avanço da idade, em regiões presentes nos lobos frontal e temporal, mas também relataram um maior número de regiões prejudicadas no lobo parietal. Portanto, usando uma técnica de imagem não invasiva, foi possível observar déficits de CBF além de alterações de aspectos da organização funcional, oferecendo valores quantitativos que podem ajudar na melhor descrição dos efeitos do envelhecimento na hemodinâmica cerebral. / Aging process is accompanied by a decline in cognitive functions foremost comprise fluid or processing-based functions. These decreases are at least partly due to structural and functional deteriorating changes of the central nervous system. One approach to study these functional changes is the measurement of the regional metabolic utilization of glucose, or, alternatively, a physical quantity correlated to cerebral metabolism and local functional activity, such as the cerebral blood flow (CBF). In this context, Arterial spin labeling (ASL) emerges as a noninvasive Magnetic Resonance Imaging (MRI) perfusion technique. Its use not only allows assessing cerebral perfusion, by generating CBF values, but also can provide an alternative to study functional connectivity (FC), which is an important parameter that describes the brain topology and functionality. Sixty-three healthy subjects, from age eighteen to seventy-two years, were recruited to participate in this study. ASL-CBF maps showed a decrease in several brain regions, especially in frontal and temporal lobes that follows aging process. FC measures were assessed with regions of interest (ROI-to-ROI) and graph theory analysis, also showing a decrease in regions present in frontal and temporal lobes, and also more impaired regions in the parietal lobe. Therefore, using a noninvasive imaging technique it was possible to observe CBF deficits besides alteration in aspects on functional organization, offering quantitative values that can help to describe better the aging effects on cerebral hemodynamics.

O estudo de processos inflamatórios e infecciosos em Medicina Nuclear apresenta grande relevância para a clínica médica diagnostica. Enquanto em alguns casos o diagnóstico é óbvio, baseado na história clínica e exame físico do paciente, em outros é mais difícil, por serem assintomáticos ou por apresentarem sintomas não específicos. O diagnóstico precoce do processo inflamatório ou infeccioso permite tratamento rápido e também o impedimento de outras complicações. Além disto, a distinção entre inflamação e infecção é de extrema importância, bem como a provável localização. O uso de leucócitos radiomarcados, já estudados e aplicados em várias patologias, é o método de escolha para visualização de focos de infecção e inflamação. A cintilografia de leucócitos radiomarcados foi introduzida em 1976 por McAffe e Thakur e desde então é usada para diagnosticar diferentes patologias que envolvem infiltração leucocitária como distúrbios inflamatórios do intestino, infecção óssea ou prótese-vasculares entre outras. A marcação dos leucócitos in vitro pode ser realizada com 111In utilizando-se oxima ou tropolona como ligante ou com 99mTc, tendo a hexametilpropileno amino oxima (HMPAO) como ligante, resultando em um complexo lipofílico. A melhor disponibilidade, menor tempo de realização do exame, melhor propriedade física e menor dose de radiação para o paciente, resultou na preferência pelo agente HMPAO marcado com 99mTc, ao invés do 111In, para a maioria das indicações na maioria dos países. Entretanto, a marcação empregando o agente HMPAO apresenta como desvantagens a curta estabilidade do reagente marcado, as exigências relacionadas ao processo de marcação (tempo pós-eluição do 99mTc), além do custo elevado, pois se trata de produto importado. Este trabalho visou o desenvolvimento do reagente liofilizado de glucoheptonatoestanho para marcação de leucócitos com 99mTc in vitro pelo método de préestanização. A otimização da técnica de marcação foi realizada através da incubação dos leucócitos, isolados de sangue total, com diferentes volumes do reagente de glucoheptonato-estanho por diferentes tempos à 37°C (préestanização), com posterior marcação com 99mTc (185 MBq), incubados à temperatura ambiente por 20 minutos. O rendimento da marcação foi superior a 90% na condição ótima de marcação. O reagente liofilizado mostrou-se estável por mais de 90 dias. As imagens cintilográficas obtidas 1, 2 e 3 horas após a administração dos leucócitos radiomarcados em coelho New Zeland demonstraram a alta eficiência de marcação de processo inflamatório provocado a partir da administração local de terebentina. O método de marcação de leucócitos desenvolvido apresenta aplicação promissora na clínica médica, com proposta de redução de custo do procedimento, apesar de ser um procedimento mais demorado quando comparado ao procedimento que utiliza o quelante lipofílico de HMPAO. / The study and localization of inflammatory and infection process in Nuclear Medicine represents a relevant tool in diagnostic procedures. In same cases, the diagnostic is easy and based on anamnesis and clinical observation; in other cases, the patients are asymptomatic or present non specific symptoms that difficult the diagnostic. The early diagnostic of inflammatory or infectious process allow the early introduction of therapy and prevents complications. Farther, the differentiation between inflammation and infection is of extreme importance as well as the localization of the focus. The use of labeled leucocytes, studied and applied in much pathologies, is the method of choice for the visualization of inflammation and infection. The scintigraphy using labeled leucocytes was introduced at 1976 by McAffe and Thakur and since of this is used in the diagnostic of different pathologies related to leucocyte infiltration like intestinal inflammatory disease, bone or prosthetic-vascular infections. The in vitro labeling of leucocytes with 111In was performed using oxime or tropolone as ligand and with 99mTc using hexamethylpropylene amine oxime (HMPAO) as ligand, resulting in a lipophilic complex. The 99mTc-HMPAG complex was preferably employed in many indications and countries do to the ideal physical properties of 99mTc that results in low dose to the patient. However, the labeling employing the HMPAO complex results in some disadvantages like the low stability of the complex, and some requirements related to the 99mTc elution (like the time pos elution), beyond the high cost of the compound that is imported. The aim of this work was the development of a tin-glucoheptonate lyophilized kit for in vitro leucocytes labeling with 99mTc using the pre-stannization method. The optimization of the labeling technique was developed using leucocytes isolated from total blood and employing different volumes of the tinglucoheptonate reagent and different incubation times at 37 deg C (pre-stannization), and posterior labeling with 99mTc (185 MBq), after 20 minutes reaction at room temperature. The labeling yield was superior to 90% using the optimized labeling conditions. Lyophilized reagent was stable after 90 days. Scintilographic images obtained 1, 2 e 3 hours after the administration of labeled leucocytes in New Zealand rabbit, showed good uptake on inflammatory focus promoted by tupertine injection. The leucocytes labeling method developed can be probably applied in clinical procedures and represents cost effective method in substitution of the lipophilic complex of HMPAO.

Este trabalho faz parte de um projeto maior, o electronic Physician Annotation Device (ePAD). O ePAD permite a criação de uma base de conhecimento médico usando anotações semânticas sobre lesões em imagens radiológicas, usando uma plataforma Web. Essas anotações servirão para identificar, acompanhar e reason sobre lesões tumorais em pesquisas médicas (especialmente sobre câncer). A informação adquirida e persistida pelo sistema permite avaliação automática por computadores; recuperação de imagens hospitalares e outros serviços relacionados a exames médicos. O ePAD é um desenvolvimento conjunto de grupos de pesquisas do ICMC-USP e do Department of Radiology da Stanford University. O principal trabalho, apresentado neste texto, é um novo conjunto de funcionalidades na Web para adicionar a marcação de lesões em imagens radiológicas em três dimensões ao ePAD. Elas permitirão a obtenção de dados mais precisos acerca de medidas tridimensionais de lesões como volume, posição e cálculo de maior diâmetro. O objetivo é facilitar o trabalho dos profissionais de radiologia na análise de diagnósticos e acompanhamento de lesões produzindo um acompanhamento mais acurado da evolução de doenças como o câncer. Anotações podem ser conectadas a lesões e conter informações semânticas, usando termos biomédicos da ontologia RadLex. Essas novas funcionalidades são baseadas em HTML5, com o auxílio de WebGL para visualização e manipulação de objetos 3D. As maiores contribuições deste trabalho são o software para visualização de séries de imagens radiológicas em 3D usando planos ortogonais, os protótipos de vídeo mostrando as três possíveis interfaces para marcação de lesões em 3D, a pesquisa com radiologistas (usando os protótipos de vídeo) para determinar que o cursor esférico era a melhor interface para marcar lesões em 3D e o protótipo dessa interface no ePAD. Este trabalho contou com a ajuda de usuários do Department. of Radiology da Stanford University e do Hospital das Clínicas da Universidade de São Paulo em Ribeirão Preto. / This work is part of a larger project, the electronic Physician Annotation Device (ePAD) project. The ePAD allows the creation of a medical knowledge base using semantic annotation on lesions found on radiological images using the Web platform. The annotation will serve to identify, follow-up and reason about tumor lesions in medical research projects (specially about cancer). The information acquired and persisted by the system allows automatic evaluation by computers; retrieval of hospital images and other services related to medical exams. ePAD is a joint development of the ICMC-USP and the Department of Radiology of the Stanford University research groups. The main work, presented here, is a new set of functionalities on the Web to add recording of lesions on radiological images in three dimensions to ePAD. They will lead to more accurate data about three dimensional lesion measurements, such as volume, position and longest diameter calculations. The objective is to ease the work of radiology professionals doing diagnostic analysis and lesion tracking producing more accurate follow-ups of disease evolution, such as of cancer. Annotation can be attached to lesions and hold semantic information, using biomedical ontology terms from RadLex. These new functionalities are based on HTML5 with the help of WebGL for visualization and manipulation of 3D objects. The main contributions of this work are the software for visualization of radiological image series in 3D using orthogonal planes, the video prototypes showing the three possible interfaces to mark lesions in 3D, the survey with radiologists (using the video prototypes) to determine that the spherical cursor was the best interface to mark lesions in 3D and the prototype of this interface in ePAD. This work received help from users of the Department of Radiology of the Stanford University and the Clinics Hospital of Ribeirão Preto of the University of São Paulo.

Apostando na versatilidade de nanopartículas bimetálicas como catalisadores em reações orgânicas, nós desenvolvemos um estudo onde nanopartículas bimetálicas de AgAu, AgPd e AgPt, foram utilizadas como catalisadores em reações de oxidação de compostos de silício (1a-j) ao respectivo silanol (2a-j). Empregando a água como agente oxidante, para estas reações, conversões de 43->99% foram alcançadas. Visando formar catalisadores metalo-enzimáticos (CME), nanopartículas bimetálicas de AgAu, AgPd e AgPt foram utilizadas como suporte da CAL-B (CMEs: CALB-AgAu; CALB-AgPd; CALB-AdPt). Esses catalisadores apresentaram dupla atividade catalítica. Foram alcançadas a oxidação do dimetil(fenil)silano (1a), com uma conversão de até 85% e acetilação enantiosseletiva do (R,S)-1-(fenil)etanol (4a) com acetato de vinila, com uma conversão de até 26% e seletividade >99% para formação do (R)-1- fenil(etil)acetato. Nanopartículas bimetálicas de AgPd (NSsAgPd), também foram aplicadas como catalisadores para a hidrogenação de compostos orgânicos utilizando como fonte de hidrogênio compostos de silício. Neste caso treze diferentes substratos foram empregados (5a-5o) (cetonas &#945,¨β-insaturadas, acrilatos, azidas, compostos nitro e iminas) e conversões >99% foram alcançadas para alguns dos produtos reduzidos. Utilizando este mesmo sistema, a incorporação de átomos de deutério em compostos orgânicos foi realizada pela substituição da água por D2O, o que levou à formação de HD/D2. Com esta metodologia conseguimos encorporar o átomo de deutério numa taxa >60% nos compostos 5a e 5m. As NSsAgPd também foram imobilizadas em partículas de sílica para a formação de SiO2-AgPd. Estes catalisadores foram confinados em um reator e utilizados em reações de hidrogenação, sob7 condições de fluxo contínuo, de compostos orgânicos utilizando como fonte de hidrogênio compostos de silício. Sob estas condições conversões de até 92% foram alcançadas para o produto reduzido / We have developed a study where bimetallic nanoparticles of AgAu, AgPd and AgPt were used as catalysts in the oxidation reactions of silicon compounds (1a-j) to the respective silanol (2a-j). Using the water as the oxidizing agent, for these reactions, conversions of 43-> 99% were achieved. In order to form metallo-enzymatic catalysts (MEC), bimetallic nanoparticles of AgAu, AgPd and AgPt were used as support of CALB (CMEs: CALB-AgAu; CALB-AgPd; CALB-AdPt). These catalysts had dual catalytic activity. Oxidation of dimethyl (phenyl) silane (1a) with a conversion of up to 85% and enantioselective acetylation of (R,S)-1-(phenyl)ethanol (4a) with vinyl acetate was achieved with a conversion of up to 26% and selectivity >99% for (R)-1-phenyl (ethyl) acetate formation. AgPd bimetallic nanoparticles (NSsAgPd) were also applied as catalysts for the hydrogenation of organic compounds using silicon compounds as the Hydrogen source. In this case thirteen different substrates (5a-5o) were employed (α,β-unsaturated ketones, acrylates, azides, nitro compounds and imines) and conversions >99% were achieved for several reduced products. Using this same system, the incorporation of deuterium atoms into organic compounds was performed by replacing the water with D2O, which led to the formation of HD/D2. With this methodology we were able to incorporate the deuterium atom in a rate >60% in compounds 5a and 5m. NSsAgPd were also immobilized on silica particles to form SiO2-AgPd. These catalysts were confined in a reactor and used in the hydrogenation reactions under continuous flow conditions of organic compounds using silicon compounds as the hydrogen source. Under these conditions conversions of up to 92% were achieved for the reduced product.

Made available in DSpace on 2016-03-22T17:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marlene.pdf: 1033772 bytes, checksum: e247d4fdeec56c298ffea8b3ebb438a7 (MD5) Previous issue date: 2005-07-29 / El presente trabajo está constituido de un estudio y análisis de los datos sobre la interferencia de la lengua talian en el aprendizaje del español lengua extranjera, más específicamente sobre el uso de la vibrante simple en vez de la vibrante múltipla, a la luz de la Teoría de la Marcación Fonológica basada en Restricciones y Procedimientos de Simplificación, de Andrea Calabrese (1995), la cual defiende que hay configuraciones óptimas y configuraciones de rasgos fonológicamente complejas. La Teoría de la Marcación propone, aún, la existencia de estrategias que reparan configuraciones complejas de rasgos distintivos que componen los segmentos de diferentes lenguas. Este estudio también presenta aspectos de la fonología de las lenguas, de los rasgos distintivos, de la fonología autosegmental, de la geometría de los rasgos, de los tipos de segmentos y de los principios básicos para la aplicación de las reglas. El cuerpo teórico presenta, aún, algunos estudios realizados sobre la vibrante en Rio Grande do Sul y en Brasil. Para encontrar y presentar las interferencias, fueron grabadas lecturas de textos, las cuales, transcriptas y analizadas, permitieron el examen y la posterior descripción de fragmentos de textos en los cuales ocurren los episodios de la interferencia en cuestión. El análisis fue realizado basado en factores lingüísticos y extralingüísticos. Desde ese estudio, es posible concluir que la lengua materna interfiere en el aprendizaje de una lengua extranjera, pero el factor local de residencia se presenta como la motivación destacada para que la interferencia permanezca. / O presente estudo constitui-se de uma pesquisa e análise dos dados sobre a interferência da língua talian no aprendizado de espanhol, língua estrangeira, mais especificamente sobre o emprego do tepe no lugar da vibrante múltipla, à luz da Teoria da Marcação Fonológica, baseada em Restrições e Procedimentos de Simplificação, de Andrea Calabrese (1995), a qual defende haver configurações ótimas e configurações de traços fonologicamente complexas. A Teoria da Marcação propõe, ainda, a existência de estratégias que reparam configurações complexas de traços distintivos que compõem os segmentos de diferentes línguas. Este estudo também mostra aspectos da fonologia das línguas, dos traços distintivos, da fonologia autossegmental, da geometria de traços, dos tipos de segmentos e dos princípios básicos para a aplicação de regras. O corpo teórico apresenta, ainda, alguns estudos realizados sobre a vibrante no Rio Grande do Sul e no Brasil. Para detectar e elencar as interferências, foram gravadas leituras de textos, as quais, transcritas e analisadas, permitiram o exame e a posterior descrição de trechos em que ocorrem episódios da interferência em questão. A análise foi realizada com base em fatores lingüísticos e extralingüísticos. A partir desta pesquisa, foi possível concluir que a língua materna interfere no aprendizado de uma língua estrangeira mas o fator local de residência apresenta-se como motivador de destaque para que a interferência permaneça.

A presença de redes cerebrais funcionais ativadas durante o repouso é bem conhecida e verificada por diferentes técnicas de imagens, como as Imagens por Ressonância Magnética funcionais (IRMf) baseadas no contraste dependente do nível de oxigenação do sangue (BOLD, Blood Oxygenation Level Dependent). Entretanto, apesar de ser atualmente o método não invasivo convencional para tais estudos, o contraste BOLD é sensível a diferentes parâmetros hemodinâmicos (fluxo sanguíneo cerebral, CBF; volume sanguíneo cerebral e extração de oxigênio), cuja relação não é completamente conhecida em diversas patologias. Por outro lado, o método de Marcação dos Spins Arteriais (ASL) é uma técnica de IRM não invasiva que fornece mapas quantitativos de CBF e pode ser usada para avaliar as redes de repouso. Portanto, o objetivo do presente estudo foi investigar a viabilidade de usar sequências de ASL (pulsada e pseudocontínua), disponíveis para o uso na rotina clínica, para o estudo da conectividade funcional do cérebro em estado de repouso. Imagens de ASL e BOLD, de 23 indivíduos jovens e saudáveis, foram adquiridas em um equipamento de 3T. Após o pré-processamento usual das imagens e cálculos dos mapas de perfusão, CBF e pseudo-BOLD (pBOLD), a partir das imagens de ASL, as redes cerebrais de repouso foram obtidas pela Análise de Componentes Independentes (ICA) e pelo método baseado em semente. Utilizando ICA, a análise em grupo conjunta de pBOLD e BOLD identificou cinco redes: rede de modo padrão (DMN), visual, auditiva, saliência e motora. Quando analisados separadamente, os dados de pBOLD mostraram apenas as redes DMN e visual, enquanto os dados de BOLD mostraram também as redes auditiva, saliência, motora, atentiva e frontoparietais direita e esquerda. Para ambas as análises, comparações entre as redes de pBOLD e BOLD apresentaram similaridades de moderadas a altas. Entretanto, nenhuma rede foi observada utilizando os dados de perfusão e CBF. Já as análises baseadas em sementes mostraram correlações significativas, para as séries temporais de pBOLD e CBF, entre regiões que constituem algumas redes de repouso conhecidas (DMN, visual, sensorial-motora, atentiva e frontoparietal). Os valores obtidos para a força das conectividades nas redes de pBOLD e CBF se correlacionaram com aqueles obtidos nas redes de BOLD. As diferenças no desempenho de ASL e BOLD devem-se a uma combinação de fatores, como relação sinal ruído e resolução temporal. Além disso, a natureza dos sinais não é a mesma. O sinal BOLD é influenciado por diferentes parâmetros fisiológicos e é proveniente principalmente de grandes veias; enquanto o sinal de ASL é proveniente da rede de capilares, fornecendo especificidade espacial mais alta para a atividade neuronal, além de permitir a quantificação do CBF, que está relacionado mais diretamente ao metabolismo cerebral. Portanto, o presente estudo mostrou ser possível investigar a conectividade funcional do cérebro no estado de repouso com uma sequência comercial, apesar das limitações técnicas da ASL. Além disso, as séries temporais de CBF e BOLD refletem diferentes aspectos do cérebro em repouso, fornecendo informações complementares dos seus processos fisiológicos / The presence of functional brain networks activated during resting state is well known and has been verified by different imaging techniques, such as the functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) based on the Blood Oxygenation Level-Dependent (BOLD) contrast. Although BOLD-fMRI is currently the conventional non invasive method for such studies, BOLD contrast is sensitive to different hemodynamic parameters (Cerebral Blood Flow, CBF; cerebral blood volume and oxygen extraction fraction), whose relationship is not fully understood in several pathologies. In contrast, the Arterial Spin Labeling (ASL) MRI technique is a non invasive tool for CBF quantification and can be used to investigate resting-state networks. Therefore, the goal of the present study was to investigate the feasibility of using ASL sequences (pulsed and pseudocontinuous), available for clinical routine use, for the study of functional connectivity of the brain at rest. ASL and BOLD images of 23 healthy young subjects were acquired in a 3T machine. After the usual image pre-processing and quantification of perfusion, CBF and pseudo-BOLD (pBOLD) maps, from ASL images, resting-state brain networks were obtained by Independent Component Analysis (ICA) and a seed-based method. Five networks were identified in a joint analysis of pBOLD and BOLD: Default Mode Network (DMN), visual, auditory, salience, and motor. When analyzed separately, pBOLD showed only the DMN and visual networks, while BOLD also showed auditory, salience, motor, attentive, right and left frontoparietal networks. For both analyses, comparisons between pBOLD and BOLD networks showed from moderate to high similarities. However, no network was obtained from perfusion and CBF time series. Seed-based analysis showed significant correlations, for pBOLD e CBF time series, between regions that integrate some known networks (DMN, visual, sensorial-motor, attentive and frontoparietal). Functional connectivity strength obtained from pBOLD and CBF networks correlated with the ones from BOLD data. Differences in performance with ASL and BOLD are due to a combination of factors, such as SNR and temporal resolution. Moreover, the nature of the signals is not the same. BOLD signal is influenced by different physiologic parameters and comes mainly from large veins; while ASL signal comes from small capillaries, providing higher spatial specificity regarding neural activity, in addition to allow the quantification of CBF, which is closer related to the cerebral metabolism. In conclusion, the present study showed the feasibility of investigating functional connectivity of the brain at rest using a commercial ASL sequence, even with its technical limitations. Moreover, CBF and BOLD time series reflect different aspects of the resting-state brain and provide complementary information on its physiological processes

Evidências apontam para o envolvimento da peroxidação lipídica em diversas patologias. Os hidroperóxidos de lipídios (LOOH) são os produtos primários da peroxidação lipídica e sua decomposição resulta em produtos de maior reatividade e toxicidade, como os radicais peroxila. Esses radicais desempenham papel importante na propagação da peroxidação lipídica e também podem gerar oxigênio molecular singlete (1O2) por meio da combinação de dois radicais peroxila. Neste trabalho investigamos a possibilidade dos LOOH, em particular dos hidroperóxidos de ácido linoléico (LAOOH), de servirem como fonte 1O2 na presença de oxidantes de relevância biológica como metais, peroxinitrito ou ácido hipocloroso. A formação de 1O2 foi claramente demonstrada na reação de LAOOH com esses oxidantes pelas detecções (i) da emissão bimolecular na região espectral do vermelho (λ>570 nm), (ii) da emissão monomolecular no infravermelho-próximo (λ=1270 nm), (iii) do espectro de emissão no infravermelho, e (iv) da intensificação e supressão da luminescência na presença de D2O e azida, respectivamente. Além disso, os mecanismos de reação foram estudados utilizando LAOOH marcados com oxigênio-18 (LA18O18OH) e captadores químicos específicos para 1O2 aliada à tecnica de detecção por HPLC acoplada à espectrometria de massa. Os resultados mostraram a formação de 1O2 marcado [18(1O2) ] na reação de LA18O18OH com os três oxidantes, revelando que os átomos de oxigênio do 1O2 são derivados do hidroperóxido. Em conjunto, as evidências obtidas levam à conclusão de que os LOOH podem servir como fontes potenciais de 1O2 em sistemas biológicos em situações onde haja a coexistência de LOOH e metais, peroxinitrito ou ácido hipocloroso. / Evidences point to the involvement of lipid peroxidation in several diseases. Lipid hydroperoxides (LOOH) are the primary products of lipid peroxidation and their decomposition generates more reactive and toxic compounds, such as peroxyl radicals. These radicals play an important role in the propagation of lipid peroxidation and may also generate singlet molecular oxygen (1O2) by the combination of two peroxyl radicals. In this study we have investigated the possibility of LOOH, in particular linoleic acid hydroperoxide (LAOOH), to be a source of 1O2 in the presence of biologically relevant oxidants such as, metal ions, peroxynitrite or hypochlorous acid. The formation of 1O2 was clearly demonstrated in the reaction of LAOOH with all the three tested oxidants by detecting: (i) the dimol light emission in the red spectral region (λ>570 nm), (ii) the monomol light emission in the near-infrared region (λ=1270 nm), (iii) the infrared light emission spectrum, and (iv) the enhancing effect of deuterium oxide and the quenching effect of azide on light emission. Furthermore, the mechanism was studied using LAOOH labeled with 18-oxygen isotope (LA18O18OH) and specific 1O2 chemical traps in combination with HPLC coupled to mass spectrometry detection. The results have showed the formation of 18-oxygen labeled 1O2 [18(1O2) ] in the reaction of LA18O18OH with the three oxidants, indicating that oxygen atoms in 1O2 are derived from the hydroperoxide. Altogether, the obtained evidences lead to the conclusion that LOOH may serve as a potential source of 1O2 in biological systems, in situations where LOOH can interact with metals, peroxynitrite or hypochlorous acid.

O oxigênio molecular singlete (1O2) é formado em sistemas biológicos e reage com diferentes biomoléculas. Proteínas representam um dos principais alvos de oxidação, devido as suas altas concentrações em organismos. Em pH fisiológico 1O2 reage com His, Tyr, Met, Cys e Trp. Neste trabalho investigamos a oxidação causada pelo 1O2 e a formação de dimerização em uma proteína modelo, a lisozima. A identificação dos principais produtos de oxidação e dimerização foi realizada por sequenciamento de peptídeos através de nano cromatografia acoplada a espectrometria de massas (nLC-MS/MS). A geração de 1O2 foi realizada por fotossensibilização utilizando luz e rosa bengala como fotossensibilizador, e pela decomposição térmica de endoperóxidos derivado do naftaleno DHPN16O2 e DHPN18O2, uma fonte limpa de 1O2 no meio reacional. Os resultados demonstraram que a reação do oxigênio singlete com lisozima acarreta oxidação dos resíduos de Met, His e Trp. A caracterização da estrutura primária por nLC-MS/MS dos aminoácidos confirmou a adição de átomos de oxigênio marcado (18O). A lisozima é constituída apenas de um resíduo de histidina (His15) e as oxidações identificadas foram adições de massas de +14 Da (descrita como 2-oxo-histidina), +16 e +32 Da. Os resíduos de metionina (Met12 e Met105) foram identificados como sulfóxidos (MetSO - adição de massas de +16 Da). Para os resíduos de triptofano foram identificados a formação de quinurenina (adição de massas de +4 Da), +16 e +32 Da. As oxidações levaram a formação de dimerização na proteína caracterizada por eletroforese em gel e nLC-MS/MS. O objetivo principal do trabalho foi analisar a ligação cruzada entre o resíduo de histidina 2-oxohistidina na lisozima. Entretanto, foram identificadas ligações cruzadas entre 2- oxo-histidina e resíduos de lisina, além de ligações cruzadas com resíduos de triptofano oxidado. Em consequência dos resultados obtidos com a proteína modelo, avaliamos as oxidações e formação de dímeros em proteínas extraídas do cristalino do olho bovino. Diferentes tipos de modificações foram observados, além da formação de dímeros entre resíduos de histidina (2-oxoHis-His) caracterizados por nLC-MS/MS e bioinformática. Os dados obtidos neste trabalho, fornecem evidências da ocorrência simultânea de formação de ligações cruzadas entre diferentes proteicas após exposição a 1O2. O trabalho resultou na identificação e sequenciamento através de nLC-MS/MS de peptídeos oxidados por 1O2 a partir de uma proteína modelo. Esses resultados reiteram o importante papel do 1O2 em reações com proteínas além do seu envolvimento no desenvolvimento de condições patológicas. A dimerização formada na ligação cruzada em 2-oxo-His-His representa um possível novo biomarcador para o 1O2 em sistemas biológicos / Singlet molecular oxygen (1O2) can be generated in biological systems, reacting with different biomolecules. Proteins are major target for oxidants due to higher concentration in organisms. At physiological pH, 1O2 may react with the following aminoacids: His, Tyr, Met, Cys and Trp. Here, we investigated oxidation and dimerization reactions of proteins exposed to 1O2 using lysozyme as a model. Modifications of lysozyme by 1O2 were investigated using mass spectrometry approaches. Identification of the main oxidation and dimerization products were performed by peptide sequencing by nano-chromatography coupled to mass spectrometry (nLC-MS/MS). Singlet oxygen was generated using visible light and rose Bengal as photosensitizer, and from the decomposition of thermolabile endoperoxides DHPN16O2 e DHPN18O2, clean sources of 1O2. Experimental findings showed oxidation of Met, His, and Trp residuesin lysozyme. Structural characterization by nLC-MS/MS of the oxidative modifications in lysozyme tryptic peptides showed the addition of [18O]-labeled atoms in different amino acid residues. Lysozyme has in its structure a single histidine residue (His15). We identified shifts of +14 Da (described as oxohistidine), +16 and +32 Da in this residue. Methionine residues (Met12 and Met105) were oxidized to sulfoxides (MetSO mass shift of +16 Da). Modifications in tryptophan residues were identified as kynurenine (shift mass of +4 Da), +16 and + 32 Da. Oxidized lysozyme subjected to SDS-Page showed dimmers formation. The main aim was to analyze cross-linking formation between 2-oxo-histidine residues in lysozyme. However, cross-links between 2- oxo-histidine and lysine residues, and cross-links between oxidized tryptophan residues have been identified. Following results obtained with the protein model, we evaluated oxidation and the dimers formation in proteins extracted from the lens of the bovine eye. Analysis performed in nLC-MS/MS and bioinformatics identified different types of modifications, including formation of dimers with histidine residues (2-oxo-His-His). The data provided evidence for simultaneous occurrence of protein cross-linking on exposure 1O2. These results demonstrated the important role of 1O2 in protein reactions beyond its involvement in developing of pathological conditions. In conclusion, dimerization of proteins through 2-oxo-His residues may be a possible new biomarker for 1O2 in biological systems.

O oxigênio molecular singlete (1O2) é formado em sistemas biológicos e reage com diferentes biomoléculas. Proteínas representam um dos principais alvos de oxidação, devido as suas altas concentrações em organismos. Em pH fisiológico 1O2 reage com His, Tyr, Met, Cys e Trp. Neste trabalho investigamos a oxidação causada pelo 1O2 e a formação de dimerização em uma proteína modelo, a lisozima. A identificação dos principais produtos de oxidação e dimerização foi realizada por sequenciamento de peptídeos através de nano cromatografia acoplada a espectrometria de massas (nLC-MS/MS). A geração de 1O2 foi realizada por fotossensibilização utilizando luz e rosa bengala como fotossensibilizador, e pela decomposição térmica de endoperóxidos derivado do naftaleno DHPN16O2 e DHPN18O2, uma fonte limpa de 1O2 no meio reacional. Os resultados demonstraram que a reação do oxigênio singlete com lisozima acarreta oxidação dos resíduos de Met, His e Trp. A caracterização da estrutura primária por nLC-MS/MS dos aminoácidos confirmou a adição de átomos de oxigênio marcado (18O). A lisozima é constituída apenas de um resíduo de histidina (His15) e as oxidações identificadas foram adições de massas de +14 Da (descrita como 2-oxo-histidina), +16 e +32 Da. Os resíduos de metionina (Met12 e Met105) foram identificados como sulfóxidos (MetSO - adição de massas de +16 Da). Para os resíduos de triptofano foram identificados a formação de quinurenina (adição de massas de +4 Da), +16 e +32 Da. As oxidações levaram a formação de dimerização na proteína caracterizada por eletroforese em gel e nLC-MS/MS. O objetivo principal do trabalho foi analisar a ligação cruzada entre o resíduo de histidina 2-oxohistidina na lisozima. Entretanto, foram identificadas ligações cruzadas entre 2- oxo-histidina e resíduos de lisina, além de ligações cruzadas com resíduos de triptofano oxidado. Em consequência dos resultados obtidos com a proteína modelo, avaliamos as oxidações e formação de dímeros em proteínas extraídas do cristalino do olho bovino. Diferentes tipos de modificações foram observados, além da formação de dímeros entre resíduos de histidina (2-oxoHis-His) caracterizados por nLC-MS/MS e bioinformática. Os dados obtidos neste trabalho, fornecem evidências da ocorrência simultânea de formação de ligações cruzadas entre diferentes proteicas após exposição a 1O2. O trabalho resultou na identificação e sequenciamento através de nLC-MS/MS de peptídeos oxidados por 1O2 a partir de uma proteína modelo. Esses resultados reiteram o importante papel do 1O2 em reações com proteínas além do seu envolvimento no desenvolvimento de condições patológicas. A dimerização formada na ligação cruzada em 2-oxo-His-His representa um possível novo biomarcador para o 1O2 em sistemas biológicos / Singlet molecular oxygen (1O2) can be generated in biological systems, reacting with different biomolecules. Proteins are major target for oxidants due to higher concentration in organisms. At physiological pH, 1O2 may react with the following aminoacids: His, Tyr, Met, Cys and Trp. Here, we investigated oxidation and dimerization reactions of proteins exposed to 1O2 using lysozyme as a model. Modifications of lysozyme by 1O2 were investigated using mass spectrometry approaches. Identification of the main oxidation and dimerization products were performed by peptide sequencing by nano-chromatography coupled to mass spectrometry (nLC-MS/MS). Singlet oxygen was generated using visible light and rose Bengal as photosensitizer, and from the decomposition of thermolabile endoperoxides DHPN16O2 e DHPN18O2, clean sources of 1O2. Experimental findings showed oxidation of Met, His, and Trp residuesin lysozyme. Structural characterization by nLC-MS/MS of the oxidative modifications in lysozyme tryptic peptides showed the addition of [18O]-labeled atoms in different amino acid residues. Lysozyme has in its structure a single histidine residue (His15). We identified shifts of +14 Da (described as oxohistidine), +16 and +32 Da in this residue. Methionine residues (Met12 and Met105) were oxidized to sulfoxides (MetSO mass shift of +16 Da). Modifications in tryptophan residues were identified as kynurenine (shift mass of +4 Da), +16 and + 32 Da. Oxidized lysozyme subjected to SDS-Page showed dimmers formation. The main aim was to analyze cross-linking formation between 2-oxo-histidine residues in lysozyme. However, cross-links between 2- oxo-histidine and lysine residues, and cross-links between oxidized tryptophan residues have been identified. Following results obtained with the protein model, we evaluated oxidation and the dimers formation in proteins extracted from the lens of the bovine eye. Analysis performed in nLC-MS/MS and bioinformatics identified different types of modifications, including formation of dimers with histidine residues (2-oxo-His-His). The data provided evidence for simultaneous occurrence of protein cross-linking on exposure 1O2. These results demonstrated the important role of 1O2 in protein reactions beyond its involvement in developing of pathological conditions. In conclusion, dimerization of proteins through 2-oxo-His residues may be a possible new biomarker for 1O2 in biological systems.

Apostando na versatilidade de nanopartículas bimetálicas como catalisadores em reações orgânicas, nós desenvolvemos um estudo onde nanopartículas bimetálicas de AgAu, AgPd e AgPt, foram utilizadas como catalisadores em reações de oxidação de compostos de silício (1a-j) ao respectivo silanol (2a-j). Empregando a água como agente oxidante, para estas reações, conversões de 43->99% foram alcançadas. Visando formar catalisadores metalo-enzimáticos (CME), nanopartículas bimetálicas de AgAu, AgPd e AgPt foram utilizadas como suporte da CAL-B (CMEs: CALB-AgAu; CALB-AgPd; CALB-AdPt). Esses catalisadores apresentaram dupla atividade catalítica. Foram alcançadas a oxidação do dimetil(fenil)silano (1a), com uma conversão de até 85% e acetilação enantiosseletiva do (R,S)-1-(fenil)etanol (4a) com acetato de vinila, com uma conversão de até 26% e seletividade >99% para formação do (R)-1- fenil(etil)acetato. Nanopartículas bimetálicas de AgPd (NSsAgPd), também foram aplicadas como catalisadores para a hidrogenação de compostos orgânicos utilizando como fonte de hidrogênio compostos de silício. Neste caso treze diferentes substratos foram empregados (5a-5o) (cetonas &#945,¨β-insaturadas, acrilatos, azidas, compostos nitro e iminas) e conversões >99% foram alcançadas para alguns dos produtos reduzidos. Utilizando este mesmo sistema, a incorporação de átomos de deutério em compostos orgânicos foi realizada pela substituição da água por D2O, o que levou à formação de HD/D2. Com esta metodologia conseguimos encorporar o átomo de deutério numa taxa >60% nos compostos 5a e 5m. As NSsAgPd também foram imobilizadas em partículas de sílica para a formação de SiO2-AgPd. Estes catalisadores foram confinados em um reator e utilizados em reações de hidrogenação, sob7 condições de fluxo contínuo, de compostos orgânicos utilizando como fonte de hidrogênio compostos de silício. Sob estas condições conversões de até 92% foram alcançadas para o produto reduzido / We have developed a study where bimetallic nanoparticles of AgAu, AgPd and AgPt were used as catalysts in the oxidation reactions of silicon compounds (1a-j) to the respective silanol (2a-j). Using the water as the oxidizing agent, for these reactions, conversions of 43-> 99% were achieved. In order to form metallo-enzymatic catalysts (MEC), bimetallic nanoparticles of AgAu, AgPd and AgPt were used as support of CALB (CMEs: CALB-AgAu; CALB-AgPd; CALB-AdPt). These catalysts had dual catalytic activity. Oxidation of dimethyl (phenyl) silane (1a) with a conversion of up to 85% and enantioselective acetylation of (R,S)-1-(phenyl)ethanol (4a) with vinyl acetate was achieved with a conversion of up to 26% and selectivity >99% for (R)-1-phenyl (ethyl) acetate formation. AgPd bimetallic nanoparticles (NSsAgPd) were also applied as catalysts for the hydrogenation of organic compounds using silicon compounds as the Hydrogen source. In this case thirteen different substrates (5a-5o) were employed (α,β-unsaturated ketones, acrylates, azides, nitro compounds and imines) and conversions >99% were achieved for several reduced products. Using this same system, the incorporation of deuterium atoms into organic compounds was performed by replacing the water with D2O, which led to the formation of HD/D2. With this methodology we were able to incorporate the deuterium atom in a rate >60% in compounds 5a and 5m. NSsAgPd were also immobilized on silica particles to form SiO2-AgPd. These catalysts were confined in a reactor and used in the hydrogenation reactions under continuous flow conditions of organic compounds using silicon compounds as the hydrogen source. Under these conditions conversions of up to 92% were achieved for the reduced product.