Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T22:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289615.pdf: 1626236 bytes, checksum: eb5909cc2286b014f8dbbb39bc279d05 (MD5) / Neste trabalho de dissertação foram sintetizados e caracterizados quatro complexos mononucleares de cobre (II), [Cu(bpma)dppz](ClO4)2.0,67H2O (1), [Cu(acac)dppz](ClO4) (2), [Cu(AAZ)dpq](ClO4)2.H2O (3), [Cu(dppz)tenoilCF3(CH3CN)].ClO4 (4). Os ligantes utilizados foram o acetilacetonato (acac), N-bis-(2- piridilmetil) amina (bpma), dipirido[3,2-f:2',3'-h]quinoxalina (dpq), dipirido[3,2-a:2',3'-c]fenazina monohidratado (dppz) e o tenoiltrifluoroacetonato (tenoilcf3). Os quatro complexos foram caracterizados através de medidas espectroscópicas (IV e UV-Vis), de condutividade e eletroquímicas (voltametria cíclica). As estruturas cristalinas inéditas foram resolvidas por difratometria de raios X. A avaliação da interação entre os quatro complexos e o CT-DNA foi realizada através de experimentos distintos. A titulação espectrofotométrica UV-Vis resultou em valores de Kb que demonstram a #boa# interação com o sulco maior do DNA. A titulação por fluorescência resultou em valores de Kapp na ordem de 106, que demonstram a interação dos compostos com DNA. A interação medida por voltametria de onda quadrada converge com os dados demonstrados pelos outros experimentos. A geometria planar dos ligantes dpq e dppz servem de âncora para a interação dos complexos entre os pares de bases do DNA. A atividade de nuclease e fotonuclease dos complexos 1, 2 e 3 foi determinada por experimentos de eletroforese em gel de agarose, para clivagem de DNA plasmidial. Os complexos apresentam bons resultados de clivagem no UV e sob luz visível (vermelha). A clivagem de DNA, com ativação na faixa do UV-A (365 nm) por 5 minutos mostra-se a mais eficaz. A citotoxicidade dos complexos 1, 2 e 3 foi determinada frente a células leucêmicas K562, com a determinação do IC50 de 1,75; 2,3 e 3,2 µmol.L-1 para os compostos, respectivamente. A concentração de cobre intracelular para os complexos 1, 2 e 3 ficou em 45x10-16, 45x10-16 e 153x10-16 mol.cél.-1, respectivamente. / In this study were synthesized and characterized four new mononuclear copper (II) complexes, [Cu(bpma)dppz](ClO4)2.0,67H2O (1), [Cu(acac)dppz](ClO4) (2), [Cu(AAZ)dpq](ClO4)2.H2O (3), [Cu(dppz)thenoylCF3(CH3CN)].ClO4 (4). The ligands used were acetylacetonate (acac), N-bis-(2-pyridilmethyl) amine (bpma), dipyrido[3,2-f:2',3'-h]quinoxaline (dpq), dipyrido[3,2-a:2',3'- c]phenazine monohydrated (dppz) and the thenoyltrifluoroacetonate (thenoylcf3). The four complexes were characterized using spectroscopic measurements (IR and UV-Vis), conductivity and eletrochemical analysis (cyclic voltammetry). The new structures were resolved by X-ray diffraction. Interaction study between the complexes and CT-DNA was made by distinct experiments. The evaluation of interaction among the four complexes and CT-DNA was carried out by different experiments. The spectrophotometric titration in UV-Vis results in values of Kb which shows the good interaction with the major groove of DNA. The fluorescence titration resulted in values of Kapp in order of 106, demonstrating the interaction of compounds with DNA. The interaction measured by square wave voltammetry converges with the presented data by other experiments. The planar geometry of the ligands dpq and dppz act like an anchor for the interaction of complexes between the base pairs of DNA. The nuclease and photonuclease activity of complexes 1, 2 and 3 was determined by agarose gel electrophoresis, for plasmidial DNA cleavage. The complexes show good cleavage results under UV and visible light (red light). The DNA cleavage, with activation in UV-A range (365 nm) by 5 minutes was the more effective. The cytotoxicity of complexes 1, 2 and 3 were determined front leukemic cells K562, with determination of IC50 of 1,75; 2,3 e 3,2 ìmol.L-1 for the compounds, respectively. The intracellular copper concentration for the complexes 1, 2 e 3 was 45x10- 16, 45x10-16 and 153x10-16 mol.cell.-1, respectively.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T19:16:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233926.pdf: 2391303 bytes, checksum: 6f228aab91d9ad1d4906ec949bb6bdc1 (MD5) / O intenso uso dos metais pesados aliados as suas toxicidades, fazem com que novos métodos de análise sejam importantes. No presente trabalho estuda-se um método para determinação de Zn2+ e Cd2+ com diferentes surfactantes (CTABr, SDS, TRITON X-100, Lauril e Palmitil sulfobetaína) por espectrofluorimetria. O método proposto emprega a sonda fluorescente 8-hidroxiquinolina (8-HQ). O realce da fluorescência da 8-HQ pelos íons metálicos Zn2+ e Cd2+, mostra que é possível analisar metais em soluções de composição conhecida. Com base nos resultados verificou-se que a técnica de espectroscopia de fluorescência em meio micelar mostra-se eficiente e de fácil aplicabilidade. A utilização do meio micelar é importante, pois permite a solubilização do complexo formado entre 8-HQ com Zn2+ e Cd2+, o qual logo precipita na ausência de surfactante. Nas condições experimentais de análise ([8-HQ] = 2,0 x 10-4 mol.L-1 e [Me2+] na faixa de 0 até 6,0 x 10-5 mol.L-1), os resultados indicam que o surfactante CTABr é o que atua de forma mais favorável na solubilização do complexo, tanto no caso do Zn2+ quanto Cd2+, e nenhuma precipitação foi observada até 24 horas depois. Os resultados dos testes de viscosidade mostram que adição de Zn2+ afeta a viscosidade macroscópica das soluções de CTABr, fato que pode estar relacionado com a estabilidade do complexo em solução. No caso do CTABr pode-se calcular que o LD é equivalente a 2,39 nano moles de Zn2+ e no caso do Cd2+ 2,74 nano moles. Em ambos casos, em sistemas cromatográficos onde as amostras são injetadas em micro litros, e/ou pré-tratadas em coluna de pré-concentração, o método pode atingir pico moles de metais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246307.pdf: 1522841 bytes, checksum: e270e85d281daf546c1840335752a9f5 (MD5) / Complexos biomiméticos do sítio ativo das PAPs foram sintetizados com o objetivo de elucidar o papel das PAPs nos sistemas vivos e simultaneamente encontrar novas aplicações para estes complexos como nucleases sintéticas. Com este intuito, foi testada a atividade de uma série de complexos heterodinucleares Fe3+M2+, usando o ligante assimétrico H2BPBPMP. Os complexos são: FeCuOAc, FeCuOH, FeZnOAc, FeZnOH, FeMnOH e FeNiOAc. O DNA plasmidial foi utilizado como modelo para testar a clivagem da ligação fosfato pelos complexos. Foram testadas diferentes condições de pH e concentração dos complexos. As reações também foram realizadas na presença de captadores de radicais livres e na ausência de oxigênio. Para verificar a interação complexo/DNA foram realizados experimentos com Distamicina e titulação espectrofotométrica UV-Vis. Todos os complexos, exceto FeNiOAc, foram capazes de clivar DNA por um mecanismo hidrolítico em baixas concentrações do complexo (2,5 µM) a 37 oC em pH próximo ao fisiológico (faixa de 6,0 a 7,0). O complexo FeNiOAc não cliva o DNA, mas pode se ligar ao DNA e alterar significativamente sua mobilidade. O complexo FeCuOAc é o mais ativo da série apresentando uma aceleração de 2,71 x 107 vezes quando comparado com o valor do DNA não catalisado, seguido por, FeMnOH, FeZnOAc, FeCuOH e FeZnOH.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:46:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 240190.pdf: 2098727 bytes, checksum: 0e5a3cbba37957e2b1420ee8a73a52f0 (MD5) / Alguns compostos orgânicos apresentam características para serem utilizados como sondas fluorescentes na determinação de íons metálicos. O 8-dimetilamino-1-naftol (DANOL) apresenta elevada sensibilidade para determinação de Be(II), em meio micelar (dodecil sulfato de sódio,SDS). Essa sensibilidade do DANOL deve-se ao efeito conhecido como "esponja de prótons". O 1-N,N-dimetilamino Naftaleno-5-N-dodecil sulfonamida (DNSS) apresenta significativa sensibilidade para Be(II) permitindo realizar a análise na presença de íons como Cd(II), Zn(II), Rb(I), Ca(II), Mg(II), Al(III) e Na(I). A presença dos íons Cu(II), Pb(II), Fe(III) e Ni(II) provoca uma diminuição na fluorescência da sonda, sendo que a supressão observada é consistente com a equação de Stern-Volmer e, o Cu(II) apresenta a maior constante de Stern-Volmer. As análises são realizadas em presença de SDS, facilitando assim a interação entre a sonda e o íon metálico. Comparando 8-quinolinil fosfato (8-QP), 8-quinolinil sulfato(8-QS) e a 8-hidroxiquinolina, observa-se o efeito do substituinte do anel com relação à fluorescência, assim como a sensibilidade para serem utilizados como sondas fluorescentes. O 8-QS apresenta maior intensidade de fluorescência, porém, mostra pouca sensibilidade com relação aos íons metálicos Pb(II), Be(II) e Rb(I), enquanto que 8-QP mostra apreciável sensibilidade ao íon Be(II).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:54:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 240096.pdf: 2478319 bytes, checksum: fd2f29da21b4b6c7476e26675f6f8bf0 (MD5) / Neste trabalho foi estudada a formação de complexos entre o polímero poli(vinilpirrolidona) (PVP) e blendas poli(vinilpirrolidona)/poli(4-vinilpiridina) (PVP/P4VP) e o íons Cu(II) na presença de tiocianato. Os espectros na região do infravermelho (IV) dos complexos PVP/Cu(II) mostram que a complexação ocorre pela coordenação entre os íons Cu(II) e o oxigênio carbonílico e com os ânions tiocianato coordenados através dos átomos de nitrogênio. As curvas de termogravimetria (TG) e de calorimetria diferencial exploratória (DSC) mostram influência dos íons Cu(II), que reduzem a temperatura de degradação do PVP, bem como valores de Tg pouco maiores que para o PVP puro. Os resultados para as blendas mostram que os polímeros são miscíveis, principalmente com relação às curvas de DSC, que mostram apenas um valor de Tg. Os resultados para os complexos obtidos entre Cu(II) e a blenda PVP/P4VP mostram que a complexação ocorre entre os íons Cu(II) e os componentes da blenda, apresentando deslocamentos nas bandas de estiramento C=O e C=N. As propriedades térmicas são modificadas, apresentando redução na temperatura de degradação da blenda e apenas um valor de Tg, consistente com um caráter miscível para o sistema. O comportamento eletroquímico do eletrodo de cobre em meio de tiocianato e PVP, evidenciam a potencialidade deste polímero em modificar as propriedades do eletrodo, como redução na densidade de corrente anódica, e dependentes da concentração do polímero, de sua massa molar e da concentração hidrogeniônica do meio. O filme gerado eletroquimicamente apresenta espectro de IV e curvas de TG similares aos complexos preparados.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286038.pdf: 2403954 bytes, checksum: 3f51010238022074689e45b89db18846 (MD5) / Neste trabalho estudo-se a formação de complexos de poli(vinilpiridinas) com íons cobre e tiocianato, e de filmes passivantes sobre eletrodo de cobre em meio contendo poli(2-vinilpiridina) [P2VP] ou poli(4-vinilpiridina) [P4VP] e tiocianato. Os complexos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A interação polímero/metal ocorre pela formação de ligação entre o íon Cu(II) e o átomo de nitrogênio do anel, bem como pela coordenação do ânion tiocianato através do átomo de nitrogênio. A oxidação do cobre resulta na formação de compostos de coordenação depositados sobre a superfície do cobre na forma de filmes, que apresentam características dependentes da estrutura do polímero. Com P2VP foram obtidos complexos com cobre monovalente, enquanto que em meio de P4VP foi observada a formação de complexos com cobre divalente e tiocianato coordenado através do átomo de nitrogênio. Os complexos sintetizados eletroquimicamente e pela mistura física dos componentes mostraram propriedades com relação á estrutura eletrônica, estequiometria do complexo e comportamento térmico similares. Polarização eletroquímica e perda de massa indicaram um aumento da eficiência na passivação com o aumento da concentração do polímero, com efeito mais pronunciado para o P2VP. A capacidade dos filmes obtidos com P4VP em promover a inibição da corrosão do cobre em meio de H2SO4 0,1 mol L-1 foi estudada através das técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica, voltametria cíclica, de microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica. Verificou-se um aumento substancial na resistência de corrosão das amostras de cobre revestidas por P4VP em comparação com o cobre sem revestimento, dependente do tempo de imersão e concentração de P4VP. / In this study was evaluated the properties of poly(vinylpyridines)/copper and thyochyanate ions complexes, and the grown films on copper surfaces in poly(2-vinylpyridine) [P2VP] or poly(4-vinylpyridine) [P4VP] and thyocyanate media. The complexes were characterized through infrared spectroscopy, thermogravimetric (TG) and differential scanning calorimetric (DSC). The polymer/metal interaction occur through pyridine/Cu(II) bond formation and the thyocyanate ion were coordinated to metal as N-linked. The influence of the monomeric unit structure of P2VP and P4VP on the growth of poly(vinylpyridines)/copper-based films on copper surface was studied by electrochemical, infrared and electronic spectroscopy, and thermogravimetric methods. The characteristics of such polymer-metal complexes were markedly isomer-dependent. Cu(I)/P2VP/SCN- were obtained in the presence of P2VP, whereas the formation of Cu(II)/P4VP/SCN- was observed in the presence of P4VP and the nitrogen-coordinated thyocyanate. The electrochemically synthesized complexes and obtained with physical mixture of the components shows similar electronics, stoichiometric, and thermal properties. Electrochemical polarization and mass loss studies showed that the films acting as protective barriers against aggressive media, more effective to P2VP than P4VP. The ability of P4VP films to improve the copper corrosion properties in 0.1 mol L-1 H2SO4 was studied, through electrochemical impedance, cyclical voltammetry, infrared spectroscopy, electronic and optical microscopy. A substantial increase in corrosion resistance of copper samples spontaneously coated by P4VP films was found in comparison to the uncoated ones, dependent of the time of immersion and P4VP concentration.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Bioquímica / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:38:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O ácido desoxirribonucléico (DNA) é alvo constante de estudo nas áreas de bioquímica, biotecnologia e biologia molecular por sua importância biológica, por isso a busca por novas ferramentas para sua manipulação torna-se necessária. Com este objetivo foram estudadas a interação e clivagem de DNA por complexos metálicos de Cu(II), Cu(acac)dppz](ClO4), [Cu(bpma)dppz](ClO4)2.0,67H2O, [Cu(diaza)dpq](ClO4).H2O e Tb(III), [Tb(tdzp)(acac)3]. Para avaliar a capacidade de clivagem dos complexos foram realizados testes com diferentes concentrações destas moléculas e na presença e ausência de luz UV-A. O mecanismo de clivagem foi avaliado pelo aumento de força iônica, adição de sequestradores de radicais livres e ligantes do sulco maior e menor do DNA às reações. Testes na presença e ausência de oxigênio também foram realizados. Os ensaios cinéticos ocorreram no abrigo e na presença de luz UV-A. Os complexos de Cu(II) foram avaliados quanto à sua interação ao CT-DNA, para tanto foram realizadas titulações espectrofotométricas do complexo na presença e ausência de CT-DNA, desnaturação térmica de CT-DNA na ausência e presença dos complexos e avaliação de alterações na estrutura do DNA na presença dos complexos por espectroscopia de dicroísmo circular. Os quatro complexos foram capazes de clivar o DNA plasmidial em concentrações micromolares em cinco minutos de reação quando fotoativados por luz UV-A. O aumento de força iônica reduziu a atividade dos complexos e o mecanismo de clivagem ocorre pela formação de espécies reativas de oxigênio e carbono-centrados. Os ensaios cinéticos revelaram tempos de meia-vida do DNA abaixo dos cinco minutos quando as reações foram fotoativadas. Os complexos de Cu(II) com ligantes dppz forneceram Kb de ~105 M-1 e o Kb para o complexo de Cu(II) com ligante dpq foi de ~104 M-1. Os três complexos de Cu(II) promoveram aumento da Tm do DNA e alterações na estrutura do CT-DNA foram observadas pelos espectros de dicroísmo circular

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:22:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345809.pdf: 3560836 bytes, checksum: 0e11f4c2b9e08759da87f957382f89d6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os processos de bioincrustação marinha são frequentemente observados em diversos materiais utilizados pela indústria naval e oceânica. Atualmente, há um grande esforço no desenvolvimento de pesquisas científicas que conduzam a soluções para este problema, com mínima agressão ambiental ao ambiente marinho. Entre os materiais já desenvolvidos para esta finalidade, podem ser citadas as tintas à base de TBT (tributilestanho), que tem grande eficiência, porém são muito tóxicas. O dióxido de titânio (TiO2) pode ser uma alternativa, devido ao desempenho antimicrobiano e atóxico. Considerando a relevância do problema a nível global e ausência de uma solução ecologicamente correta, foi realizada avaliação do potencial antincrustante de filmes finos de TixOy depositados por Triodo Magnetron Sputtering Reativo em amostras de aço-carbono. Após as deposições as amostras foram colocadas em ambiente marinho natural, na marina Cubatão e monitoradas para o estudo do processo antincrustante. O estudo sistemático revelou a formação de filmes finos de TiO2 cristalinos para teores de 39% e 62% de O2 e 100% para amorfo. As estruturas cristalinas caracterizam-se pela presença das fases anatase e rutile. Desenvolveu uma metodologia de estudo experimental para avaliação da exposição ao ambiente marinho, caracterização dos filmes finos e da bioincrustação. Mesmo não sendo possível visualizar a bioincrustação, a análise da quantidade de estruturas aderidas permite uma conclusão indireta a respeito do potencial antincrustante, já que a possibilidade de crescimento de seres vivos está diretamente relacionada com a facilidade de adesão à superfície. Neste sentido, as amostras com TiO2 cristalino apresentaram evidente menor proporção de estruturas aderidas em comparação com a amostra amorfa.<br> / Abstract : Marine biofouling processes are frequently observe in various materials used by the naval and oceanic industries. Currently, there is a great effort in the development of scientific researches that lead to solutions to this problem, with minimal environmental aggression to the marine environment. Among the materials already developed for this purpose, can be cited TBT (tributyltin) based paints, which have great efficiency, but are very toxic. Titanium dioxide (TiO2) may be an alternative, due to antimicrobial and non-toxic performance. Considering the relevance of the problem at global level and the absence of an ecologically correct solution, an evaluation was made of the antifouling potential of TixOy thin films deposited by Reactive Magnetron Sputtering Triodo in carbon steel samples. After deposition the samples were placed in a natural marine environment at the Cubatão marina and monitored for the study of the antifouling process. The systematic study revealed the formation of thin films of crystalline TiO2 for contents of 39% and 62% of O2 and 100% for amorphous. The crystalline structures are characterized by the presence of the anatase and rutile phases. It were developed an experimental study methodology to evaluate exposure to the marine environment, characterization of thin films and biofouling. Although it is not possible to visualize the biofouling, the analysis of the amount of adhered structures allows an indirect conclusion regarding the antifouling potential, since the possibility of growth of living beings is directly related to the ease of adhesion to the surface. In this sense, samples with crystalline TiO2 showed an evident lower proportion of adhered structures in comparison with the amorphous sample

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349693.pdf: 3209833 bytes, checksum: 2cecc7c4afac5ed5225092295299b2d0 (MD5) Previous issue date: 2017 / Quatro macroalgas marinhas marrons, Ascophyllum nodosum, Fucus spiralis, Laminaria hyperborea e Pelvetia canaliculata, e duas macroalgas vermelhas, Gracilaria caudata e Gracilaria cervicornis foram investigadas como trocadores catiônicos naturais para a remoção de metais de transição presentes em efluentes petroquímicos sintéticos. O efluente apresentou alta condutividade devido às concentrações de cloretos, sulfatos, sódio e cálcio. Um modelo multicomponente de Langmuir foi capaz de predizer os dados de equilíbrio de troca iônica para os metais presentes no efluente sintético. Para as macroalgas marrons, a L. hyperborea apresentou maior capacidade de sorção para os metais de transição. As constantes de afinidade de equilíbrio para os grupos funcionais diminuíram na seguinte ordem: Cu > Zn > Ni ? Ca, exceto para L. hyperborea, que apresenta menor afinidade para o Ca. As curvas de ruptura de troca iônica, obtidas a partir de uma coluna de leito fixo empacotada com L. hyperborea bruta, conduziram a uma capacidade de operação de 1432, 148, 179 BV (volumes de leito) (7,2 BV/h) para Cu, Zn e Ni, respectivamente. A estratégia de tratamento consistiu na operação de duas colunas consecutivas, a primeira para remoção de íons Cu e a segunda para remoção de Zn e Ni. A eluição dos metais pesados da resina natural foi obtida com 10 e 6 BV de HCl para primeira e segunda colunas (0,4 M, 1,2 %), utilizando uma vazão de 3,6 BV/h. Para as macroalgas vermelhas, G. cervicornis mostrou maior seletividade para os metais de transição presentes no efluente sintético. As curvas de ruptura de troca iônica, obtidas a partir de uma coluna empacotada com G. cervicornis em bruto, conduziram a uma capacidade útil de 0,25 e 0,24 mEq/g para ciclos de operação 1 e 2. Para o primeiro ciclo de saturação, obteve-se uma capacidade de serviço de 1209 BV, tratando 18 L de influente com 8,5 g de resina natural. 90 % de eficiência de eluição dos íons metálicos a partir da biomassa saturada foi obtida com 13 BV de HCl (0,5 M, 1,5 %). A etapa de regeneração foi realizada com CaCl2 0,5 M a pH = 8,0, tornando possível a reutilização da biomassa no ciclo de saturação seguinte. Foi proposta uma estratégia de tratamento utilizando um sistema de colunas em série para aumentar o volume de água tratada utilizando a alga G. cervicornis como resina de troca catiônica natural, sendo possível a recuperação de cada metal de transição separadamente. Um modelo de transferência de massa, considerando um modelo de força motriz linear para difusão intrapartícula, foi capaz de predizer bem o processo de troca iônica para todas as espécies estudadas em sistemas batelada e de leito fixo. Comparando-se as duas espécies, as macroalgas marrons apresentam capacidade total de remoção superior às macroalgas vermelhas. Porém, o uso da alga G. cervicornis como resina catiônica natural oferece a possibilidade de separação de todos os íons metálicos, o que não é possível com a alga L. hyperborea. / Abstract : Four brown macro-algae, Ascophyllum nodosum, Fucus spiralis, Laminaria hyperborea and Pelvetia canaliculata, and two red macro- algae, Gracilaria caudata and Gracilaria cervicornis were investigated as natural cation exchangers for the removal of transition metals from a synthetic petrochemical wastewater. The wastewater presents a high conductivity due to chloride, sulfate, sodium and calcium. A Langmuir multicomponent model was able to predict the ion-exchange equilibrium data for transition metals present in the synthetic wastewater for the six macro-algae. Regarding the brown macroalgae, L. hyperborea showed a higher uptake capacity for transition metals. The equilibrium affinity constants for the functional groups decreased in the following order: Cu > Zn > Ni ? Ca, except for L. hyperborea, which presents a lower affinity for Ca. Ion-exchange breakthrough curves obtained from a fixed-bed column packed with raw L. hyperborea, led to an operating capacity of 1432, 148, 179 BV (Bed Volume) (7.2 BV/h) for Cu, Zn and Ni, respectively. The treatment strategy consisted in the operation of two consecutive columns, the first one for Cu ions removal and the second one for Zn and Ni removal. Transition metals elution from the natural resin was obtained with 10 and 6 BV of HCl for first and second columns (0.4 M, 1.2 %), using a flow rate of 3.6 BV/h. For the red macro-algae, G. cervicornis showed a higher selectivity for the transition metals present in the synthetic wastewater. Cation exchange breakthrough curves, obtained from a column packed with raw G. cervicornis, led to a useful capacity of 0.25 and 0.24 mEq/g for 1st and 2nd operation cycles. For the 1st saturation cycle, a service capacity of 1209 BV (Bed Volume) was obtained, treating 18 L of influent with 8.5 g of natural resin. Elution efficiency of 90 % for the transition metals was achieved with 13 BV of HCl (0.5 M, 1.5 %). The regeneration step was performed with CaCl2 0.5 M at pH = 8.0 making possible the biomass reuse in the next saturation cycle. A treatment strategy using a column system in series was proposed to increase the treated water volume using G. cervicornis as a natural cation exchange resin, being possible the recovery of transition metals from separate solutions. A mass transfer model, considering a linear driving force model for intraparticle diffusion, was able to predict well the ion exchange process for all species studied at batch and packed bed systems. Comparing the two species, brown macroalgae have a greater total removal capacity than red macroalgae. However, the use of algae G. cervicornis as a natural cationic resin offers the possibility of separation of all metallic ions, which is not possible with the L. hyperborea.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334170.pdf: 3585630 bytes, checksum: b2b922d427eb4f74499842076e23a655 (MD5) Previous issue date: 2015 / O desenvolvimento de novas moléculas e/ou novas metodologias para clivagem de DNA é um tema de crescente investimento nos últimos anos, seja na descoberta de novas ferramentas para biologia molecular ou de protótipos para fármacos antitumorais. Neste trabalho procurou-se determinar a interação e clivagem de DNA por novos complexos ternários de cobre(II) e que possuem atividade antitumoral frente a uma linhagem de células leucêmicas, com o intuito de determinar se sua atividade citotóxica está relacionada à capacidade de fragmentar DNA. Além disso, estudos da atividade de fotoclivagem de DNA (sob luz UV) foram realizados visando o seu potencial uso em terapia fotodinâmica. Paralelamente, uma potencial estratégia para o aumento da atividade de clivagem de DNA por complexos de Fe(III)Zn(II) foi caracterizada como forma prática para potencializar a atividade de agentes sintéticos que reconhecidamente clivam DNA. Os quatro novos complexos de cobre são: [Cu(hyd)(bpy)]2+ (Cu(hyd)(bpy), [Cu(hyd)(phen)]2+ (Cu(hyd)(phen), [Cu(S-hyd)(bpy)]2+ (Cu(S-hyd)(bpy) e [Cu(S-hyd)(phen)]2+ (Cu(S-hyd)(phen)), em que: hyd e S-hyd são a hidrazida do ácido 2-furóico e do ácido 2-tiofenocarboxílico e bpy e phen são os ligantes heterocíclicos 2,2?-bipiridina e 1,10-fenantrolina, respectivamente. Todos os quatro complexos foram capazes de clivar o DNA plasmidial de modo concentração-dependente e com diferentes eficiências. Alterações no pH não influenciaram na atividade dos complexos e sua atividade é proveniente da natureza química do complexo: ligante-metal-ligante. Interações eletrostáticas e ligação por sulco mostraram-se ser necessárias para o processo de clivagem de DNA que sugere-se ser predominantemente oxidativo. Os ensaios cinéticos confirmaram a ordem de reatividade dos complexos Cu(hyd)(bpy) << Cu(hyd)(phen) ~ Cu(S-hyd)(bpy) < Cu(S-hyd)(phen) que segue a ordem de afinidade pelo DNA e indicam que os últimos três complexos são tão ou mais reativos do que os melhores exemplos encontrados na literatura. A velocidade da reação e a capacidade de provocar a morte celular em células tumorais apresentou uma excelente correlação, sugerindo que a atividade antitumoral destas moléculas pode ser proveniente da atividade de clivagem de DNA. Em condições de fotoclivagem, porém, a ordem de reatividade foi: Cu(S-hyd)(bpy) < Cu(S-hyd)(phen) < Cu(hyd)(bpy) < Cu(hyd)(phen). Quando observada a razão entre a velocidade de fotoclivagem com a clivagem de DNA, vemos que incremento variou de aproximadamente 6 para 146 vezes. Sob condições de fotoclivagem, não houve mudanças no mecanismo de clivagem de DNA, sugerindo que a exposição à luz UV deve amplificar atividade oxidativa dos complexos frente ao DNA. Ensaios de clivagem com oligonucleotídeos mostraram que todos os complexos foram capazes de fragmentá-lo de modo não específico, ou seja, com eventos de corte ao longo de toda a molécula de DNA. Os complexos com ligante phen mostraram os melhores resultados: ficou evidenciada a formação de fragmentos contendo terminais 3?-fosfoglicolato, cuja formação deve-se a processos oxidativos, reforçando a hipótese que estes complexos clivam o DNA pela geração de ROS. Os ensaios de interação por dicroísmo circular sugerem que o comportamento de ligação dos complexos ao DNA deva ser do tipo não-intercalativo. De modo geral, os quatro complexos de Cu(II) aqui testados mostram-se promissores modelos para desenvolvimento de novos complexos com atividade antitumoral ligada à clivagem de DNA. Além disso, mais uma vez o uso de exposição a luz UV mostrou-se apto para aumentar a atividade dos complexos, o que traz à discussão um possível uso como protótipo a droga para Terapia Fotodinâmica. Os complexos de Fe(III)Zn(II) estudados; [FeIII-(µ-OH)ZnIILP1] (FeZnLP1) e [FeIII-(µ-OH)ZnIILP2] (FeZnLP1) são derivados pireno-substituídos do complexo [FeIII-(µ-OH)ZnIILH] (FeZnOH). Ambos os complexos foram capazes de clivar o DNA plasmidial gerando não só quebras-simples, bem como quebras-duplas, efeito não observado para o complexo FeZnOH. A variação do pH afeta fortemente a atividade de ambos os complexos e concorda com a hidrólise do éster de fosfato 2,4-BDNPP, sugerindo que o mesmo mecanismo de hidrólise do éster modelo pode ser aplicado ao DNA. Todos os complexos tiveram sua atividade fortemente inibida pela adição crescente de NaCl ou NaClO4 sugerindo a participação de interações eletrostáticas entre os complexos e o DNA. Nenhum sequestrador de ROS foi capaz de inibir a atividade dos complexos, sugerindo um mecanismo predominantemente hidrolítico o que já havia sido visto com o complexo FeZnOH. Ambos os complexos apresentaram preferência pela interação com o sulco menor, o que também foi observado nos ensaios com dicroísmo circular. Os ensaios cinéticos revelaram que a introdução de um único grupo pireno levou ao aumento de mais de 11,3 vezes na atividade deste complexo em comparação ao complexo modelo. Já a adição de dois grupos pireno aumentou ainda mais esta atividade atingindo um incremento de 18,6 vezes. Quando se compara os complexos FeZnLP1 e FeZnLP2 entre si, vemos um aumento de 1,65 vezes na atividade de FeZnLP2 vs FeZnLP1, ou seja, corroborando os resultados anteriores que apontavam FeZnLP2 como mais reativo que FeZnLP1. Nenhum dos complexos mostrou-se apto a clivar o oligonucleotídeo de 49-mer, mas ensaios de Footprinting por DNAse I revelaram que os complexos tendem a ligar mais fortemente em regiões contendo sequências AT, sendo sugerido que quanto maior o volume que o complexo ocupa no espaço, maior é a extensão da interação. De modo geral, o incremento substancial da atividade dos complexos pireno modificados ratifica a hipótese de que a introdução de grupos que se ligam ao DNA é uma viável estratégia para potencializar a ação de agentes artificiais de clivagem de DNA.<br> / Abstract : The development of new molecules and/or new strategies for DNA cleavage is an increasing investment issue in recent years for the discovery of new molecular biology tools or prototypes for antitumor drugs. In this study aimed to determine the DNA interaction and cleavage by new ternary complexes of copper(II) which have anti-tumor activity against a strain of leukemia cells in order to determine whether their cytotoxic activity is related to the ability to fragment DNA. In addition, DNA photocleavage studies (under UV light) were conducted to analyze their potential use in photodynamic therapy. Meanwhile, a potential strategy to increase the DNA cleavage activity of Fe(III)Zn(II) complexes was characterized as a practical way to enhance the activity of synthetic agents that are known to cleave DNA. The four new copper complexes are [Cu(hyd)(bpy)]2+ (Cu(hyd)(bpy), [Cu(hyd)(phen)]2+ (Cu(hyd)(phen), [Cu(S-hyd)(bpy)]2+ (Cu(S-hyd)(bpy) e [Cu(S-hyd)(phen)]2+ (Cu(S-hyd)(phen)) where: S-hyd and hyd are hydrazides from 2-furoic acid and 2-thiophenecarboxylic acid and bpy and phen are the heterocyclic ligands 2,2'-bipyridine and 1,10-phenanthroline, respectively. All four complexes were able to cleave the plasmid DNA in a concentration-dependent manner with different efficiencies. Changes in pH did not influence the activity of the complex and its activity should be derived from the chemical nature of the complex formation: ligand-metal-ligand. Electrostatic interactions and groove binding shown to be required for the DNA cleavage which, is suggested, be predominantly oxidative. The kinetic experiments confirmed the reactivity order of the complex Cu(hyd)(bpy) << Cu(hyd)(phen) ~ Cu(S-hyd)(bpy) < Cu(S-hyd)(phen) which follow the order of DNA affinity, indicating that the last three complexes are among the most reactive examples found in the literature. The speed of reaction and the ability to trigger cell death in tumor cells showed an excellent correlation suggesting that the antitumour activity of these molecules can be derived from the DNA cleavage activity. In photocleavage conditions, however, the reactivity order was: Cu(S-hyd)(bpy) < Cu(S-hyd)(phen) < Cu(hyd)(bpy) < Cu (hyd)(phen). The ratio of the observed rates of DNA photocleavage by DNA cleavage ranged from about 6 to 146-fold. Under conditions of photocleavage, no changes in DNA cleavage mechanism were found; suggesting that exposure to UV light should amplify the oxidative activity of the complexes towards DNA. Oligonucleotide cleavage assays revealed that all the complexes were able to fragment the DNA in a non-specific way, with scission events throughout the DNA molecule. Complexes containing phen ligand showed the best results was evidenced the formation of fragments containing terminal 3'-phosphoglycolate, whose formation is related to oxidative processes, reinforcing the hypothesis that these complexes cleaves the DNA for the generation of ROS. Circular Dichroism assays suggest that the DNA binding behavior of theses complexes must proceed as a non-intercalative way. In general, the tested four Cu(II) complexes showed as promise for development of new models complexes with antitumor activity linked to DNA cleavage. In addition, the use of UV light exposure was shown to be able to increase the activity of the complex, which moots a possible use as a prototype drug for Photodynamic Therapy. The studied Fe(III)Zn(II) complexes [FeIII-(µ-OH)ZnIILP1] (FeZnLP1) and [FeIII-(µ-OH)ZnIILP2] (FeZnLP1) are pyrene derivatives from [FeIII-(µ-OH)ZnIILH] complex (FeZnOH). Both complexes were able to cleave the plasmid DNA generating not only single- but also double-strand breaks, which were not observed for the FeZnOH complex. The pH variation strongly affects the activity of both complex and agrees with the hydrolysis of 2,4-BDNPP phosphate ester, suggesting that the same mechanism hydrolysis of the ester model can be applied to DNA. Both complexes had their activity strongly inhibited by the increasing addition of NaCl or NaClO4 suggesting the participation of electrostatic interactions between the complex and the DNA. None of ROS inhibitors were able to inhibit the activity of the complex, suggesting a predominantly hydrolytic mechanism which had already been seen with the FeZnOH complex. Both complexes have preference for interaction with the DNA minor groove, which was also observed in Circular Dichroism assays. Kinetic studies showed that introduction of a single pyrene group led to an increase of 11.3-fold compared to FeZnOH. Besides, the addition of two pyrene groups further increased this activity 18.6-fold. When comparing the FeZnLP1 to FeZnLP2 an increase of 1.65-fold was observed, confirming the previous results which showed that FeZnLP2 is more reactive than FeZnLP1. None of the complexes were able to cleave a short oligonucleotide, but DNAse footprinting assays revealed that the complexes tend to bind preferentially (and more affinity) to AT-rich regions and suggested that as much larger was the complex (in terms of volume), the greater is the extent of the interaction. In general, the substantial increase in activity of the modified pyrene complexes exemplifies the hypothesis that the introduction of groups that bind to DNA is a viable strategy to enhance the action of artificial DNA cleaving agents.