Ce travail intitulé " Libération du monoxyde d'azote induite par deux photons à partir de complexes ruthénium-nitrosyle contenant des ligands de capacités push-pull différentes " a été consacré à l'étude des principaux facteurs qui déterminent l'efficacité des complexes ruthénium- nitrosyles (Ru(NO)) dans l'absorption à deux photons (ADP) et à l'amélioration de leur section efficace ADP par modification de la nature et de la structure de leurs ligands. A partir de complexes précédemment obtenus dans le groupe de recherche du Prof. I. Malfant, nous avons effectué diverses modifications structurales. Il a été montré que la substitution des ligands monodentes par la 2,2'-bipyridine dans les complexes de Ru(NO) conduit à une légère augmentation de la section efficace, mais cette modification diminue le rendement quantique du relargage du monoxyde d'azote NO. La partie synthétique du travail a principalement porté sur la modification du ligand. / The work "Two-photon induced photorelease of nitric oxide from ruthenium-nitrosyl complexes containing ligands of various push-pull capabilities" was devoted to the revealing of main factors that determine the efficiency of ruthenium-nitrosyl complexes in two-photon absorption (TPA) and the improvement of TPA cross-section through modification of the ligands nature and their structure. Starting from complexes previously obtained by the research group of Prof. I. Malfant, we have modified their structure in several directions. It was shown that substitution of monodentate ligands by 2,2'-bipyridine in ruthenium complexes with nitrosyl ligands leads to a slight increase of their TPA cross- section, however this modification decreases the quantum yield of the nitric oxide photo release. Synthetic part of the work was mainly aimed at the modification of the ligand.

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O basidiomiceto Cryptococcus neoformans é um fungo saprófita, com ampla distribuição geográfica, que é normalmente isolado de solos que contêm excretas de pombos e detritos vegetais. Apesar de saprófita, o fungo pode infectar e causar doença em uma grande variedade de hospedeiros animais, como mamíferos, aves e insetos. O número de casos de micoses graves, causadas por C. neoformans e por outros gêneros de fungos, tem aumentado em todo o mundo, principalmente devido ao aumento do número de indivíduos imunocomprometidos. Adicionalmente, a emergência de novas espécies de patógenos e a seleção de linhagens tolerantes aos antifúngicos comumente utilizados fazem com que o desenvolvimento de novas estratégias para o controle de fungos seja extremamente desejável. A inativação fotodinâmica de fungos é um método novo e promissor, que pode ser utilizado tanto para o controle de micoses (em animais e em vegetais), como para a eliminação de fungos do ambiente. A fotoinativação de fungos é baseada no uso de fotossensibilizadores que se acumulam ou que são preferencialmente metabolizados pelas células do microrganismo-alvo. A seguir, o fotossensibilizador é exposto à luz visível, que, na presença de oxigênio, inicia processos fotoquímicos que produzem uma série de espécies reativas de oxigênio capazes de matar as células fúngicas sem provocar danos significativos nos tecidos do hospedeiro. Neste trabalho, foram avaliadas as eficácias do azul de metileno (MB) (em solução e em nanoemulsão), da cloro-alumínio ftalocianina (em nanoemulsão) e do complexo nitrosilo de rutênio (em solução) como fotossensibilizadores para a fotoinativação de células melanizadas e não melanizadas de C. neoformans. C. neoformans foi suscetível à fotoinativação pela cloro-alumínio ftalocianina, com uma inativação próxima de 100% quando foi utilizada uma combinação apropriada da concentração do fotossensibilizador e da dose de luz. A completa fotoinativação do fungo pela ftalocianina, em condições compatíveis com a terapia fotodinâmica, abre a perspectiva da utilização desse fotossensibilizador para o tratamento de micoses causadas por C. neoformans. A fotoinativação pelo MB foi apenas parcial e não ocorreu fotoinativação pelo nitrosilo de rutênio. Nenhum dos fotossensibilizadores matou o fungo na ausência da luz. Também foram feitos experimentos para se verificar a influência do tempo de crescimento e da melanização na tolerância de C. neoformans à fotoinativação pelo MB. Houve diferença significativa na tolerância entre diferentes linhagens de C. neoformans. Para a maioria dos tratamentos [linhagens e tempo de crescimento (4, 6 ou 8 dias)], não houve diferença significativa entre a tolerância de células melanizadas e não melanizadas. Também não foi observada diferença na tolerância entre células com idade de 4 a 8 dias. / The basidiomycete Cryptococcus neoformans is a saprophytic worldwide fungus which is normally isolated from soils contaminated with pigeon excreta and plant detritus. Despite a saprophytic existence, the fungus can infect and cause disease in a wide variety of animal hosts such as mammals, birds and insects. Serious infections caused by C. neoformans and by other genera of fungi have emerged all over the world, primarily due to the increased numbers of immunocompromised individuals. Additionally, the emergence of new species and antimycotic-resistant strains of pathogenic fungi makes the development of new fungus-control techniques highly desirable. Photodynamic inactivation of fungi is a new and promising method that can be used to control localized mycoses or kill fungi in the environment. The photodynamic inactivation of fungi is based on the use of a photosensitizer that accumulates in, or preferentially is metabolized by, cells of the target microorganism. The photosensitizer is then exposed to visible light in the presence of oxygen, and this starts photochemical processes that produce a series of reactive oxygen species (ROS) capable of killing the fungal cells without causing significant damage to host tissues. We report here the efficacy of methylene blue (MB) (in solution and in nanoemulsion), chloroaluminum phthalocyanine (in nanoemulsion) and nitrosyl ruthenium complex (in solution) as photosensitizers in photoinactivation of melanized and nonmelanized Cryptococcus neoformans yeast cells. C. neoformans were susceptible to photoinactivation by chloroaluminum phthalocyanine with inactivation close to 100% when the appropriate combination of photosensitizer concentration and light-exposure dose was used. Photoinactivation by MB was only partial and nitrosyl ruthenium complex was ineffective. In the dark, neither photosensitizers inactivated the fungus. Complementary experiments were performed to estimate the effect of the age of the cells and of melanization in the fungus tolerance to photoinactivation by MB. There was a significative difference in the tolerance among strains of C. neoformans. For most of the treatments (strains and time of growth) there was no difference between the tolerance of melanized and nonmelanized cells. There was no difference in the tolerance among 4 to 8-day cells either.

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Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_Patricia.pdf: 625432 bytes, checksum: 32e620a502dea70144fc4ce6a16d4bd3 (MD5) Previous issue date: 2011-02-22 / This study evaluated the mechanisms of relaxation of two nitric oxide (NO) donors, ruthenium complex [Ru(terpy)(bdq)NO+]3+ (Terpy) and sodium nitroprusside (SNP) in isolated trachea of rats. The isolated trachea was sectioned into rings and contracted with carbachol in an organ chamber. The relaxing effect of Terpy and SNP was evaluated at increasing concentrations from 10 nM to 100 μM. Thus, we verified the contribution of the different types of K+ channels, the importance of sGC/cGMP pathway, the inhibition of COX and PDEs, the influence of the extra and intracellular Ca2+ sources and the influence of the epithelium on the relaxing response. The synergism between NO-donor and β-adrenoceptor agonist terbutaline was also verified. Additionally, we have used confocal microscopy in order to analyze the effect of the donors on cytosolic Ca2+ concentration. We have verified that both compounds led to the relaxation of tracheal smooth muscle preparations in a dependent-concentration mode. However, the maximum effect (Emax) induced by Terpy was higher than the effect of SNP. However, the Terpy effects were significantly reduced by pre-contraction with 75 mM KCl. K+ channel blockers like the tetraethylammonium, glybenclamide, BaCl2 and 4-aminopyridine reduced the relaxation to Terpy, while iberiotoxin and apamin did not modify this response. SNP- induced relaxation was significantly reduced by pretreatment with ODQ (sGC inhibitor). On the IBMX (non-selective PDEs inhibitor) increased the relaxation only to SNP. The response to both NO-donors was not altered by indomethacin, thapsigargin (reticular Ca2+-ATPase inhibitor) or ruthenium red (a mitochondrial Ca2+ uniporter inhibitor). The epithelium removal reduced the relaxation only to SNP, and it had no effects on Terpy. In relation to synergic effect of the association of NO-donors and terbutaline, we did not observe any additive effect in the relaxation induced by terbutaline. Terpy was more effective than SNP in reducing the cytosolic Ca2+ concentration measured by confocal microscopy. In conclusion, these results have shown that Terpy induces airway smooth muscle relaxation by cGMP-independent mechanisms. It involves Ca2+ and K+ fluxes (mainly via Kv, Kir and KATP channels) across the membrane, and it is more effective in reducing cytosolic Ca2+ concentration and inducing relaxation in the rat trachea than the SNP. In relation to SNP, the most important relaxation pathway seems to be related to sGC/cGMP pathway and activation of Kir and SKCa channels. / O presente trabalho avaliou os mecanismos de relaxamento de dois doadores de óxido nítrico (NO), o complexo de rutênio [Ru(terpy)(bdq)NO+]3+ (Terpy) e o nitroprussiato de sódio (NPS) em traquéias isoladas de ratos. A traquéia isolada foi montada em banho para órgãos isolados e contraída com carbacol para estudo do relaxamento. O efeito relaxante do Terpy e do NPS foi avaliado em concentrações crescentes e cumulativas (10 nM a 100 μM). Foi verificada a participação dos diferentes tipos de canais de K+, a participação da via GCs/GMPc, a inibição da COX (pela indometacina) e das PDEs (pelo IBMX), a influência do epitélio, a participação dos estoques internos de Ca2+ assim como a participação do influxo deste íon e o potencial sinergismo dos doadores com terbutalina. Foram feitas análises de microscopia confocal para quantificação da concentração citosólica de Ca2+ mobilizada pelos doadores de NO. Como resultados, verificamos que os dois compostos levaram ao relaxamento do músculo liso traqueal de forma concentração-dependente. Entretanto o efeito máximo (Emax) do Terpy foi maior do que o NPS. O relaxamento estimulado pelo Terpy foi reduzido significativamente sob a pré-contração com KCl 75 mM. Bloqueadores de canais de K+ como tetraetilamônio, BaCl2, glibenclamida e 4-aminopiridina reduziram significativamente o relaxamento estimulado pelo Terpy, apesar da iberiotoxina e apamina não alterarem a resposta. O ODQ (inibidor da GCs) somente reduziu o efeito relaxante do NPS e o IBMX aumentou seu Emax, sendo que ambos inibidores não apresentaram efeito para o Terpy. A indometacina não alterou o padrão de resposta para ambos doadores. A retirada do epitélio reduziu o efeito relaxante somente para o NPS, não alterando o padrão de relaxamento para o Terpy. A inibição da Ca2+-ATPase reticular (pela tapsigargina) e da captação de Ca2+ mitocondrial (pelo ruthenium red) não modificaram o perfil de relaxamento para ambos doadores testados. Em relação ao efeito sinérgico estudado, não foi observado benefício com a adição dos doadores sobre o efeito relaxante da terbutalina. A medida da concentração intracelular de Ca2+ revelou que o Terpy é capaz de reduzir a concentração intracelular de Ca2+ de forma mais pronunciada que o NPS. Os resultados apresentados neste trabalho levam a concluir que o mecanismo pelo qual o Terpy leva ao relaxamento do músculo liso traqueal de ratos está associado à diminuição da concentração intracelular de Ca2+, e este mecanismo pode estar relacionado à ativação dos canais de K+ do tipo Kv, KIR e KATP e ao influxo de Ca2+. Para o NPS, o mecanismo mais importante que leva ao relaxamento parece ser através da ativação da via GCs/GMPc, além do envolvimento dos canais para K+ do tipo KIR e SKCa.

Neste trabalho foram realizadas as sínteses dos complexos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2, trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O, [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O. Os compostos foram analisados e caracterizados por espectroscopia na região do UV-visível e do infravermelho, espectroscopia de ressonância magnética nuclear, análise elementar e técnicas eletroquímicas. O espectro de absorção na região do infravermelho mostrou para o composto trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O uma banda em 1935 cm-1 e para o [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O uma banda em 1925 cm-1. Estas bandas foram atribuídas à freqüência de estiramento NO indicando a coordenação deste ao centro metálico e que este possui um caráter de nitrosônio. Os espectros eletrônicos dos complexos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2 e trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 apresentaram, na região do visível, bandas de transição de transferência de carga metal-ligante (TCML) e, na região do ultravioleta, bandas de transição interna do ligante (IL). Os compostos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3 e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O apresentaram, na região de 300 a 400 nm, bandas de transição de transferência de carga ligante-metal (TCLM) e, abaixo de 300 nm, bandas de transição interna do ligante (IL). Os espectros dos complexos trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O apresentaram bandas na região de 320 nm com absortividades molares de, aproximadamente, 2,8.10-4 L mol-1 cm-1, atribuídas a uma mistura de transições, sendo elas: campo ligante (CL), transferência de carga ligante-ligante (TCLL), interna do ligante (IL) e transferência de carga metal-ligante (TCML). Os valores de pKas referentes à desprotonação do t-bpe nos compostos [RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ (pKa 5,1), [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ (pKa 3,6), trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+ (pKa 4,5), trans-[RuIII(NH3)4(H2O)(t-bpeH)]4+ (pKa 2,8) e trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ (pKa 2,3) foram determinados e pode-se perceber a influência do estado de oxidação do rutênio no pKa destes compostos. Nos complexos [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ e trans-[RuIII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]4+, que apresentam o rutênio no estado de oxidação (III), os pKas determinados foram menores do que os dos complexos com o rutênio no estado de oxidação (II) ([RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ e trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+). Já no complexo trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ o pKa foi menor do que todos eles, indicando que o rutênio neste complexo se assemelha a um Ru(III). O espectro de ressonância magnética nuclear de hidrogênio do composto [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 apresentou 3 sinais, de 8,6 a 7,6 ppm, com integração de 4:4:2, referente aos hidrogênios aromáticos e etilênicos do ligante t-bpe. Para o trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O 5 sinais na região de 8,7 e 7,6 ppm são observados devido à influência do NO, sendo que um deles é um duplo dubleto referente aos hidrogênios etilênicos. O espectro do [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O, apresentou 6 sinais na região de 8,8 e 7,2 ppm, com integração de 2:2:4:2:2:2 referentes aos hidrogênios aromáticos e etilênicos do t-bpe e aromáticos do 4-acpy. Apenas processos de oxidação/redução Ru2+/3+ foram verificados nos voltamogramas cíclicos dos complexos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +116 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3 (E1/2’ = +165 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(H2O)](PF6)2 (E1/2’ = +247 mV vs Ag/AgCl) e trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +405 mV vs Ag/AgCl). Nos trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O foram observados processos {RuNO}3+/{RuNO}2+ (Ec = -170 mV vs Ag/AgCl e Ec = -188 mV vs Ag/AgCl, respectivamente) além de picos catódicos que indicam processos {RuNO}2+/{RuNO}+ (Ec = -640 mV vs Ag/AgCl e Ec = -650 mV vs Ag/AgCl, respectivamente). O composto trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O foi irradiado em 313 e em 366 nm em pHs 1,2 e 7,0. Estas irradiações foram acompanhadas por espectroscopia de absorção na região do Uv-visível e o aumento da banda em 374 nm indicou a formação do complexo trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)]3+. Além disso, a liberação de NO foi acompanhada por espectroscopia na região do infravermelho, ocorrendo a diminuição da banda de estiramento NO do complexo trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O, confirmando a saída de NO. Os rendimentos quânticos para a saída de NO do complexo para irradiações em 313 nm em pH 1,2 e 7,0 (0,10 e 0,12, respectivamente) e em 366nm em pH 1,2 e 7,0 (0,04 e 0,04, respectivamente) estão próximos aos de outros trans-[Ru(NO)(NH3)4(L)]3+ em que L é um derivado piridínico. Testes fotoquímicos preliminares foram realizados com o complexo [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O mostrando-se bastante promissores, visto que além da liberação de NO quando a irradiação é feita com luz ultravioleta, ela também ocorre com luz visível. Os dados obtidos mostraram uma fraca comunicação eletrônica entre as extremidades do t-bpe e que a liberação de NO com irradiação com luz visível no [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O é fruto desta fraca comunicação que faz com que o complexo binuclear absorva no visível. Isto torna essa classe de complexos bastante promissora para o desenvolvimento de doadores de NO para aplicações biológicas, como terapia fotodinâmica. / In this work, the synthesis of the complexes [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2, trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O, [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O are reported. The compounds were analyzed and characterized by UV-visible and IR spectroscopy, NMR, elemental analysis and electrochemical techniques. The infrared spectra of trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O showed an absorption band at 1935 cm-1 and that of [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O a band at 1925 cm-1. These bands were assigned to the stretching frequency of NO indicating its coordination to the metallic center, and a nitrosonium character. In the electronic spectra of the [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2 and trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 a metal-ligand charge transfer (MLCT) transition, in the visible region, and IL transitions in the ultraviolet region, appear. The spectra of [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3 and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O displayed a ligand-metal charge transfer (LMCT) transition in the region from 300 to 400 nm and, IL transitions below 300 nm. The spectra of the compounds trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O showed absorption bands in the 320 nm region with molar absorptivity around 2.8,10-4 L mol-1 cm-1, assigned to several transitions such as ligand field (LF), ligand-ligand charge transfer (LLCT), IL and metal-ligand charge transfer. The pKa values for the desprotonation of t-bpeH+ in [RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ (pKa 5,1), [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ (pKa 3,6), trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+ (pKa 4,5), trans-[RuIII(NH3)4(H2O)(t-bpeH)]4+ (pKa 2,8) and trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ (pKa 2,3) were determined. For the ruthenium(III) complexes, [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ and trans-[RuIII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]4+, the pKa values were smaller than in the ruthenium(II) complexes, [RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ and trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+. The pKa for trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ was the smallest one indicating a Ru(III) character for ruthenium. The 1H NMR spectrum of [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 showed 3 signals from 8,6 to 7,6 ppm, with 4:4:2 integration, assigned to aromatic and ethylenic protons of the t-bpe ligand. For trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O there are 5 signals with chemical shifts from 8,7 to 7,6 ppm due to the NO influence. One of them is a doubled doublet assigned to ethylenic protons. The spectrum of [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O, has 6 signal located from 8,8 to 7,2 ppm, with 2:2:4:2:2:2 integration. These are assigned to aromatic and ethylenic protons of the t-bpe and aromatic of the 4-acpy. Only Ru2+/3+ processes were observed in the cyclic voltammograms of [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +116 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3 (E1/2’ = +165 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(H2O)](PF6)2 (E1/2’ = +247 mV vs Ag/AgCl) and trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +405 mV vs Ag/AgCl). The cyclic voltammograms trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O displayed {RuNO}3+/{RuNO}2+ processes (Ec = -170 mV vs Ag/AgCl and Ec = -188 mV vs Ag/AgCl, respectively) and cathodic peaks indicating {RuNO}2+/{RuNO}+ processes (Ec = -640 mV vs Ag/AgCl and Ec = -650 mV vs Ag/AgCl, respectively). The compound trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O was irradiated at 313 and 366 nm, at pHs 1,2 and 7,0. Uv-vis and infrared spectrophotometries were used to analyze the product of the photochemical reaction. The decrease of the absorption band, NO, indicated the NO released. The quantum yields were determined for irradiations in 313 nm at pH 1,2 and 7,0 (0,10 and 0,12, respectively) and irradiations in 366nm at pH 1,2 and 7,0 (0,04 and 0,04, respectively) and are in agreement with those of other trans-[Ru(NO)(NH3)4(L)]3+ (L = py-X) complexes. Very promising preliminary photochemical results showed that irradiation of [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O with ultraviolet or visible light result in NO release. The data set showed a weak electronic communication between the extremities of t-bpe and that the NO release from [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O with visible light is a result of that weak communication which causes visible light absorption by the binuclear complex. Thus, this class of complexes is very promising for the development of NO donors directed for biological applications, such as photochemical therapy.

O óxido nítrico (NO) é um versátil agente biológico, atuando em diversas partes do organismo, tais como cérebro, artérias, sistema imunológico, fígado e pulmões. Sua natureza radicalar lhe confere grande reatividade e versatilidade, tornando o entendimento de sua bioquímica um desafio. A molécula de NO tende a reagir rapidamente com alguns metais de transição, formando compostos estáveis denominados complexos nitrosilos, os quais podem ser utilizados como fonte geradora de óxido nítrico. A liberação de NO a partir de complexos nitrosilos pode ocorrer por redução química, eletroquímica e fotoquímica. No presente trabalho foi estudada a obtenção, caracterização e permeação cutânea de um complexo nitrosilo de rutênio, o trans-[RuC(cyclam)(NO)]C2 (cyclam-NO), que associado ao fotossensibilizador protoporfirina IX, possui a peculiaridade de absorver na região do visível, podendo então ser aplicados na terapia fotodinâmica (TFD) para tratamento de câncer de pele. A mistura dos compostos foi incorporada em nanodispersões de cristais líquidos, de fase cúbica (DFC) e de fase hexagonal (DFH), e sua penetração/permeação in vitro em pele de modelo animal foi avaliada, assim como o comportamento fotoquímico do sistema, no que se refere à liberação de NO, visando uma futura aplicação em TFD. A atividade citotóxica dos compostos isolados e em mistura foi avaliada frente às linhagens B16F10 e Melan-A, na ausência e presença de luz, mostrando maior atividade da mistura dos compostos quando irradiados em 630 nm. Foram construídos diagramas de fase binário e ternário e, a partir destes, foram escolhidas as formulações a serem estudadas. Estas formulações foram caracterizadas por microscopia de luz polarizada e difração de raios-X e foram avaliados o tamanho médio de partícula e o índice de polidispersividade das nanodispersões obtidas e sua estabilidade por turbidimetria. Também foi analisada a liberação de oxigênio singlete e de NO a partir dos compostos em solução e destes incorporados nas formulações. Foi desenvolvido e validado um método analítico por cromatografia líquida de alta eficiência para a quantificação simultânea dos compostos nos experimentos. A liberação dos compostos a partir das formulações usando membrana de acetato de celulose também foi avaliada, sendo possível detectar apenas o cyclam-NO. O estudo da eficiência de encapsulação mostrou que cerca de 70% da quantidade adicionada dos compostos foi incorporado na DFC e cerca de 80% na DFH. Os experimentos in vitro de permeação e retenção dos compostos em pele de orelha de porco mostraram aumento significativo da concentração dos compostos, comparado a controles contendo os mesmos em PEG. A DFH promoveu um aumento na concentração de PpIX no estrato córneo (EC) de 2,6 vezes e na epiderme+derme se EC ([E+D]) de 3,4 vezes, e para o cyclam-NO de 2,7 vezes no EC e 2,4 vezes na [E+D]. Já a DFC aumentou em 1,6 vezes a quantidade de PpIX no EC e 1,9 vezes na [E+D] e em 4,6 vezes a quantidade de cyclam-NO no EC e em 2,0 vezes na [E+D]. Os resultados obtidos permitem sugerir que estes sistemas são adequados para utilização como potenciais carreadores para a associação cyclam-NO e PpIX na TFD do câncer de pele e que esta associação apresentou efeito sinérgico, sendo mais eficiente que a utilização de apenas um dos compostos. / Nitric oxide (NO) is a versatile biological agent, acting in several parts of the body such as brain, arteries, immune system, liver and lungs. Its radical nature gives great versatility and reactivity, making the understanding of its biochemical a challenge. The NO molecule tends to react quickly with some transition metals, forming stable compounds called nitrosyl complexes, which can be used as a source of nitric oxide. NO release from nitrosyl complexes can occur by chemical, electrochemical or photochemical reduction. In this work, the acquisition, characterization and permeation of a nitrosyl ruthenium complex, trans-[RuC(cyclam)(NO)]C2 (cyclam-NO), which associated with the photosensitizer protoporphyrin IX, has the peculiarity of absorbing in the visible region, and could then be applied in photodynamic therapy (PDT) for treatment of skin cancer, were studied. The mixture of compounds was incorporated into liquid crystal nanodispersions, cubic (DFC) and hexagonal (DFH) phases, and its penetration/permeation in vitro in an animal model skin was evaluated, as well as the photochemical behavior of the system, with regard to NO release, seeking a future application in PDT. The cytotoxic activity of the compounds alone and in combination was evaluated against the B16F10 and Melan-A cell lines, in the absence and in the presence of light. Binary and ternary phase diagrams were constructed, and from these, the formulations to be studied were chosen. These formulations were characterized by polarized light microscopy and X-ray diffraction and were evaluated for particle size and polydispersity index of nanodispersions obtained and their stability by turbidimetry. Also, the release of singlet oxygen and NO from the compounds in solution and incorporated in the formulations was discussed. An analytical method using high efficiency liquid chromatography was developed and validated for simultaneous quantification of compounds in the experiments. The release of compounds from formulations using cellulose acetate membrane was evaluated, and only the cyclam-NO could be detect. The study of the encapsulation efficiency showed that about 70% of the added amount of the compounds was incorporated in the DFC and approximately 80% in DFH. In vitro permeation and retention experiments of the compounds in pig ear skin were performed, showing a significant increase in the concentration of the compounds in the skin layers, compared to controls containing compounds in polyethylene glycol. The DFH promoted an increase in the concentration of PpIX in the stratum corneum (EC) of 2.6 times and in the epidermis + dermis without EC ([E + D]) of 3.4 times, and the cyclam-NO by 2.7 times for EC and 2.4 times in the [E + D]. DFC already increased by 1.6 times the amount of PpIX in EC and 1.9 times at the [E+D] and 4.6 times the amount of cyclam-NO in EC and 2.0 times in the [E + D]. The results may suggest that these systems are suitable for use as potential carriers for the association of cyclam-NO and PpIX for use in skin cancer PDT and that this association showed a synergistic effect, being more efficient than the use of only one of the compounds.

Na-ion batteries (NIBs) are expected to revolutionise the battery sector by promising an affordable technology while capitalising on sustainable development. To compete with Li-ion batteries, however, electrode materials with higher capacities need to be developed. Transition metal nitroprussides (TM-NPs), NaxM[Fe(CN)5NO]1-y ·zH2O, is a material class derived from one of the most popular positive electrode materials for NIBs, Prussian blue analogues (PBAs), where one of the cyano ligands have been replaced by an electroactive nitrosyl (NO) ligand. Thus, in theory TM-NPs should be able to reach higher capacities than PBAs and therefore be attractive candidates for high-capacity electrodes. However, if the nitrosyl is redox active in NIBs and how the cycling behaviour may be affected by the M cation is unknown. The focus in this thesis is therefore to explore the charge-discharge behaviour of four different TM-NPs (M=Fe, Ni, Mn, and Cu) in Na-ion half-cell batteries to gain an initial understanding of their electrochemical behaviour and to set up research questions to be pursued in the future. Based on our observations and previous studies, we propose that the nitrosyl is electrochemically active in all four TM-NPs, and that it contributes with a considerable amount of capacity, although with a large voltage hysteresis. It is further concluded that all M cations apart from Ni were redox active, but to varying degrees on charging and discharging. We argue that both the redox and the voltage hysteresis is caused by anisotropic charge transfer within the materials, and that it needs to be understood before commercialisation of TM-NPs can be realised. Though there are challenges to overcome, the many interesting attributes of TM-NPs, including anionic redox, anisotropic charge transfer and structural diversity, makes them promising as a new type of cheap and sustainable electrode material for NIBs.

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Notre travail de thèse a été dédié à la synthèse et à la caractérisation bio-physicochimique de complexes osmium nitrosyle, qui pourraient relarguer l’oxyde nitrique (NO) au sein des cellules tumorales pour conjuguer les propriétés anticancéreuses souvent associés aux complexes du groupe du platine avec la toxicité de l’oxyde nitrique. Le premier chapitre de notre mémoire de thèse présente l’état de l’art dans le domaine des composés anticancéreux et le rôle de l’oxyde nitrique dans l’apoptose cellulaire. Le deuxième chapitre concerne la synthèse et la caractérisation de complexes d’azole (C)[Os(NO)Cl4(A)] (C = Bu4N+, Na+, HA+; A = indazole, pyrazole, benzimidazole, imidazole), où le plus cytotoxique est H2ind[cis-Os(NO)Cl4(indazole)]. Le troisième chapitre est consacré à l’étude cinétique et thermodynamique par RMN de l’isomérisation trans ↔ cis du complexe (Bu4N)[Os(NO)Cl4(indazole)] qui met en évidence un processus d’isomérisation de type dissociatif. Le quatrième chapitre concerne la synthèse et la caractérisation de complexes d’aminoacides (Bu4N)[Os(NO)Cl4(L)] (L = gly, picolinate, L-, D-pro) qui ont une très faible activité antiproliférative. Le dernier chapitre est consacré à la synthèse et à la caractérisation de clusters hétérométalliques [{Os(NO)Cl3(Ox)}4Ln] (Ln = Gd, Tb, Dy, Y ; Ox=oxalate) dans lesquels la coordinance 8 ou 9 du lanthanide dépend de son rayon ionique. Le précurseur {Os(NO)Cl3(Ox)} a l’activité antiproliférative la plus élevée de tous les complexes osmium nitrosyle connus / The PhD thesis was dedicated to the synthesis and bio-physic-chemical characterization of osmium nitrosyl complexes which could release nitric oxide (NO) in tumor cells to combine the anticancer properties of the platinum group complexes and the nitric oxide cytotoxicity. The first chapter presents the state of the art in the field of anticancer compounds and the role of nitric oxide in the apoptosis. The second chapter concerns the synthesis and characterization of azole complexes with the general formulae (C)[Os(NO)Cl4(A)] (C = Bu4N+, Na+, HA+; A = indazole, pyrazole, benzimidazole, imidazole), where the most cytotoxic is H2ind[cis-Os(NO)Cl4(indazole)]. The third chapter focuses on the kinetic and thermodynamic study of the trans ↔ cis isomerisation of (Bu4N)[Os(NO)Cl4(indazole)] complex by NMR, which highlights a dissociative isomerisation process. The fourth chapter concerns the synthesis and the characterization of amino acids complexes with the general formulae (Bu4N)[Os(NO)Cl4(L)] (L = gly, picolinate, L-, D-pro) of whose antiproliferative activity is very low. The last chapter is dedicated to the synthesis and characterization of heterometallic clusters with the general formulae [{Os(NO)Cl3(Ox)}4Ln] (Ln = Gd, Tb, Dy, Y ; Ox = oxalate), where the coordination number 8 or 9 depends on its ionic radius. The precursor {Os(NO)Cl3(Ox)} has the highest antiproliferative activity among of all osmium nitrosyl known so far