Na busca por novos materiais doadores de óxido nítrico (NO), o presente trabalho descreve o desenvolvimento de um filme à base de amido de mandioca, no qual foi incorporado um nitrosilo complexo de rutênio, e o estudo da liberação de NO nesse material. O nitrosilo complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)NO](BF4)3 (RuNOisn; isn = isonicotinamida) apresenta a propriedade de liberar NO de forma controlada, por meio de fotólise (λirr = 310-370 nm) e de redução química. A incorporação desse complexo em filmes de amido foi realizada em condições brandas, resultando em um novo material para o armazenamento e liberação de NO, designado como CSx-RuNOisn. Os ensaios espectroscópicos indicaram que a esfera de coordenação do complexo RuNOisn permaneceu inalterada durante a produção dos filmes. A exposição de CSx-RuNOisn à luz (λirr = 355 nm) levou à liberação de NO e provavelmente à formação do fotoproduto trans [RuIII(NH3)4isn(H2O)]3+ no filme. A reação desse aquocomplexo de rutênio(III) com solução aquosa contendo nitrito de sódio regenerou o complexo de partida, RuNOisn. A identificação e quantificação do NO liberado durante a fotólise foi efetuada por meio da reação com oximioglobina. Durante o tempo de irradiação de 17 minutos, foram liberados 5,02 ± 0,12 μM de NO (10, 04 ± 0,24 nmol NO em 2 mL). Os ensaios de liberação de NO desencadeada por redução foram realizados utilizando-se L-cisteína como redutor. O fluxo de NO liberado a partir da reação com cisteína perdurou por mais de 7 horas, alcançando-se concentrações fisiologicamente relevantes, com fluxo médio de 1,9 pmol NO s-1 cm-2 de filme. Esse valor é comparável àquele produzido por células endoteliais, em que o fluxo de NO é de 1,67 pmol s-1 cm-2. Os resultados preliminares de degradação dos filmes in vivo sugerem que o material foi degradado pelo organismo em 30 dias. Todos os resultados alcançados sugerem que o filme CSx-RuNOisn é um candidato promissor para aplicações em meio biológico. Um novo complexo de rutênio contendo o ligante nitrosilsulfito (N(O)SO3 -) foi isolado, trans [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](X) (isn = isonicotinamida, X = PF6- ou SiPF6 2-), e a sua estrutura cristalina determinada por difração de raio-X. A síntese desse complexo foi realizada por meio da reação entre trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO)]3+ e íons sulfito (SO32-). O ataque nucleofílico do SO32- ocorreu no nitrogênio do ligante nitrosônio (NO) coordenado ao centro metálico de rutênio ([Ru-NO+]), originando o ligante O=N-SO3-: [RuNO+]3+ + SO32- →[Ru(N(O)SO3)]+. Observou-se que em meio aquoso, no intervalo de pH de 7,4 a 5,2 o complexo trans [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ é estável, e a velocidade de decomposição (labilização do ligante isn) variou de k = 0,86 a 3,07 × 10-5 s-1. Em soluções mais ácidas (tampão ácido acético/acetato pH 4,2, 3,9, ou 1,0 M ácido trifluoroacético) o complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ decompõe-se formando o respectivo nitrosilo complexo trans- [RuII(NH3)4(isn)NO+]3+. A reação do íon trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ com íons hidróxido (OH-) dá origem ao respectivo nitro complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+, que foi caracterizado por RMN de 15N e por espectroscopia eletrônica. As constantes de velocidade para essa reação são k = 6,16 ± 0,22 M-1 s-1 à T = 25oC, e k = 2,15 ± 0,07 M-1 s-1 à T = 15oC. A reação entre o nitrosilo complexo trans [RuII(NH3)4(isn)NO+]3+ e íons OH- também resulta na formação do nitro complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+. Neste caso, a constante de velocidade foi estimada entre k = 47-58 M-1 s-1 à T = 25oC, e o valor obtido experimentalmente à T = 15oC foi de k = 10,53 ± 0,29 M-1 s-1. O espectro eletrônico do íon complexo trans [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ em meio aquoso apresentou uma banda larga com λ max = 362 nm (ε ∼6000 M-1 cm-1), atribuída por cálculos teóricos às seguintes transições: transferência de carga do metal para o ligante (TCML) Ru → N(O)SO3 e Ru → isn, e também d → d. Os ensaios preliminares de fotólise (λ irrad = 355 nm) do complexo trans[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](PF6) em solução de tampão fosfato (pH 7,4) sugerem a formação das seguintes espécies nos intervalos iniciais de fotólise: i) NO, ii) SO3 •-, e iii) isn (labilizado do complexo). O mecanismo para a formação desses produtos ainda está sob investigação. / Aiming the production of new nitric oxide releasing materials (NORM), this work reports the development of a cassava starch based film, in which a ruthenium nitrosyl complex was impregnated, and evaluate the NO release from this film. Ruthenium nitrosyl complex trans-[Ru(NH3)4(isn)NO](BF4)3 (RuNOisn; isn = isonicotinamide) is able to release NO in a controlled manner through both photolysis (λirr = 310-370 nm) and chemical reduction. The incorporation of such complex into the starch-based films was performed under mild conditions, yielding a new material able to store and release NO, abbreviated as CSx-RuNOisn. Spectroscopic analysis of CSx-RuNOisn indicated that the coordination sphere of RuNOisn remained intact during film production. Exposure of CSx-RuNOisn to long wave UV-light (λirr = 355 nm) leads to NO release and likely to the formation of the paramagnetic photoproduct trans-[RuIII(NH3)4isn(H2O)]3+ in the film. Reaction of this aquoruthenium(III) complex with aqueous nitrite regenerates RuNOisn in the film. Delivery of NO upon photolysis of CSx-RuNO isn was verified and quantified by trapping with oxymyoglobin. The calculated concentration of NO released from the film was 5.02 ± 0.12 μM (10.04 ± 0.24 nmol NO in a 2 mL) after approximately 17 min of irradiation (500 laser pulses at 2 s intervals). Moreover, NO release upon chemical reduction was carried out using L-cysteine as a reductant. Cysteine-mediated NO delivery from CSx-RuNOisn persisted for more than 7 h, during which physiologically relevant NO concentrations were liberated (average flux of 1.9 pmol NO s-1 cm-2 of film). This value is comparable to that produced by endothelial cells (1.67 pmol s-1 cm-2). Preliminary results about the biodegradation of the films in vivo suggest that the films were completely absorbed by the organism in a period of 30 days. These results suggest that CSx-RuNOisn is a promising candidate for use in biological applications. A new nitrosylsulphito complex bearing the ligand (N(O)SO3-) was isolated, trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](X) (isn = isonicotinamide, X = PF6- or SiPF6-), and its structure was determined by X-Ray crystallography. This complex was obtained by the reaction between trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO)]3+ and sulfite ions (SO32-). X-Ray results confirmed that the nucleophilic attack of the sulphite anion (SO32-) was on the nitrogen atom of the nitrosyl ligand (NO) coordinated to the ruthenium center ([Ru-NO+]), yielding the ligand O=N-SO3-: [RuNO+]3+ + SO32- → [Ru(N(O)SO3)]+. Complex trans- [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ is stable in aqueous solution from pH 7.4 to 5.2, and the decomposition rates (k) (due to the isn labilization) are in the range of k = 0.86-3.07 × 10-5 s-1. In more acidic conditions, (acetate buffer pH 4.2, 3.9, and trifluoroacetic acid solution 1.0 M) complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ is converted into the respective nitrosyl trans-[RuII(NH3)4(isn)NO+]3+. Reaction of trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ and hydroxide ions (OH-) yielded the nitro complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+, which was characterized by 15N NMR and electronic spectroscopy. Rate constants for such reaction are k = 6.16 ± 0.22 M-1 s-1 at 25oC, and k = 2.15 ± 0.07 M-1 s-1 at 15oC. In the case of complex trans-[RuII(NH3)4(isn)NO+]3+, its reaction with OH- also yield the nitro complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+. The estimated rate constant for such reaction was k = 46.9-57.6 M-1 s-1 at 25oC, and the experimental value obtained at 15oC was k = 10.53 ± 0.29 M-1 s-1. The ion complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ showed an intense and broad band at 362 nm (ε∼6000 M-1 cm-1) in aqueous solutions, which was assigned by DFT calculations to the following transitions: metal to ligand charge transfer (MLCT) Ru→N(O)SO3 and Ru→isn, and d→d as well. Preliminary photolysis assays (λirrad = 355 nm) performed with complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](PF6) in phosphate buffer solution (pH 7,4) suggests that the following species have been formed (in the initial photolysis period): i) NO, ii) SO3•-, and iii) isn (labilized). The whole mechanism to yield such products is still under investigation.

O aumento significativo de micoses decorrentes do crescimento do número de indivíduos imunocomprometidos, da emergência de novas espécies de fungos patogênicos e do surgimento de patógenos resistentes aos antifúngicos atualmente utilizados é um sério problema de saúde pública. Nesse contexto, é extremamente desejável o desenvolvimento de novas técnicas para o controle de fungos. A TFD (terapia fotodinâmica), inicialmente desenvolvida como uma alternativa terapêutica para o câncer, é um processo que envolve a administração de um fotossensibilizador que se acumula preferencialmente nas células-alvo e que pode ser ativado por exposições à luz. A ativação do fotossensibilizador leva à formação de espécies reativas de oxigênio que são capazes de danificar lipídios, proteínas e ácidos nucléicos, provocando a morte da célula. A TFDA (terapia fotodinâmica antimicrobiana) pode ser utilizada tanto para o controle de micoses localizadas como para a eliminação de espécies patogênicas de fungos do ambiente. Neste estudo, foi avaliada a atividade fotossensibilizadora e foram testados parâmetros funcionais como concentração do fotossensibilizador (1 a 400 g mL-1); tempo de pré-incubação com o fotossensibilizador (0 a 60 min.); doses (90 e 180 kJ m-2) e intensidade de luz visível (50 W m-2) para a fotossensibilização de: (1) fotossensibilizadores comerciais atualmente utilizados na TFDA, como o azul de metileno (MB) e o azul de ortotoluidina (TBO), e (2) complexos nitrosilos de rutênio. Os experimentos foram conduzidos com conídios dos fungos-modelo Metarhizium anisopliae e Aspergillus nidulans. Tanto o MB como o TBO, na presença da luz, foram capazes de inativar os conídios das duas espécies de fungos. A inativação foi próxima de 100%, para ambas as espécies, quando a combinação apropriada (concentração do fotossensibilizador e tempo de exposição à luz) foi utilizada. Nenhum dos dois corantes, na ausência da luz, inativou os conídios das duas espécies. O tempo de pré-incubação com os fotossensibilizadores (MB e TBO) não foi um parâmetro determinante para a eficiência da fotoinativação dos conídios. De maneira geral, a inativação dos conídios foi maior nas fotossensibilizações com MB e TBO por 60 min do que nas por 30 min. Os conídios verdes e amarelos foram mais tolerantes à fotossensibilização com MB e TBO do que os conídios brancos e violetas, indicando que a pigmentação dos conídios influencia na fotoinativação. O nitrosilo de rutênio [Ru(NH.NHq)(tpy)NO](PF6)3 não foi capaz de inativar os conídios de nenhuma das espécies, em nenhuma das condições avaliadas. A fotoinativação dos conídios de M. anisopliae com MB e TBO não ocorreu quando a fotossensibilização foi conduzida em meio de cultura líquido PDB. / The significative increase of mycoses resulting from the growing number of immunocompromised individuals, from the emerging of new species of pathogenic fungi, and from the emerging of pathogens resistant to the antimycotics used nowadays is a serious public health problem. In such scenario, the development of new fungal control techniques is highly desirable. Initially developed as a therapeutical alternative for cancer, PDT (photodynamic therapy) is a process that involves the use of a photosensitizer that preferrably accumulates in the target-cells and that can be light-activated. The activation of the photosensitizer leads to the generation of reactive oxygen species that damage lypids, proteins, and DNA, and kills the cell. APDT (antimicrobial photodynamic therapy) can be used to control localized infections as well as to kill pathogenic fungi in the environment. In this study, we evaluated the photoinactivation by MB (methylene blue), TBO (toluidine blue), and nitrosyl ruthenium complexes in Metarhizium anisopliae and Aspergillus nidulans conidia. We also tested parameters such as photosensitizer concentration (1 to 400 g mL-1), pré-incubation time with the photosensitizer (0 to 60 min.), light doses (90 and 180 kJ m-2), and visible light irradiance (50 W m-2). Both MB and TBO photoinactivated the conidia of the two species of fungi. Inactivation was close to 100% for both species when the appropriate combination between photosensitizer concentration and light exposure time was used. None of the two dyes in the dark inactivated the conidia of the two species. Pre-incubation time with the photosensitizers (MB and TBO) was not a determinant parameter for photoinactivation efficiency. Conidia inactivation was higher in photosensibilizations with MB and TBO for 60 min than in those for 30 min. Green and yellow conidia were more tolerant to photosensibilization than mutants with white and violet conidia, indicating that conidia pigmentation influences photosensibilization. Nitrosyl ruthenium [Ru(NH.NHq)(tpy)NO](PF6)3 was not capable to photoinactivate conidia of any of the species, in any of the evaluated conditions. M. anisopliae conidia photoinactivation with MB and TBO did not occur when photosensibilization was conducted in PDB media.

Na busca por novos materiais doadores de óxido nítrico (NO), o presente trabalho descreve o desenvolvimento de um filme à base de amido de mandioca, no qual foi incorporado um nitrosilo complexo de rutênio, e o estudo da liberação de NO nesse material. O nitrosilo complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)NO](BF4)3 (RuNOisn; isn = isonicotinamida) apresenta a propriedade de liberar NO de forma controlada, por meio de fotólise (λirr = 310-370 nm) e de redução química. A incorporação desse complexo em filmes de amido foi realizada em condições brandas, resultando em um novo material para o armazenamento e liberação de NO, designado como CSx-RuNOisn. Os ensaios espectroscópicos indicaram que a esfera de coordenação do complexo RuNOisn permaneceu inalterada durante a produção dos filmes. A exposição de CSx-RuNOisn à luz (λirr = 355 nm) levou à liberação de NO e provavelmente à formação do fotoproduto trans [RuIII(NH3)4isn(H2O)]3+ no filme. A reação desse aquocomplexo de rutênio(III) com solução aquosa contendo nitrito de sódio regenerou o complexo de partida, RuNOisn. A identificação e quantificação do NO liberado durante a fotólise foi efetuada por meio da reação com oximioglobina. Durante o tempo de irradiação de 17 minutos, foram liberados 5,02 ± 0,12 μM de NO (10, 04 ± 0,24 nmol NO em 2 mL). Os ensaios de liberação de NO desencadeada por redução foram realizados utilizando-se L-cisteína como redutor. O fluxo de NO liberado a partir da reação com cisteína perdurou por mais de 7 horas, alcançando-se concentrações fisiologicamente relevantes, com fluxo médio de 1,9 pmol NO s-1 cm-2 de filme. Esse valor é comparável àquele produzido por células endoteliais, em que o fluxo de NO é de 1,67 pmol s-1 cm-2. Os resultados preliminares de degradação dos filmes in vivo sugerem que o material foi degradado pelo organismo em 30 dias. Todos os resultados alcançados sugerem que o filme CSx-RuNOisn é um candidato promissor para aplicações em meio biológico. Um novo complexo de rutênio contendo o ligante nitrosilsulfito (N(O)SO3 -) foi isolado, trans [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](X) (isn = isonicotinamida, X = PF6- ou SiPF6 2-), e a sua estrutura cristalina determinada por difração de raio-X. A síntese desse complexo foi realizada por meio da reação entre trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO)]3+ e íons sulfito (SO32-). O ataque nucleofílico do SO32- ocorreu no nitrogênio do ligante nitrosônio (NO) coordenado ao centro metálico de rutênio ([Ru-NO+]), originando o ligante O=N-SO3-: [RuNO+]3+ + SO32- →[Ru(N(O)SO3)]+. Observou-se que em meio aquoso, no intervalo de pH de 7,4 a 5,2 o complexo trans [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ é estável, e a velocidade de decomposição (labilização do ligante isn) variou de k = 0,86 a 3,07 × 10-5 s-1. Em soluções mais ácidas (tampão ácido acético/acetato pH 4,2, 3,9, ou 1,0 M ácido trifluoroacético) o complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ decompõe-se formando o respectivo nitrosilo complexo trans- [RuII(NH3)4(isn)NO+]3+. A reação do íon trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ com íons hidróxido (OH-) dá origem ao respectivo nitro complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+, que foi caracterizado por RMN de 15N e por espectroscopia eletrônica. As constantes de velocidade para essa reação são k = 6,16 ± 0,22 M-1 s-1 à T = 25oC, e k = 2,15 ± 0,07 M-1 s-1 à T = 15oC. A reação entre o nitrosilo complexo trans [RuII(NH3)4(isn)NO+]3+ e íons OH- também resulta na formação do nitro complexo trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+. Neste caso, a constante de velocidade foi estimada entre k = 47-58 M-1 s-1 à T = 25oC, e o valor obtido experimentalmente à T = 15oC foi de k = 10,53 ± 0,29 M-1 s-1. O espectro eletrônico do íon complexo trans [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ em meio aquoso apresentou uma banda larga com λ max = 362 nm (ε ∼6000 M-1 cm-1), atribuída por cálculos teóricos às seguintes transições: transferência de carga do metal para o ligante (TCML) Ru → N(O)SO3 e Ru → isn, e também d → d. Os ensaios preliminares de fotólise (λ irrad = 355 nm) do complexo trans[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](PF6) em solução de tampão fosfato (pH 7,4) sugerem a formação das seguintes espécies nos intervalos iniciais de fotólise: i) NO, ii) SO3 •-, e iii) isn (labilizado do complexo). O mecanismo para a formação desses produtos ainda está sob investigação. / Aiming the production of new nitric oxide releasing materials (NORM), this work reports the development of a cassava starch based film, in which a ruthenium nitrosyl complex was impregnated, and evaluate the NO release from this film. Ruthenium nitrosyl complex trans-[Ru(NH3)4(isn)NO](BF4)3 (RuNOisn; isn = isonicotinamide) is able to release NO in a controlled manner through both photolysis (λirr = 310-370 nm) and chemical reduction. The incorporation of such complex into the starch-based films was performed under mild conditions, yielding a new material able to store and release NO, abbreviated as CSx-RuNOisn. Spectroscopic analysis of CSx-RuNOisn indicated that the coordination sphere of RuNOisn remained intact during film production. Exposure of CSx-RuNOisn to long wave UV-light (λirr = 355 nm) leads to NO release and likely to the formation of the paramagnetic photoproduct trans-[RuIII(NH3)4isn(H2O)]3+ in the film. Reaction of this aquoruthenium(III) complex with aqueous nitrite regenerates RuNOisn in the film. Delivery of NO upon photolysis of CSx-RuNO isn was verified and quantified by trapping with oxymyoglobin. The calculated concentration of NO released from the film was 5.02 ± 0.12 μM (10.04 ± 0.24 nmol NO in a 2 mL) after approximately 17 min of irradiation (500 laser pulses at 2 s intervals). Moreover, NO release upon chemical reduction was carried out using L-cysteine as a reductant. Cysteine-mediated NO delivery from CSx-RuNOisn persisted for more than 7 h, during which physiologically relevant NO concentrations were liberated (average flux of 1.9 pmol NO s-1 cm-2 of film). This value is comparable to that produced by endothelial cells (1.67 pmol s-1 cm-2). Preliminary results about the biodegradation of the films in vivo suggest that the films were completely absorbed by the organism in a period of 30 days. These results suggest that CSx-RuNOisn is a promising candidate for use in biological applications. A new nitrosylsulphito complex bearing the ligand (N(O)SO3-) was isolated, trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](X) (isn = isonicotinamide, X = PF6- or SiPF6-), and its structure was determined by X-Ray crystallography. This complex was obtained by the reaction between trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO)]3+ and sulfite ions (SO32-). X-Ray results confirmed that the nucleophilic attack of the sulphite anion (SO32-) was on the nitrogen atom of the nitrosyl ligand (NO) coordinated to the ruthenium center ([Ru-NO+]), yielding the ligand O=N-SO3-: [RuNO+]3+ + SO32- → [Ru(N(O)SO3)]+. Complex trans- [Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ is stable in aqueous solution from pH 7.4 to 5.2, and the decomposition rates (k) (due to the isn labilization) are in the range of k = 0.86-3.07 × 10-5 s-1. In more acidic conditions, (acetate buffer pH 4.2, 3.9, and trifluoroacetic acid solution 1.0 M) complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ is converted into the respective nitrosyl trans-[RuII(NH3)4(isn)NO+]3+. Reaction of trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ and hydroxide ions (OH-) yielded the nitro complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+, which was characterized by 15N NMR and electronic spectroscopy. Rate constants for such reaction are k = 6.16 ± 0.22 M-1 s-1 at 25oC, and k = 2.15 ± 0.07 M-1 s-1 at 15oC. In the case of complex trans-[RuII(NH3)4(isn)NO+]3+, its reaction with OH- also yield the nitro complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(NO2)]+. The estimated rate constant for such reaction was k = 46.9-57.6 M-1 s-1 at 25oC, and the experimental value obtained at 15oC was k = 10.53 ± 0.29 M-1 s-1. The ion complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)]+ showed an intense and broad band at 362 nm (ε∼6000 M-1 cm-1) in aqueous solutions, which was assigned by DFT calculations to the following transitions: metal to ligand charge transfer (MLCT) Ru→N(O)SO3 and Ru→isn, and d→d as well. Preliminary photolysis assays (λirrad = 355 nm) performed with complex trans-[Ru(NH3)4(isn)(N(O)SO3)](PF6) in phosphate buffer solution (pH 7,4) suggests that the following species have been formed (in the initial photolysis period): i) NO, ii) SO3•-, and iii) isn (labilized). The whole mechanism to yield such products is still under investigation.

We study the properties of photoinduced metal–nitrosyl linkage isomers in sodium nitroprusside (SNP) as a function of particle size. By embedding the molecular complex at various concentrations into mesopores of silica xerogels the size of the particles can be adjusted. The ground state is characterized by X-ray diffraction, absorption and infrared spectroscopy. The physical properties of the photoswitched molecules were analysed by steady-state low-temperature absorption, infrared spectroscopy and by nanosecond transient absorption spectroscopy. The electronic structure as well as the activation energies of the metastable linkage isomers are independent of the particle size down to single isolated molecules, indicating that the SNP complexes are quasi-free inside the pores of the gel. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Ce travail de thèse est centré sur l'étude expérimentale de deux types de transformations photo-induites observées dans différents complexes métalliques (Fe, Ru, ...) à ligand nitrosyle: (i) la photo-isomérisation au cours de laquelle le ligand NO passe d'un état lié par l'azote (M-NO, état stable GS) à un état lié par l'oxygène (M-ON, état métastable MSI). C'est un processus réversible et un second état métastable, 'side-on' MSII est observable au cours du processus inverse, MSI --> 'side-on' MSII --> GS; (ii) la libération photo-induite du radical NO°. La photo-isomérisation a été étudiée dans le système [Ru(py)_4Cl(NO)](PF_6)_2.1/2H_2O (sur monocristal) par la diffraction des RX, l'absorption visible statique et l'absorption UV-Vis résolue en temps. Nous avons pu mettre en évidence un processus d'absorption de photons (473 nm) en deux étapes, suivre la dynamique des transformations directes et inverses par l'évolution des paramètres de maille et des l'absorption optique visible, caractériser structuralement l'état 'side-on' MSII. La nature de l'état intermédiaire, MSII, lors du processus direct semble être différente de l'état 'side-on' mais la très faible population de cet intermédiaire n'a pas permis de trancher définitivement. Le rôle de la molécule d'eau dans la maille du complexe [Ru(py)_4Cl(NO)](PF_6)_2.1/2H_2O a été testé par diffraction des RX sur les échantillons hydratées, déshydratées et réhydratées. L'effet de déshydratation sur l'évolution des paramètres de maille et sur la génération d'espèces MSII au cours de la photo-commutation inverse, MSI --> MSII --> GS, est présenté. La libération photo-induite du radical NO° a été étudiée dans une solution d'acétonitrile du complexe trans-(Cl,Cl)[Ru^{II}(FT)Cl_2(NO)]PF_6 par spectroscopies d'absorption UV-Vis et Mi-IR, statiques et résolues en temps. En observant la dynamique ultra-rapide de la photo-transformation, nous avons mis en évidence un processus d'absorption de photons (406 nm) en deux étapes. La nature de l'état intermédiaire est discuté par rapport à de récents calculs théoriques et au processus de photo-isomérisation. / This Ph. D. thesis is focused on the experimental study of two photo-induced processes observed in various [ML_5NO] complexes, where M=Fe, Ru, ..., L=CN, Cl, ... : (i) photo-isomerization, where the system goes from N-bound state (M-NO, stable GS state) to O-bound state (M-ON, metastable MSI state) and a second metastable state, 'side-on' MSII is observed during the inverse photo-transformation, MSI --> 'side-on' MSII --> GS; (ii) photo-induced release of NO° radical. The photo-isomerization is investigated in single crystals of [Ru(py)_4Cl(NO)](PF_6)_2.1/2H_2O compound by means of X-Ray diffraction, steady state visible and time-resolved UV-visible absorption spectroscopies. During these experiments we observed the evidence of a two-step photon absorption process (473 nm), we followed the dynamics of direct and inverse photo-switching by the evolution of lattice parameters and absorption in the visible range and we caracterised the structure of 'side-on' MSII state. The nature of MSII in the direct photo-switching, GS --> MSI, seems to be different from the 'side-on' configuration, however, we do not have a direct access to this state due to its low population. The role of water molecule in the unit cell of [Ru(py)_4Cl(NO)](PF_6)_2.1/2H_2O complex was tested by X-Ray diffraction studies on hydrated, dehydrated and rehydrated samples. The effect of sample dehydration on the unit cell parameters evolution and MSII species generation during the MSI --> MSII --> GS inverse photo-switching is presented. The photo-induced NO° release in trans-(Cl,Cl)[Ru^{II}(FT)Cl_2(NO)]PF_6 system in acetonitrile solution is studied by the UV-visible and mid-IR absorption spectroscopies, both steady state and time-resolved. By observing the ultra-fast dynamics of photo-transformation we evidenced a two-step photon absorption process (406 nm). The nature of intermediate state is discussed within the recent theoretical calculations and the photo-isomerization process.

O aumento significativo de micoses decorrentes do crescimento do número de indivíduos imunocomprometidos, da emergência de novas espécies de fungos patogênicos e do surgimento de patógenos resistentes aos antifúngicos atualmente utilizados é um sério problema de saúde pública. Nesse contexto, é extremamente desejável o desenvolvimento de novas técnicas para o controle de fungos. A TFD (terapia fotodinâmica), inicialmente desenvolvida como uma alternativa terapêutica para o câncer, é um processo que envolve a administração de um fotossensibilizador que se acumula preferencialmente nas células-alvo e que pode ser ativado por exposições à luz. A ativação do fotossensibilizador leva à formação de espécies reativas de oxigênio que são capazes de danificar lipídios, proteínas e ácidos nucléicos, provocando a morte da célula. A TFDA (terapia fotodinâmica antimicrobiana) pode ser utilizada tanto para o controle de micoses localizadas como para a eliminação de espécies patogênicas de fungos do ambiente. Neste estudo, foi avaliada a atividade fotossensibilizadora e foram testados parâmetros funcionais como concentração do fotossensibilizador (1 a 400 g mL-1); tempo de pré-incubação com o fotossensibilizador (0 a 60 min.); doses (90 e 180 kJ m-2) e intensidade de luz visível (50 W m-2) para a fotossensibilização de: (1) fotossensibilizadores comerciais atualmente utilizados na TFDA, como o azul de metileno (MB) e o azul de ortotoluidina (TBO), e (2) complexos nitrosilos de rutênio. Os experimentos foram conduzidos com conídios dos fungos-modelo Metarhizium anisopliae e Aspergillus nidulans. Tanto o MB como o TBO, na presença da luz, foram capazes de inativar os conídios das duas espécies de fungos. A inativação foi próxima de 100%, para ambas as espécies, quando a combinação apropriada (concentração do fotossensibilizador e tempo de exposição à luz) foi utilizada. Nenhum dos dois corantes, na ausência da luz, inativou os conídios das duas espécies. O tempo de pré-incubação com os fotossensibilizadores (MB e TBO) não foi um parâmetro determinante para a eficiência da fotoinativação dos conídios. De maneira geral, a inativação dos conídios foi maior nas fotossensibilizações com MB e TBO por 60 min do que nas por 30 min. Os conídios verdes e amarelos foram mais tolerantes à fotossensibilização com MB e TBO do que os conídios brancos e violetas, indicando que a pigmentação dos conídios influencia na fotoinativação. O nitrosilo de rutênio [Ru(NH.NHq)(tpy)NO](PF6)3 não foi capaz de inativar os conídios de nenhuma das espécies, em nenhuma das condições avaliadas. A fotoinativação dos conídios de M. anisopliae com MB e TBO não ocorreu quando a fotossensibilização foi conduzida em meio de cultura líquido PDB. / The significative increase of mycoses resulting from the growing number of immunocompromised individuals, from the emerging of new species of pathogenic fungi, and from the emerging of pathogens resistant to the antimycotics used nowadays is a serious public health problem. In such scenario, the development of new fungal control techniques is highly desirable. Initially developed as a therapeutical alternative for cancer, PDT (photodynamic therapy) is a process that involves the use of a photosensitizer that preferrably accumulates in the target-cells and that can be light-activated. The activation of the photosensitizer leads to the generation of reactive oxygen species that damage lypids, proteins, and DNA, and kills the cell. APDT (antimicrobial photodynamic therapy) can be used to control localized infections as well as to kill pathogenic fungi in the environment. In this study, we evaluated the photoinactivation by MB (methylene blue), TBO (toluidine blue), and nitrosyl ruthenium complexes in Metarhizium anisopliae and Aspergillus nidulans conidia. We also tested parameters such as photosensitizer concentration (1 to 400 g mL-1), pré-incubation time with the photosensitizer (0 to 60 min.), light doses (90 and 180 kJ m-2), and visible light irradiance (50 W m-2). Both MB and TBO photoinactivated the conidia of the two species of fungi. Inactivation was close to 100% for both species when the appropriate combination between photosensitizer concentration and light exposure time was used. None of the two dyes in the dark inactivated the conidia of the two species. Pre-incubation time with the photosensitizers (MB and TBO) was not a determinant parameter for photoinactivation efficiency. Conidia inactivation was higher in photosensibilizations with MB and TBO for 60 min than in those for 30 min. Green and yellow conidia were more tolerant to photosensibilization than mutants with white and violet conidia, indicating that conidia pigmentation influences photosensibilization. Nitrosyl ruthenium [Ru(NH.NHq)(tpy)NO](PF6)3 was not capable to photoinactivate conidia of any of the species, in any of the evaluated conditions. M. anisopliae conidia photoinactivation with MB and TBO did not occur when photosensibilization was conducted in PDB media.

We study the properties of photoinduced metal–nitrosyl linkage isomers in sodium nitroprusside (SNP) as a function of particle size. By embedding the molecular complex at various concentrations into mesopores of silica xerogels the size of the particles can be adjusted. The ground state is characterized by X-ray diffraction, absorption and infrared spectroscopy. The physical properties of the photoswitched molecules were analysed by steady-state low-temperature absorption, infrared spectroscopy and by nanosecond transient absorption spectroscopy. The electronic structure as well as the activation energies of the metastable linkage isomers are independent of the particle size down to single isolated molecules, indicating that the SNP complexes are quasi-free inside the pores of the gel. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

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