Orientador: Eneida de Paula / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T20:44:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prete_PauloSergioCastilho_D.pdf: 3376950 bytes, checksum: fd06e65f64531668e35cf4a9cb817913 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Surfatantes ou detergentes são compostos anfifílicos que, na presença de água, têm a característica de formar agregados micelares. Surfatantes induzem a desestruturação de outros agregados como bicamadas sendo, por isso, usados para ruptura celular ou solubilização de lipídios e proteínas de membrana. A capacidade lítica dos surfatantes resulta de sua estrutura química, que determina o modo de interação dos mesmos com as membranas. Em concentrações mais altas (acima da concentração micelar crítica), os surfatantes desestabilizam as bicamadas lipídicas, levando à formação de micelas-mistas. Ensaios hemolíticos são bons modelos para estudo do efeito lítico de surfatantes em biomembranas. Aplicando em eritrócitos humanos o tratamento quantitativo proposto por Lichtenberg (1985) para estudo da solubilização de bicamadas lipídicas mensurou-se, neste trabalho, as concentrações para início (Csat) e 100% de hemólise (Csol), induzidas por 25 surfatantes clássicos, pertencentes a cinco diferentes famílias. A variação dos valores de Csat, Csol determinada com diferentes hematócritos permitiu o cálculo da constante de ligação surfatante/membrana e da razão surfatante/lipídio de membrana (Re) para início e 100% de hemólise. O parâmetro Re foi usado para classificar os detergentes como fortes, médios ou fracos agentes solubilizantes, com boa correlação com dados da literatura o que nos permitiu propor seu uso para descrever o efeito lítico de surfatantes, como uma alternativa simples e aplicável as membranas biológicas. As transições durante o processo hemolítico foram acompanhadas pela técnica de Ressonância Paramagnética Eletrônica, com uso marcador de spin 5 doxil-estearato (incorporado a 1 mol% nas membranas de eritrócito) e lise induzida pelo surfatante não iônico Triton X100. Concomitante ao aparecimento de hemoglobina e fosfato livres no sobrenadante - indicadores da ruptura da membrana, medidas do parâmetro de ordem daquele marcador de spin permitiram estudar as transições que acontecem durante (membrana:membrana mista) e após (membrana mista:micela mista) a hemólise / Abstract: Surfactants or detergents are amphiphilic compounds that form micellar aggregates in the presence of excess water. Surfactants are able to induce disruption of lamellar aggregates, justifying their use for cell lysis or in the extraction of membrane constituents such as lipids and proteins. The lytic capacity of a given surfactant is determined by its chemical structure, that rules its interaction with the membranes. At high concentration (above the critic micelle concentration), surfactants destabilize lipid bilayer leading to mixed micelle formation. Hemolytic assays are a good model to study the lytic effect of surfactants on biomembranes. In this study we have applied to human erythrocytes the quantitative treatment proposed by Lichtenberg (1985) to describe the solubilization of model lipid membranes. The concentration for onset (Csat) and complete (Csol) hemolysis induced by 25 classic surfactants from five different families were measured. Changes in Csat and Csol values at different hematocrits allowed the determination of the surfactant/membrane lipid molar ratio (Re) for beginning and 100% lysis. The Re arameter was used to classify the surfactants as strong, medium or weak membrane solubilizers. The classification was in good correlation with data in the literature, allowing us to recommend the use of Re parameter to describe the lyric effect of surfactants on biomembranes. The transitions in the hemolytic process were accompanied by Electron Paramagnetic Resonance, using the 5-doxyl-stearate spin-probe (1 mol%, incorporated in the erythrocyte membrane) and the non-ionic surfactant Triton X100. Simultaneously to the appearance of hemoglobin and phosphate released in the supernatant, measurements of the order parameter of the spin probe were used to characterize the transitions that take place during (membrane :mixed membrane) and after (mixed: membrane: mixed micelle) hemolysis / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Tritrpticina (TRP3) é um peptídeo antimicrobiano com 13 resíduos de amino ácidos com três Ws sequenciais. Com o objetivo de contribuir para a compreensão de seu mecanismo de ação, realizaram-se estudos funcionais e conformacionais da TRP3 e de dois análogos onde um (WLW) ou dois (LWL) W foram substituídos por L. Os peptídeos foram igualmente ativos contra bactérias Gram positivas e negativas. Sua atividade hemolítica requereu concentrações maiores, diminuindo na ordem TRP3>WLW>LWL. Os peptídeos permeabilizaram membranas modelo de E. coli ou contendo fosfolipídios carregados negativamente. Espectros de CD sugeriram que os peptídeos adquirem diferentes conformações ao se ligarem a bicamadas e micelas. Estudos de fluorescência mostraram que a ligação a membranas decresce na ordem: TRP3>WLW>LWL e que os peptídeos se localizam próximos à interface membrana-água. Espectros de RPE de marcadores de spin lipídicos indicaram que a ligação dos peptídeos altera a organização dos lipídios, aumentando o empacotamento molecular / Tritrpticin (TRP3) is a 13-residue antimicrobial peptide that contains three sequential Ws. With the aim of contributing to the understanding of its mechanism of action, functional and conformational studies were performed with TRP3 and two of its analogues where one (WLW) or two (LWL) of the W were replaced by L. The peptides were equally active against both Gram positive and Gram negative bacteria. Higher concentrations were required for hemolytic activity which varied in the order: TRP3>WLW>LWL. The peptides permeabilized membranes model membranes mimicking E. coli\'s lipid composition or containing different negatively charged phospholipids. CD spectra suggested the peptides acquired different conformations upon binding to bilayers or micelles. Fluorescence studies showed that membrane binding decreases in the order: TRP3>WLW>LWL and that the peptides are located close to the water-membrane interface. EPR spectra of lipid spin labels indicated that peptide binding alter lipid organization, increasing molecular packing

[ES] La presente tesis doctoral se sitúa en el marco de la síntesis de óxidos metálicos con aplicaciones en Catálisis Heterogénea para la obtención de productos de Química Fina de alto interés industrial. En este caso concreto se han estudiado los óxidos de manganeso de tipo criptomelana K-OMS2, los cuales resultan muy útiles para la fabricación de dispositivos electrónicos y como catalizadores, debido a sus propiedades redox, a su inocuidad a nivel medioambiental y a su bajo coste. En la primera parte de este trabajo se ha estudiado la síntesis de g - valerolactona mediante la carboesterificación de estireno y anhídrido acético empleando el óxido de manganeso dopado con cobre como catalizador, CuOx/K-OMS2. Los resultados catalíticos obtenidos en este trabajo mejoran los descritos previamente en la bibliografía con catalizadores homogéneos relacionados; y en definitiva presentan una mejora de las condiciones experimentales de trabajo. Al mismo tiempo, se ha conseguido dilucidar el mecanismo de reacción. Paralelamente se ha logrado demostrar la existencia de un efecto sinérgico - a nivel superficial - entre el Mn de la estructura y las especies de Cu(II) dispersas sobre la superficie de K-OMS2 que tiene su origen en los cambios a nivel electrónico que experimentan los átomos de Mn. A continuación, se presenta la síntesis de un nuevo material basado en la incorporación de centros de Ru(III) en la estructura del óxido de Mn de tipo criptomelana K-OMS2 a través de la sustitución isomórfica de los cationes Mn(III) originales. A partir de distintas técnicas de caracterización se ha logrado demostrar que el nuevo material está constituido exclusivamente por una monofase pura de K-OMS2, en la que el Ru(III) se ha incorporado perfectamente en la estructura de la red dando lugar a [Ru]-K-OMS2. Las consecuencias catalíticas de esta sustitución han sido estudiadas a partir de la reacción modelo de oxidación de alcoholes a aldehídos. Ello ha permitido constatar que la consecuencia principal de la incorporación de Ru(III) en la estructura es el debilitamiento del enlace Mn - O, lo cual facilita en gran medida la reducibilidad del óxido. Esto se traduce en una notable mejoría de los resultados catalíticos respecto del óxido de Mn original K-OMS2 e incluso de otros óxidos de Mn relacionados donde el Ru(III) se sitúa exclusivamente a nivel superficial. En una tercera parte de esta tesis, se describe el estudio teórico mediante técnicas electroquímicas de un efecto catalítico importante como es el spillover. De esta forma, mediante la técnica electroquímica de VIMP se han estudiado los procesos de spillover que tienen lugar en el óxido K-OMS2 cuando éste es depositado sobre un electrodo de Au. El proceso de spillover es clave para entender los procesos catalíticos que transcurren con difusión de oxígeno entre las distintas fases que conforman un catalizador metal/óxido (actuando este último como soporte). Además, el estudio de los fenómenos interfaciales relacionados con el movimiento de los átomos de oxígeno en un medio alcalino confirman el control por difusión del del proceso estudiado. Por último, estudios de resonancia paramagnética electrónica (EPR) del material de manganeso no dopado, K-OMS2; y del mismo óxido dopado con distintos elementos metálicos ([M]-K-OMS2 donde M= Co2+, Ni2+, Cu2+, Fe3+ y Ru3+) han demostrado la elevada concentración magnética de estos materiales fruto de la variedad de estados de oxidación del Mn (+2, +3 y +4) a nivel estructural y de los propios cationes metálicos incorporados en cada caso. Finalmente, la cinética de la reacción de oxidación de alcohol bencílico a benzaldehído en presencia de [Ru(2%)]-K - OMS2 se ha podido estudiar por EPR confirmando la formación de especies paramagnéticas de Mn y Ru en el transcurso de la misma. / [CA] La present tesi doctoral es situa en el marc de la síntesi d'òxids metàl·lics amb aplicacions en Catàlisis Heterogènia per a l'obtenció de productes de Química Fina d'alt interés industrial. En aquest cas concret s'han estudiat els òxids de manganès de tipus criptomelana, K -OMS2. En la primera part d'aquest treball s'ha tractat la síntesis de g - valerolactona a través de la reacció de carboesterificació entre l'estirè i l'anhídrid acètic utilitzant com a catalitzador l'òxid de manganès dopat amb coure, CuOx/K-OMS2. Els resultats catalítics obtinguts en aquest treball milloren els descrits en la bibliografia que utilitzen catalitzadors homogenis de la mateixa índole; y globalment presenten una millora de les condicions experimentals generals de treball. Al mateix temps, s'ha aconseguit dilucidar el mecanisme de reacció, el qual ha permès establir la coexistència de dos rutes de ciclació per a l'obtenció del producte. Paral·lelament s'ha aconseguit demostrar l'existència d'un efecte sinèrgic - a nivell superficial - entre el manganès de l'estructura i les espècies de Cu(II) disperses sobre la superfície de K - OMS2. Aquest efecte té com a origen els canvis que es produeixen a nivell electrònic en els àtoms de Mn i que milloren la reactivitat gràcies a la millor difusió dels àtoms d'oxigen estructural. A continuació, es presenta la síntesi d'un nou material basat en la incorporació de centres de Ru(III) en l'estructura de l'òxid de Mn de tipus criptomelana K - OMS2 a través de la substitució isomòrfica dels cations Mn(III) originals. A partir de diferents tècniques de caracterització s'ha aconseguit demostrar que el nou material està constituït exclusivament per una única fase pura de K - OMS2, on el Ru(III) s'ha incorporat perfectament en l'estructura de la xarxa constituint d'aquesta forma el material [Ru] - K - OMS2. Les conseqüències catalítiques d'aquesta substitució han estat estudiades a partir d'una reacció model: l'oxidació d'alcohols a aldehids. Això ha permès constatar que la conseqüència principal de la incorporació de Ru(III) és el debilitament de l'enllaç Mn - O, la qual facilita en gran mesura la reductibilitat de l'òxid. Això es tradueix en una millora substancial dels resultats catalítics respecte l'òxid de manganès original (K - OMS2) i també a altres òxids de manganès dopats superficialment amb Ru(III). En la tercera part d'aquesta tesis, es descriu l'estudi teòric mitjançant tècniques electroquímiques del spillover, un efecte catalític de gran importància i que s'origina en determinats suports metàl·lics. D'aquesta manera, a través de la tècnica electroquímica de (VIMP) s'han estudiat dits processos de spillover que tenen lloc en l'òxid de K - OMS2 quan es troba depositat sobre un elèctrode d'Au. El procés de spillover és clau per a poder entendre els processos catalítics que impliquen la difusió d'àtoms d'oxígens entre les diferents fases que constitueixen un catalitzador tipus metall - òxid, on aquest últim actua com a suport. A més a més, l'estudi dels fenòmens entre fases relacionats amb el moviment dels àtoms d'oxigen en un medi alcalí confirmen el control per difusió del procés d'estudi. Finalment, els estudis de ressonància paramagnètica electrònica (EPR) del material de manganès no dopat, K - OMS2; y del mateix òxid dopat amb diferents elements metàl·lics ([M] - K - OMS2 on M = Co2+, Ni2+, Cu2+, Fe3+ i Ru3+) han demostrat l'elevada concentració magnètica d'aquests materials degut a la gran varietat d'estats d'oxidació que presenta el Mn (+2, +3 i +4) a nivell estructural i dels propis cations metàl·lics incorporats en cadascun dels casos. Per altra banda, l'elevada conductivitat elèctrica que presenten aquests materials dopats isomòrficament. Finalment, s'ha estudiat per mitjà d'aquesta tècnica la reacció d'oxidació de l'alcohol benzílic en presència de [Ru(2%) - K - OMS2. L'est / [EN] The present doctoral thesis is set within the synthesis of metallic oxides which can be used as heterogeneous catalyst for different purposes, as the of fine chemicals in the industry. We have studied the manganese oxides (IV) - type, cryptomelane (K - OMS2) that present numerous applications such as electronic devices, chemical sensors, for chemical separations and catalysts. It is due to the redox properties, benign for the environment and low cost. In the first part of this work, the synthesis of g - valerolactones have been obtained by a carboesterification reaction between styrene and anhydride acetic. Copper doped catalyst, CuOx/K-OMS2, has been used for this reaction. It has been able to improve the results obtained by homogeneous catalysts and the experimental conditions could also be smoothed. By the same token, reaction accounts for two possible reaction mechanisms. Moreover, a clear synergistic effect between copper and manganese - dispersed along the K - OMS2 surface - has been devised for CuOx/K-OMS2. This effect seems to come from electronic changes that are produced in the manganese atoms. Then, a new material was synthesized. It consisted on the insertion of ruthenium(III) species, Ru3+, into the manganese - oxygen framework (K - OMS2). This process was carried on trough an isomorphic substitution of structural manganese(III) cations for Ru3+. By combining X-ray diffraction, Raman, IR, transmission and scanning electron microscopy, differential and gravimetric thermal analysis and H2-temperature programmed¿ it can be said that the new material is a pure monophasic material containing ruthenium species isomorphically incorporated into the lattice. The most important consequence of the isomorphic substitution of Ru is the weakening of the Mn - O bond, a fact that has clear catalytic implications. In order to prove it, the oxidation of alcohols was taken as a model reaction, showing a complete selectivity towards the aldehyde and a clear improvement of the catalytic properties with respect the undoped catalyst (K-OMS2). Results obtained are better than other Ru(III) doped cryptomelane materials in which ruthenium species are deposited exclusively on the surface. The heterogeneity of the process has been confirmed and the catalyst has been recovered and reused without a significant loss of activity and catalytic properties. In another part of this thesis includes the theoretical study, using interface electrochemical techniques, of the spillover phenomena very common in catalytic reactions where metal supported catalysts are used. So, the voltammetry of immobilized particle methodology (VIMP) has been used in order to study spillover in K - OMS2 materials deposited on Au electrodes. The comprehension of this process has a huge importance in order to explain the interfacial oxygen atoms mobility in a metal - oxide type catalyst, where the oxide acts as a support. Also, the study of interfacial phenomena in alkaline media shows that are controlled by diffusion. Finally, electronic paramagnetic resonance (EPR) studies for the undoped (K - OMS2) and for doped materials [M] - K - OMS2 (where M = Co2+, Ni2+, Cu2+, Fe3+ and Ru3+) showed a high magnetic concentration due to several manganese species, i.e. Mn2+, Mn3+ and Mn4+, as well as, the metallic species incorporated. For the case of doped materials [M] - K - OMS2 (M = Co2+, Ni2+, Cu2+), we have not been able to elucidate the individual contribution of the cation respect to the Mn - O framework signal. But, despite this, we could detect that different ruthenium content into the K - OMS2 structure could induce the creation of different magnetic domains along the lattice. Lastly, EPR ex situ studies on the oxidation reaction of alcohol to benzaldehyde using [Ru(2%)]-K-OMS2 could confirm that Mn and Ru paramagnetic species are involved in the reaction mechanism. / Sabaté Fornons, F. (2021). Estudio, síntesis y caracterización de óxidos de manganeso de tipo criptomelana y aplicaciones catalíticas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/167054

A hidroxiapatita e o esmalte dental são, na atualidade, alguns dos materiais mais pesquisados pela técnica de espectroscopia por Ressonância Paramagnética Eletrônica ? RPE. O esmalte dental, que possui cerca de 97% de sua massa constituída por cristais de hidroxiapatita, se apresenta como o tecido humano preferencial para dosimetria de radiação com o uso desta técnica, principalmente no caso de exposições acidentais da população em geral. A análise de hidroxiapatitas sintéticas tem por finalidade auxiliar o entendimento do espectro do esmalte dental bem como desenvolver um dosímetro de radiação com boa eficiência e eficácia. O espectrômetro em banda-K utiliza uma freqüência intermediária aos espectrômetros em banda-X e em banda-Q, possuindo uma melhor resolução que banda-X sem as dificuldades, devido à alta sensibilidade, do banda-Q. O presente trabalho tem como objetivo analisar espectros em banda-K de um bloco de esmalte irradiado e de hidroxiapatitas sintéticas, comparando com espectros de banda-Q e banda-X presentes na literatura, e ainda verificar a possibilidade de se fazer dosimetria de radiação com o uso deste aparelho. / Hydroxyapatite and tooth enamel are, nowadays, some of materials mostly investigated by the spectroscopic technique of Electron Paramagnetic Resonance ? EPR. Tooth enamel, that have about of 97% of its mass constituted by hydroxyapatite crystals, appears itself as the preferential human tissue for radiation dosimetry using EPR, mainly in case of accidental expositions by ordinary personnel. The analyses of synthetic hydroxyapatites have as the main goal to help the understanding of tooth enamel?s spectrum seeking the developing of a radiation dosimeter with good efficiency and accuracy. The K-band EPR spectrometer uses an intermediate frequency between the spectrometers in X-band and Q-band, possessing a better resolution than the X-band without presenting the Q-band?s difficulties. In this preliminary work the EPR spectra of a small block tooth enamel and synthetic hydroxyapatites irradiated were analyzed in K-band, comparing the results with X- and Q-band with published results, the possibility of performing radiation dosimetry at K-band was verified.

Na primeira parte deste trabalho, são discutidos alguns fatores que determinam a forma correta de operação de um espectro convencional de RPE. Um sistema específico, possuindo o circuito usual de \"ponte de microonda\", é analisado e as condições ideais para a realização da medida das duas componentes da susceptibilidade magnética complexa são determinadas. A seguir, mostra-mos os resultados encontrados para a relaxação eletrônica do hidrogênio atômico intersticial no CaF2. As medidas foram efetuadas utilizando técnicas de microonda pulsada, a 3 KGauss, para temperatura entre 1.6 e 4.2 0K. Os resultados experimentais foram interpretados, através dos dois processos seguintes: - difusão espectral entre spins pertencentes a uma mesma linha de absorção, e relaxação cruzada entre as diferentes componentes hiperfinas do espectro de absorção. A estes dois processos relacionamos tempos característicos da ordem de 10 ms a 60ms, respectivamente. / In the first part of this work some factors are discussed wich determine the correct way of operating of a convenctional EPR spectrometer. A specific system, having the usual \"microwave bridge\" circuit, is analysed and the complex conditions for the measurement of both components of the complex magnetic susceptibility are determined. We show results for the electronics relaxation of an interstitial atomic hydrogen in CaF2. Measurement were performed using the pulsed microwave technique at 3 kilogauss for temperatures between 1.6 and 4.2 0K.The experimental results were interpreted by means of two processes: - Spectral diffusion between spin states belonging to the same absorption line, and cross relaxation between different hyperfine components of the absorption spectrum. The characteristic times assigned to these processes are of the order or 10 ms and 60 ms respectively.

Os objetivos deste estudo foram: 1) avaliar por meio da análise elementar (C, N, H, S, O), Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), e Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) às características dos ácidos húmicos (AHs) extraídos do solo do manguezal de Pai Matos (Cananéia-SP-BR) sob diferentes tipos de vegetação (Rhizophora mangle, Avicennia schaueriana, Laguncularia racemosa, Spartina alterniflora) e condições de redução, bem como às características dos AHs extraídos do solo de marismas espanholas também sob diferentes tipos de vegetação (Galícia: Spartina maritima, Juncus maritimus e Phragmites australis; Valência: Phragmites australis e Scirpus maritimus) e condições de redução; e 2) avaliar por meio da Pirólise-associada à cromatografia gasosa/espectrometria de massas (Pi-CG/EM) às características da matéria orgânica (MO) extraída do solo destes ecossistemas sob os mesmos tipos de vegetação e condições e redução. O carbono orgânico total, o nitrogênio total, o enxofre total e os valores de Eh e pH dos solos estudados também foram analisados. Os resultados mostraram que o ambiente predominantemente redutor dos solos estudados ocasionou uma maior incorporação de N e S e uma menor concentração de radicais livres semiquinona (CRLS) em relação aos AHs derivados de solos de ecossistemas terrestres, sugerindo desta forma, a presença de uma matéria orgânica (MO) menos humificada no solo das áreas de estudo; entretanto, somente os AHs extraídos do solo do manguezal apresentaram uma maior razão atômica H/C e O/C em relação aos AHs derivados de solos terrestres. A CRLS também foi maior nos AHs das camadas subsuperficiais dos solos estudados, sugerindo que o ambiente mais anóxico ocasionou um maior grau de humificação da MOS destas camadas, entretanto, como os manguezais e as marismas são ambientes de sedimentação, a contribuição de uma matéria orgânica mais humificada de origem terrestre previamente depositada nas áreas de estudo também pode ter ocasionado este resultado. Entre as diferentes vegetações estudadas, foi observada uma maior relação C/N e CRLS dos AHs extraídos do solo sob Rhizophora e Avicennia (manguezal) e uma maior relação C/N dos AHs extraídos do solo da marisma de Valência-ES, sugerindo uma maior recalcitrância da MOS sob estas vegetações. Os espectros de FTIR não permitiram verificar variações significativas na composição química e estrutural dos AHs obtidos dos solos sob as diferentes vegetações e condições de redução; entretanto, observo-se através da Pi-CG/EM uma maior concentração de compostos lignificados na MO extraída do solo sob Avicennia e Rhizophora (manguezal) e da marisma de Valência-ES, também sugerindo uma maior recalcitrância e menor humificação da MOS destas áreas de estudo. Além disso, observou-se que a maior decomposição da MOS ocasionou o decréscimo no conteúdo de lignina com o acréscimo relativo de compostos alifáticos; o acréscimo dos compostos alifáticos de cadeia curta em detrimento ao acúmulo dos de cadeia longa; a perda da dominância dos alcanos/alquenos de cadeias ímpares em relação aos de cadeias pares; e o acréscimo de compostos orgânicos de origem microbiana nos solos estudados. / The goals of this study were: 1) evaluate by elemental analysis (C, N, H, S, O), Electronic Paramagnetic Resonance (EPR), and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) the characteristics of the humic acids (HA) extracted from the soil of Pai Matos mangrove forest (Cananéia, SP, BR) under different vegetation types (Rhizophora mangle, Avicennia schaueriana, Laguncularia racemosa, Spartina alterniflora) and soil reduction conditions, as well as the HA extracted from Spanish salt marsh soils (Galícia and Valência) under different vegetation types (Galicia: Spartina maritima, Juncus maritimus, and Phragmites australis; Valencia: Phragmites australis e Scirpus maritimus) and soil reduction conditions; and 2) evaluate by Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) technique the characteristics of the SOM extracted from the these study areas under the same vegetation types and reduction condition. The total organic carbon, the total nitrogen, the total sulfur, and the soil pH and Eh in the field also were analyzed. The results showed that the predominantly anoxic soil condition caused the higher N and S content in the HA of both study areas than the HA derived from terrestrial soils and marine environments, and that the studied HA also showed a lower semiquinone-type free radical (SFR) content than terrestrial soils, thus suggesting a lower humification degree of the SOM derived from the study areas; however, only the HA derived from de mangrove forest soil showed a higher H/C and O/C atomic ratio than the HA derived from the terrestrial soils and marine environments. In addition, the SFR content also was lower in the surface soil layers, suggesting the input of a fresh and labile plant-derived organic matter as responsible by the lower humification degree of the SOM derived from these layers; however, as mangroves and salt marshes are sedimentation environments, it is likely that besides the more anoxic soil condition, a more humified organic matter (OM) derived from terrestrial soils also may cause the highest SFR content observed in the subsurface soil layers. Among the different vegetation types, also was observed a higher C/N ratio of the soil and HA derived from Valencian salt marsh, as well as both a higher C/N ratio and SFR content in the HA extracted from the soil under Rizhophora and Avicennia (mangrove), suggesting a more recalcitrant SOM in these sites. The FTIR spectras did not show significant variation among vegetation types and soil depths, and finally, by the Py-GC/MS technique was observed that the OM derived from the Valencian salt marsh soils and from the soil under Avicennia and Rhizophora (mangrove) showed a more recalcitrant SOM (higher lignin content) than the SOM derived from the soil under the other vegetation types studied. In addition, it was also observed that the SOM decomposition caused a decrease in lignin contents and a relative increase in aliphatics; an increase in short-chain aliphatics at the expense of longer ones; a loss of odd-over-even dominance in the n-alkanes and n-alkenes; and an increase in microbial products in the studied soils.

Há, no Brasil, uma enorme diversidade de espécies vegetais, e um conhecimento popular de várias propriedades medicinais das mesmas. Dentre os estudos realizados com extratos de plantas, há um interesse especial na atividade antioxidante. Este trabalho, focado em atividade antioxidante, é dividido em duas partes: a primeira, utiliza a técnica de RPE para estudar a ação dos antioxidantes neutralizando os radicais livres, enquanto que a segunda utiliza a TFD para, em simulação computacional, ajudar a entender os resultados obtidos na primeira parte. Foram analisados 10 extratos vegetais: Swartzia langsdorffii, Machaerium villosum, Pterogyne nitens, Maytenus ilicifolia (casca de raiz), Pera glabrata, Aegiphyla sellowiana, Copaifera langsdorffii, Chrysophyllum inornatum, Iryanthera juruensis (folhas e sementes), Didymopanax vinosum. O estudo da atividade antioxidante com RPE utiliza dois métodos diferentes: o primeiro método mede a atividade antioxidante por meio do controle da quantidade de radicais livres, TEMPOL e DPPH, em contato com o extrato vegetal, enquanto que o segundo método utiliza o spin trap DMPO em conjunto com a reação de Fenton (Fe2+ + H2O2 => Fe3+ + HO- + HO) para analisar a ação dos extratos vegetais contra o radical hidroxila (OH?). A simulação computacional dos compostos TEMPOL, DPPH e DMPO é realizada em um método de primeiros princípios na Teoria do Funcional da Densidade, com uso de pseudopotenciais. O código utilizado é o SIESTA. As conclusões indicam que o extrato de Iryanthera juruensis, tanto de folhas quanto de sementes, exibe atividades antioxidantes bastante acentuadas, em todos os métodos utilizados. A simulação computacional aponta o TEMPOL menos reativo que o DPPH, devido a menor energia liberada em sua reação de redução. Sabendo que algumas destas espécies já são usadas popularmente por propriedades medicinais, estudos futuros para a correta identificação do agente antioxidante e seu possível uso, tanto na indústria alimentícia quanto na farmacêutica, deverão ser realizados. / There is, in Brazil, a great diversity of vegetable species, and a popular knowledge of several medicinal properties of the some of them. In studies carried out with plants? extracts, there is special interest in antioxidant activities. This work, focused in antioxidant activity, is divided in two parts: the first uses EPR technique to study the antioxidant activities neutralizing free radicals, while the second one uses DFT, in computational simulation, to understand the results obtained from the first part. Ten vegetable extracts were analyzed: Swartzia langsdorffii, Machaerium villosum, Pterogyne nitens, Maytenus ilicifolia (bark root extracts), Pera glabrata, Aegiphyla sellowiana, Copaifera langsdorffii, Chrysophyllum inornatum, Iryanthera juruensis (leaves and seeds), Didymopanax vinosum. The study with EPR uses two different methods: the first method measures the antioxidant activity by monitoring the amount of free radicals, DPPH and TEMPOL, that are in contact with the plant extract, the second method uses spin trap DMPO with Fenton reaction (Fe2+ + H2O2 => Fe3+ + HO- + HO) for the study of the plant extract antioxidant activity against the hydroxyl radical (OH?). The computational simulation of TEMPOL, DPPH and DMPO is carried out using a method of first principles within the Density Functional Theory and pseudopotentials. The code is SIESTA. The conclusions indicate that the Iryanthera juruensis extract, as of leaves as of seeds, exhibits accentuated antioxidants activities, in all of the used methods. The computational simulation indicated that the TEMPOL is less reactive than the DPPH, because the lower energy in its reduction reaction. As some of these species are already used popularly by medicinal properties, future studies for correct identification of the antioxidant compounds and its possible use, as in the food industry as in the pharmaceutical industry, should be realized.

Uma amostra de zoisita natural proveniente da região de Teófilo Otoni Minas Gerais foi caracterizada pelas técnicas de termoluminescência (TL), ressonância paramagnética eletrônica (EPR) e absorção óptica (AO). As curvas de emissão TL das amostras natural e sob irradiação gama apresentaram picos em 130, 150, 265, 350 e 435 ºC todos eles com uma forte superposição. Tratamentos térmicos (TT) entre 500 e 900 °C afetaram muito pouco a estrutura cristalina da zoisita, no entanto os nove picos em 135, 155, 175, 200, 225, 255, 285, 320 e 360 ºC, ajustados teoricamente por deconvolução à curva experimental, apresentaram um máximo de sensibilidade TL para TT entre 600 e 700 ºC. O espectro de emissão TL contém uma banda intensa em torno de 310 nm e outra fraca em torno de 270 nm indicando que existem dois centros de recombinação que participam do processo de TL, o primeiro devido ao alumínio e o segundo devido ao titânio respectivamente. Exposições de amostras com TT em 600 °C à luz ultravioleta (UV) revelaram uma alta sensibilidade dos picos TL até 300 ºC, o que torna a zoisita um potencial candidato para aplicações em dosimetria de luz UV. A resposta TL da zoisita sob irradiação de raios gama, beta e elétrons de 1,4 MeV é similar, a única diferença está no aparecimento do pico em 110 ºC na irradiação com fonte beta. O espectro de EPR apresentou as seis linhas hiperfinas típicas do íon de Mn2+, em torno de g = 2,0, sobrepostas à linha da transição -1/2 -- +1/2 do Fe3+ num ambiente octaédrico. Além disso, dois conjuntos de linhas entre 800 - 1500 Gauss e 1500 - 2000 Gauss foram atribuídos aos íons de Cr3+ e Fe3+ respectivamente. Ambos íons sob ação de um forte componente axial de campo cristalino (CC), onde o nível fundamental 4A2 do íon de Cr3+ é desdobrado em dois dubletos mS = ±1/2 e mS = ±3/2. Os parâmetros de campo cristalino, Delta = 15100 cm-1, B = 739,5 cm-1 e D/B = 2,19 foram calculados a partir das transições permitidas de spin 4A2 -- 4T1 e 4A2 -- 4T2 do íon de Cr3+ na região visível do espectro de AO. A quebra do nível 4T2 foi atribuída à redução da simetria do poliedro Al(Cr)-O e à transição proibida de spin 4A2 -- 2T1 que sugere a substituição do Al3+ pelo Cr3+ na posição M3 da estrutura da zoisita. Bandas de AO devido a íons hidroxila e água foram identificadas na região do infravermelho próximo, todas elas estáveis frente a TT até 800 ºC e doses gama adicionais até 50 kGy. Baseado nos comportamentos dos centros de alumínio, titânio e E1 foi proposto um mecanismo de emissão TL. / Natural zoisite from the locality of Teófilo Otoni in the state of Minas Gerais - Brazil was investigated utilizing the techniques of thermoluminescence (TL), electron paramagnetic resonance (EPR) and optical absorption (OA). Natural as well as gamma irradiated zoisite exhibited TL peaks at 130, 150, 265, 350 and 435 ºC with an overlap of one peak with the other. Crystal structure of zoisite was found to be little affected by heat treatments in the range 500 - 900 °C. Deconvolution analysis has shown nine TL peaks at 135, 155, 175, 200, 225, 255, 285, 320 and 360 ºC. High TL sensitization has been observed for heat treated samples at 600 and 700 °C. The TL emission spectrum has shown a strong band around 310 nm and a weak one at 270 nm indicating the existence of two recombination centers, the first one due to aluminum and second one to titanium are involved in the TL process. Heat treated zoisite at 600 ºC exhibited high TL sensitivity of all TL peaks up 300 ºC. This feature indicates that zoisite can be a strong candidate for applications in UV dosimetry. The TL response of zoisite to beta rays and 1.4 MeV accelerated electrons is similar to that of gamma rays, with the exception that the electrons produced a 110 ºC peak. This peak was not seen under gamma irradiation. The EPR spectrum has shown the typical Mn2+ six hyperfine lines around g = 2.0. 1/ 2 to +1/ 2 transition line of the Fe3+ ion in an octahedral environment is also seen and the Mn2+ lines are overlapped by the Fe3+ line. On the other hand, most significant results have been observed in the low magnetic field region. Cr3+ lines are seen in the 800 - 1500 Gauss region and lines attributable to Fe3+ ion are observed in the 1500 - 2000 Gauss region. Both ions are under strong axial component of the crystal field (CF), where 4A2 state is split in two doublets mS = ±1/2 and mS = ±3/2. The crystal field parameters, Delta = 15100 cm-1, B = 739.5 cm-1 and Dq/B = 2.19 were calculated from the allowed spin transitions 4A2 -- 4T1 and 4A2 -- 4T2 of the Cr3+ ion in the visible region. The lifting of the 4T2 level was attributed to the lower polyhedron symmetry Al(Cr)-O and to the forbidden spin transition 4A2 -- 2T1; this suggests a substitution of Al3+ by Cr3+ ion at the site known as M3 in the structure of zoisite. Absorption bands due to OH and water molecule have been identified in the near infrared region. These bands have been found to be stable up to 800 ºC heat treatment and gamma doses up to 50 kGy. A model for the observed TL emission has been proposed based on the thermal annealing behaviour Al, Ti and E1 centers.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-07-25T13:32:13Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Junaine Vasques da Silva - 2002.pdf: 3727327 bytes, checksum: 4cb8c1db4d3fb95798779f39aae78673 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-26T12:05:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Junaine Vasques da Silva - 2002.pdf: 3727327 bytes, checksum: 4cb8c1db4d3fb95798779f39aae78673 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T12:05:00Z (GMT). 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In this work the cell envelope of the SC was spin labeled with a sulfhydryl-specific nitroxide reagent to investigate the water content effects upon the protein dynamics directly in the intact tissue. A two-state model for the nitroxide side chain described the coexistence of two spectral components in the electron paramagnetic resonance (EPR) spectra. The so-called strongly immobilized component, S, is associated with the EPR signal of a motionally restricted nitroxide fraction having its N-O group hydrogen bonded to protein (rigid structure) while the weakly immobilized component, W, corresponds to the signal provided by the spin labels with higher mobility (~10 times greater) exposed to the aqueous environment. The relative populations between these two mobility states, S and W, are in thermodynamic equilibrium. The standard Gibbs free energy, enthalpy and entropy changes for transferring the nitroxide side chain from the state contacting the solvent, W, to the one contacting protein, S, indicated that the reduction of the SC water content to below ~h 0.69, g H2O per g dry SC, stabilizes the protein interacting state, S. Upon decreasing the SC hydration level below ~h 0.69 the segmental motion of the polypeptide chains and the rotational motion of the spin-labeled side chain were also constrained. To test our methodology in a pure and very well known protein, we also studied the effects of two types of detergents on the bovine serum albumin (BSA). Both detergents, the anionic sodium dodecyl sulfate (SDS) and the zwitterionic N-hexadecyl-N,N-dimethyl-3-ammonium-1-propanesulfonate (HPS) increase the mobility of the protein backbone and of the nitroxide side chain. The thermodynamic parameters indicated that these detergents destabilize the protein favoring less compact conformations. This work can also be useful to improve the spectral analysis of site-directed spin labeling, especially for a more quantitative description in terms of thermodynamic parameters. / A camada mais superficial da epiderme, o Estrato Córneo (EC), tem como função principal a formação de uma barreira física que controla a perda de água do corpo bem como a permeação de outras substâncias em ambas as direções da pele. O EC é formado por células anabolicamente mortas, os corneócitos, os quais sofreram diferenciação celular terminal, e sua função é realizada formando uma estrutura de proteínas altamente insolúveis na superfície do corneócito, chamada de envelope celular, e também uma matriz lipídica, essencialmente ceramídios, colesterol e ácidos graxos, que dificultam a difusão da água. Neste trabalho, o EC foi marcado com marcadores de spin específicos para reagir com os grupos sulfidrilas das proteínas, para investigar os efeitos do conteúdo de água na dinâmica de proteínas diretamente no tecido intacto. Um modelo de dois estados para a cadeia lateral do nitróxido descreveu a coexistência de duas componentes espectrais de ressonância paramagnética eletrônica (RPE). A componente denominada fortemente imobilizada (S), surge de uma fração de marcadores com o átomo de oxigênio do nitróxido ligado à proteína (estrutura rígida) enquanto a componente fracamente imobilizada é gerada pelos marcadores com mobilidade mais alta (~10 vezes maior) e expostos ao ambiente aquoso. As populações relativas entre estes dois estados de mobilidade, S e W, estão em equilíbrio termodinâmico. Os parâmetros da termodinâmica: energia livre padrão de Gibbs, entalpia e entropia, envolvidos na transferência da cadeia lateral do nitróxido do estado W, contatando ao solvente, para o estado S, contatando a proteína, indicaram que a redução do conteúdo de água para abaixo de ~0.69g de H2O por g de EC seco, estabiliza o estado S (cadeia lateral do nitróxido dobrada sobre a cadeia principal da proteína). Ao diminuir o nível de hidratação para abaixo de ~ h 0.69 (g H2o/g EC seco) o movimento local da cadeia polipeptídica e o movimento rotacional da cadeia lateral do marcador de spin foram ambos reduzidos. Para testar nossa metodologia em uma proteína pura e bem conhecida, estudamos os efeitos de dois tipos de detergentes sobre a albumina do soro bovino (BSA). Ambos os detergentes, o aniônico dodecil sulfato de sódio (SDS) e o ziteriônico N-hexadecil-N,N-dimetil-3-amônio-1-propanosulfonato (HPS) aumentaram a mobilidade da cadeia principal da proteína e da cadeia lateral do nitróxido. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que estes detergentes desestabilizam a proteína favorecendo conformações menos compactas. Os resultados do presente trabalho também podem contribuir para aprimorar a

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-13T21:33:03Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriana Pereira Mundim Guedes - 2013.pdf: 2999561 bytes, checksum: 755cb864a8446e6ff5c334be00ea5367 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-16T18:47:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriana Pereira Mundim Guedes - 2013.pdf: 2999561 bytes, checksum: 755cb864a8446e6ff5c334be00ea5367 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-16T18:47:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriana Pereira Mundim Guedes - 2013.pdf: 2999561 bytes, checksum: 755cb864a8446e6ff5c334be00ea5367 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-09-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Motivated by the perspective of ruthenium complexes to be used in cancer treatment, our research group has tested the hipotesis that some complexes of Ru (III) are able to interact with serum proteins, particularly albumin and transferrin. The Complex cis- [RuCl2(NH3)4]Cl (CTRu(III)) have been tested against different kind of tumor cells, obtaining good results. Starting from promising results obtained with this compound, subsequent studies are required to understanding the mechanism by which it exerts specificity for tumor cells. In this article, we report the first application of absorption UV-Vis, Fluorescence and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy, to study the complex CTRu(III) interaction with human serum albumin (hsA) and bovine serum albumin (bsA). Fluorescence measurements revealed strong proteinsbound complex with Ksv of 1.32 x 105 and 3.71 x 105 for hsA and bsA, respectively. EPR spectra from mono-nuclear Ru(III) complexes in buffer, showed a significant decrease in the overall signal intensity following the first aquation step, is consistent with the formation of oxo-bridged Ru(III) dimers. EPR spectra revealed that the BSA very rapid binding to the protein via covalent binding through ligand-exchange with protein side chains, likely with histidine imidazoles. On the other hand, the complex binds non-covalently in hsA, probably as a product of the oligomerization of the complex in hemin-biding pocket. Furthermore, two species are slowly formed by covalent binding of the complex with the histidine residues, producing a species of axial symmetry and the other rhombic symmetry. These bonds seem to arise from the interaction of the complex with the histidine residue located in the binding Sudlow’s site II. / Motivado pela perspectiva de complexos de rutênio podem ser utilizados no tratamento do câncer, o nosso grupo de pesquisa testou a Hipótese que alguns complexos de Ru (III) são capazes de interagir com as proteínas do soro, particularmente albumina e transferrina. O complexo de cis-[RuCl2(NH3)4]Cl (CTRu(III)) foi testado contra diferentes tipos de células tumorais, obtendo bons resultados. A partir de resultados promissores obtidos com este composto, estudos subsequentes são necessários para a compreensão do mecanismo pelo qual ele exerce sua especificidade para células de tumor. Neste artigo, apresentamos a aplicação de espectroscopia de absorção UV-vis, fluorescência e ressonância paramagnética eletrônica (RPE), para estudar a interação do complexo CTRu(III) com albumina sérica humano (hsA) e a albumina sérica bovina (bsA). Medidas de fluorescência revelaram uma forte ligação do complexo com as proteínas com Ksv de 1,32 x 105 e 3,71 x 105 para hsA e bsA, respectivamente. Espectros de RPE de complexos de Ru (III) mono-nucleares em tampão mostraram um decréscimo significativo na intensidade do sinal global após a primeira passo de aquação, que é consistente com a formação de dímeros de oxo complexos de Ru (III). Os espectros de RPE revelaram que a ligação à bsA é muito rápida, a ligação covalente à proteína ocorre através de troca dos ligantes com cadeias laterais de proteínas, provavelmente com o imidazol da histidina. Por outro lado, o complexo se liga não covalentemente na hsA, provalente como produto da oligomerização do complexo no bolso de ligação hemin. Além disso, duas espécies são formadas lentamente por ligação covalente do complexo com os resíduos histidina, produzindo uma espécie de simetria axial e a outra de simetria rômbica. Essas ligações parecem surgir pela interação do complexo com o resíduo histidina localizado no sítio de ligação Sudlow II.