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Previous issue date: 2017-05-30 / The 2,6-dichloro-1,4-benzoquinone (DCBQ), a subproduct of the water disinfection
process, is a highly reactive molecule and has a redox cycle with its semiquinone radicals
that lead to the formation of reactive oxygen species (ROS). These species can cause severe
oxidative stress in cells leading to the formation of macromolecules, such as oxidized
lipids, proteins and DNA. The induced cell damage occur through alkylation of proteins
and/or DNA, moreover understanding how this occurs is very complex. Thus, the study of
the electrochemical behaviour of DCBQ before and after degradation in aqueous solution
on glassy carbon electrode, as well as the investigation of DCBQ and DNA using dsDNAelectrochemical
biosensors were performed. The DCBQ showed a reversible process at pH
range from 3.7 to 12.6 when was evaluated by cyclic voltammetry. For differential pulse
voltammetry the peak potential of DCBQ was pH-dependent until pH 9.2. After successive
scans occurred the formation of a reversible oxidation product in a pH-dependent process to
pH 5.4. The electrochemical behaviour of DCBQ and its oxidation products was also
investigated by square wave voltammetry. The reversibility of these two redox processes
was confirmed in a wide range of pH. By varying incubation time and electrolyte solutions,
DCBQ showed spontaneous degradation which was electrochemically detected by the
decrease of the current peak and appearance of a new oxidation peak at less positive
potential. The oxidation of the degraded DCBQ was a reversible and pH-dependent process
in the pH values of 3.7 ≤ pH ≤ 6.0. Moreover, the degradation of DCBQ in aqueous
solution was confirmed by UV-Vis spectrophotometry experiments. Using incubated
dsDNA solutions and dsDNA-electrochemical biosensors, it was observed that the DCBQ
and pdDCBQ interacted with the dsDNA, through the release of the bases Gua and Ade.
The interaction of DCBQ-dsDNA did not show any oxidative damage to DNA by the
product(s) formed by DCBQ, since the 8-oxoGua/2,8-DHA was not detected. An analytical
methodology for the determination of DCBQ, using gold microelectrode and square wave
voltammetry, was developed in the range of 19.9 to 291.0 μmol L-1. The detection and
quantification limits of 6.1 and 20.3 μmol L-1, respectively were detected. / A 2,6-dicloro-1,4-benzoquinona (DCBQ), um subproduto do processo de desinfecção
da água, é uma molécula altamente reativa e apresenta um ciclo redox com seus radicais
semiquinonas que levam à formação de espécies reativas de oxigênio (ERO). Essas
espécies podem causar estresse oxidativo grave dentro de células por meio da formação de
macromoléculas, como lipídios oxidados, proteínas e DNA. A compreensão de como isso
ocorre é muito complexa e os danos celulares gerados se dão por meio de alquilação de
proteínas e/ou DNA. Diante disso, um estudo do comportamento eletroquímico da DCBQ
antes e após a sua degradação em solução aquosa sobre eletrodo de carbono vítreo (ECV) e
a investigação da DCBQ com DNA, utilizando biossensores eletroquímicos de dsDNA (do
inglês double stranded Desoxyribonucleic Acid), foram realizados. A DCBQ foi
investigada inicialmente por voltametria cíclica (VC), apresentando um processo reversível
no intervalo de pH de 3,7 a 12,6. Por voltametria de pulso diferencial (VPD) observou-se
que o potencial de pico da DCBQ é dependente do pH da solução até pH 9,2. Após
varreduras de potencial sucessivas, observou-se a formação de um produto de oxidação
reversivelmente oxidado em um processo dependente do pH até pH 5,4. O comportamento
eletroquímico da DCBQ e do seu produto de oxidação foram investigados por VOQ,
confirmando, assim, a reversibilidade desses dois processos redox em toda a faixa de pH
estudada. Após vários períodos de incubação, em diferentes eletrólitos, a degradação
espontânea da DCBQ foi detectada eletroquimicamente pelo decaimento da sua corrente de
pico e o aparecimento de um novo pico de oxidação, em potencial menos positivo. A
oxidação da DCBQ degradada é um processo reversível e dependente do pH para valores
de 3,7 ≤ pH ≤ 6,0. A degradação da DCBQ em solução aquosa foi confirmada por meio de
experimentos realizados por espectrofotometria UV-Vis. Utilizando soluções de dsDNA
incubadas e biossensores eletroquímicos de dsDNA, observou-se que a DCBQ e o(s)
pdDCBQ (produtos de degradação da DCBQ) interagiram com o dsDNA, através da
liberação das bases Gua e Ade. A interação da DCBQ-dsDNA não mostrou nenhum dano
oxidativo causado ao DNA pelo(s) produtos(s) formados pela DCBQ, visto que a 8-
oxoGua/2,8-DHA não foi detectada. Uma metodologia analítica, utilizando microeletrodo
de ouro e VOQ foi desenvolvida para a determinação da DCBQ, obtendo-se um intervalo
linear de 19,9 a 291,0 μmol L-1 com limites de detecção e de quantificação de 6,1 e 20,3
µmol L-1, respectivamente.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede/1752 |
| Date | 30 May 2017 |
| Creators | Aguiar, Allan Carlos dos Santos |
| Contributors | Dantas, Luiza Maria Ferreira, Lopes, Ilanna Campelo |
| Publisher | Universidade Federal do Maranhão, PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA/CCET, UFMA, Brasil, DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/CCET |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA, instname:Universidade Federal do Maranhão, instacron:UFMA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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