There is a strong interest in phenolic compounds and nitrocompounds in the function of their diverse and significant biological activities. Such compounds can participate in electron transfer reactions and produce metabolites that influence the redox state at the cellular level, with consequent effect on vital biochemical processes. This work aimed to determine the electrodic mechanism involved in the oxidation of bergenin and the reduction of nitrobenzyl derivatives and to evaluate possible supramolecular interactions of bergenin with β-cyclodextrin (β-CD) and deoxyribonucleic acid (DNA)
in order to increase its solubility in aqueous medium and help in understanding the molecular mechanism of biological action. The electrochemical studies in protic and
aprotic medium were performed in potentiostat PGSTAT302 (AUT 73222) from Autolab® using voltammetric techniques. The influence of the interaction of different
cyclodextrins on the solubility of bergenin in aqueous medium was verified through
the phase transfer study by cyclic voltammetry. The bergenin:β-CD complex was prepared in 1:1 and 1:2 proportions by the coevaporation technique and characterized by spectroscopic techniques. The theoretical studies were performed through the Gaussian program 09. Bergenin in the free and complexed form were evaluated against antioxidant capacity (lipid peroxidation assays), cytotoxicity (cell viability versus macrophages), and interaction with estimated DNA through the use of
dsDNA (double strand) electrochemical sensor and with ssDNA (single strand) for UV-Vis spectrophotometry in solution. The electrochemical results obtained for bergenin demonstrated that its oxidation mechanism in aprotic and protic environments involves, respectively, loss of 1e-/1H+ and 2e-/2H+, when using a glassy carbon electrode. Theoretical data contributed to clarify that oxidative mechanisms involve phenolic hydroxyls. The antioxidant activity of bergenin in the lipoperoxidation inhibition assays was favored in its complexed form with β-CD 1:1. The cytotoxicity of bergenin evaluated in macrophages was also influenced by interaction with β-CD. The electrochemical studies involving ssDNA demonstrated interaction between bergenin and the constituent bases of DNA, suggesting a possible mechanism of biological action. However, the dsDNA biosensor studies showed no interaction. Investigation of the interaction with dsDNA through UV-Vis spectrophotometry resulted in a binding constant between DNA and bergenin in the free and complexed form on the order of 103 and 104 M-1, respectively. The electrochemical behavior of the nitrobenzyl derivatives obtained in aprotic medium presented a voltammetric profile of great complexity, involving patterns related to autoprotonation and dissociative electron transfer reactions. The order of ease of reduction, based on values of first wave reduction potential, was found: ANB > EANBEN > EANB > AANB > ANOH > ATN = ENF > ANBNa > ENM > ANF, obtaining a positive correlation between the compounds with (less negative) with more pronounced biological activity (leishmanicidal and antitumor activities), already described in the literature, which justifies the importance of the electrochemical investigation of bioactive compounds as a tool in medical chemistry, in processes related to the transfer of electrons. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Há forte interesse a cerca de compostos fenólicos e nitrocompostos em função de suas diversas e significativas atividades biológicas. Tais compostos podem participar de reações de transferência de elétrons e produzir metabólitos que influenciam o estado redox em nível celular, com consequente efeito em processos bioquímicos vitais. Deste modo, este trabalho teve como objetivo determinar o mecanismo eletródico envolvido na oxidação da bergenina e na redução dos derivados nitrobenzílicos e avaliar possíveis interações supramoleculares da bergenina com β-ciclodextrina (β-CD) e ácido desoxirribonucléico (DNA), a fim de aumentar sua solubilidade em meio aquoso e auxiliar no entendimento do mecanismo molecular de
ação biológica. Os estudos eletroquímicos em meio prótico e aprótico foram realizados em potenciostato PGSTAT302 (AUT 73222) da Autolab® através de técnicas voltamétricas. A influência da interação de diferentes ciclodextrinas sobre a solubilidade da bergenina em meio aquoso foi verificada através do estudo de transferência de fase por voltametria cíclica. O complexo bergenina:β-CD foi preparado nas proporções 1:1 e 1:2 através da técnica de co-evaporação e caracterizado através de técnicas espectroscópicas. Os estudos teóricos foram realizados através do programa Gaussian 09. A bergenina na forma livre e complexada foram avaliadas frente à capacidade antioxidante (ensaios de peroxidação lipídica), citotoxicidade (viabilidade celular frente a macrófagos), e a interação com DNA estimada através da utilização de sensor eletroquímico de dsDNA (fita dupla) e com ssDNA (fita simples) e espectrofotometria UV-Vis, em solução. Os resultados eletroquímicos obtidos para bergenina demonstraram que seu mecanismo de oxidação em meio aprótico e prótico envolve, respectivamente, a perda de 1e-/1H+ e de 2e-/2H+, ao utilizar eletrodo de carbono vítreo. Os dados teóricos contribuiram para esclarecer que os mecanismos oxidativos envolvem as hidroxilas fenólicas. A atividade antioxidante da bergenina verificada nos ensaios de
inibição de lipoperoxidação foi favorecida em sua forma complexada com β-CD na
proporção 1:1. A citotoxicidade da bergenina avaliada em macrófagos também sofreu influência da interação com β-CD. Os estudos eletroquímicos envolvendo ssDNA demonstraram interação entre bergenina e as bases constituintes do DNA,
sugerindo um possível mecanismo de ação biológico. Já os estudos com biossensor de dsDNA, não demonstraram interação. A investigação da interação com dsDNA
através da espectrofotometria UV-Vis resultou numa constante de ligação entre DNA
e bergenina na forma livre e complexada na ordem de 103 e 104 M-1, respectivamente. O comportamento eletroquímico dos derivados nitrobezílicos obtidos em meio aprótico apresentaram um perfil voltamétrico de grande complexidade, envolvendo padrões relacionados a reações de autoprotonação e de
transferência de elétrons dissociativa. A ordem de facilidade de redução, baseada
em valores de potencial de primeira onda de redução, encontrada foi: ANB > EANBEN > EANB > AANB > ANOH > ATN = ENF > ANBNa > ENM > ANF, obtendose correlação positiva entre os compostos com maior potencial de redução (menos negativos) com atividade biológica mais pronunciada (atividades leishmanicida e antitumoral), já descritas na literatura, o que justifica a importância da investigação eletroquímica de compostos bioativos como ferramenta em química medicinal, em processos relacionados à transferência de elétrons.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/2527 |
| Date | 26 August 2015 |
| Creators | Vasconcelos, Camila Calado de |
| Contributors | Goulart, Marília Oliveira Fonseca, http://lattes.cnpq.br/5271094336884473, Navarro, Marcelo, http://lattes.cnpq.br/3399488325797270, Tonholo, Josealdo, http://lattes.cnpq.br/6333407087554681, Araújo Júnior, João Xavier de, http://lattes.cnpq.br/5717734170464420, Souza, Antonio Albuquerque de, http://lattes.cnpq.br/7344135285199504 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/2527/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/2527/1/Investiga%C3%A7%C3%A3o+da+ativa%C3%A7%C3%A3o+redox+e+de+intera%C3%A7%C3%B5es+supramoleculares+-+o+caso+da+bergenina+e+de+nitroarom%C3%A1ticos+substitu%C3%ADdos.pdf |
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