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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Qumica

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Ttulo [PT]: Estudos fsico-qumicos do corante rosa de bengala B e seus derivados steres visando aplicaes fotodinmicas
Autor(es): Paulo Cesar de Souza Pereira
Palavras-chave [PT]:

Corante rosa de bengala. Terapia fotodinmica. Inativao fotodinmica. Microorganismos. Corantes xantenos. Fotosensibilizadores. Sistemas surfactantes. Solubilizao. Drogas hidrofbicas. Modificao estrutural. Propriedades fotofsicas. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Photodynamic therapy. Photodynamic inactivation of microorganisms. Xanthene dyes. Surfactants systems. Brazil.
Titulao: Mestre em Qumica
Banca:
Wilker Caetano [Orientador] - DQI/UEM
Noboru Hioka - DQI/UEM
Christiane Philippini Ferreira Borges - UEPG
Resumo:
Resumo: Terapia fotodinmica (TFD) e inativao fotodinmica de microorganismos (IFDMO) so modalidades clnicas que se baseiam na excitao de um composto fotossensibilizador com luz, na regio visvel do espectro eletromagntico, para a gerao de espcies qumicas citotxicas, dentre as quais se destaca o oxignio singlete (1O2). O corante xantnico Rosa de Bengala B (RBB) um dos compostos conhecidos com maior rendimento quntico de gerao de oxignio singlete. No entanto, seu carter, preferencialmente, hidroflico no favorece sua interao com biomembranas, um dos principais stios alvo de atuao da TFD e IFDMO. No presente estudo foram avaliadas as propriedades fsico-qumicas e foto-fsicas da RBB bem como alguns de seus derivados steres. A modificao da estrutura molecular da RBB foi feita pela insero de cadeias alqulicas de diferentes tamanhos com o objetivo de tornar os derivados mais hidrofbicos e dessa forma aumentar sua afinidade por sistemas modelo de membrana, formados por micelas. Alm da RBB foram avaliadas a RBB metil ster (RBBMET), RBB butil ster (RBBBUT) e RBB decil ster (RBBDEC) em ambiente aquoso e em micelas aninicas (SDS), no inicas (P-123) e catinicas (CTAB). Foram avaliados o balano hidroflico- hidrofbico, os equilbrios cido-base, os parmetros de ligao e localizao nos ambientes micelares, as propriedades fotofsicas como o rendimento quntico de fluorescncia e de oxignio singlete; e tambm a foto-atividade na inativao de microorganismos. As snteses dos derivados steres da RBB foram relativamente simples e reprodutveis, com elevados rendimentos do produto puro. A determinao dos valores de pKa relativos aos equilbrios protolticos da RBB mostrou-se uma tarefa complexa em virtude da coexistncia de equilbrios tautomricos verificados nos corantes xantnicos. Entretanto, a utilizao de metodologia quimiomtrica com anlise multivariada de dados, associada comparao com os valores de pKa dos derivados steres tornou possvel a identificao e atribuio dos valores de pKa da RBB. Um efeito de inverso de pKa entre os grupos fenol e carboxlico foi detectado quando a RBB est alocada no ncleo hidrofbico das micelas. A hidrofobicidade dos corantes foi avaliada mediante a medida de seu coeficiente de partio entre o sistema 1-octanol/gua. Observou-se que o balano hidroflico/hidrofbico dos derivados steres modulada pela quantidade de carbonos que compem a cadeia alqulica, sendo que o um maior nmero de unidades metilnicas resulta no aumento da hidrofobicidade dos corantes, favorecendo sua interao primria com biomembranas. Os ambientes micelares avaliados exercem influncia sobre os espectros de absoro e emisso dos corantes, com a verificao de deslocamentos para o vermelho (batocrmico). Essas mudanas so atribudas s diferenas de polaridade entre o interior da micela e a soluo aquosa. As constantes de ligao (corante-micela) foram moduladas pela hidrofobicidade dos corantes bem como pela carga dos grupos cabea polar das molculas de surfactantes. A profundidade relativa de alocao foi determinados por supresso de fluorescncia, confirmando a influncia da hidrofobicidade e das cargas dos corantes e micelas. A ordem das constantes de ligao foi RBBDEC > RBBBUT > RBBMET > RBB em todas as micelas e CTAB > P-123 > SDS para todos os corantes. Os valores de rendimentos qunticos de fluorescncia foram relativamente pequenos e apresentam um ligeiro aumento quando o corante se encontra encapsulado. Os rendimentos qunticos de formao de oxignio singlete nas micelas so elevados e similares entre si, independente do corante ou do sistema surfactante avaliado. Os ensaios sobre culturas de bactrias S. aureus mostraram que todos os corantes avaliados apresentam atividade foto-microbicida na inativao de microorganismos; e assim, so candidatos a frmacos fotossensibilizadores para aplicao em terapia fotodinmica (TFD) e inativao fotodinmica de micro-organismos (IFDMO) .

Abstract: Photodynamic therapy (PDT) and photodynamic inactivation of microorganisms (PDIMO) are clinical modalities that are based on the excitation of a photosensitizer compound with light in the visible region of the electromagnetic spectrum, to generate cytotoxic chemical species, among which stands out the oxygen singlet (1O2). The xanthene dye Rose Bengal B (RBB) is one of known compounds with a higher quantum yield of singlet oxygen generation. However, his character preferably hydrophilic not favor their interaction with biomembranes, a main target sites of action of PDT and PDIMO. The present study evaluated the physico-chemical and photo-physical properties of the RBB and some of its derivatives esters. The modification on the molecular structure of RBB was made by insertion of alkyl chains of different sizes in order to make derivatives more hydrophobic and thus increase its affinity for membrane model systems formed by micelles. Beyond to the RBB were evaluated RBB methyl ester (RBBMET) RBB butyl ester (RBBBUT) and RBB decyl ester (RBBDEC) in aqueous environment and anionic (SDS), nonionic (P-123), and cationic (CTAB) micelles. Were evaluated the hydrophilichydrophobic balance, the acid-base equilibrium, binding parameters and location in micellar environments. The photo-physical properties such as quantum yields of the fluorescence and singlet oxygen, as well as the photo-activity in the inactivation of microorganisms were also measured. Synthesis of ester derivatives of RBB were relatively simple and reproducible, with high yields of purified product. The determination of pKa values for the protolytic equilibriums of the RBB showed a complex task due to the coexistence of tautomeric equilibrium checked in xantnicos dyes. However, the use of multivariate chemometric methodology with data associated and compared with the pKa of the ester derivatives made possible the identification and assignment of RBB pKa values. An effect of reversing pKa between phenol and carboxylic acid groups was detected when the RBB was allocated in the hydrophobic core of the micelles. The hydrophobicity of the dyes was evaluated by measuring its partition coefficient between the 1-octanol/water system. It was observed that the hydrophilic/hydrophobic balance of ester derivatives is modulated by the amount of carbons that comprise the alkyl chain, and a greater number of the methylene units results in increased hydrophobicity of dyes, favoring their primary interaction with biological membranes. The micellar environments evaluated influence on the absorption and emission spectra of dyes, with verification of displacements to the red (bathochromic shift). These changes are attributed to differences in polarity between the microenvironment inside the micelle and the aqueous solution. Binding dye-micelle constants were modulated by the hydrophobicity of the dyes as well as by the charge of the polar head groups of the surfactant molecules. The relative depth of location was determined by fluorescence quenching, which confirmed the influence of the hydrophobicity and charge of the dyes and micelles. The order of the binding constant values was RBBDEC > RBBBUT > RBBMET > RBB for all micelles, and CTAB > P -123 > SDS for all dyes. The values of fluorescence quantum yields are relatively small and have slightly increased when the dye is encapsulated. The values of the quantum yields of singlet oxygen formation inside of the micelles are high and similar to each other, independently of the dye or surfactant system evaluated. Assays with cultures of bacteria S. aureus showed which all evaluated dyes have activity against microorganism by photo-inactivation, and so are candidates to photosensitizer drugs for use in photodynamic therapy (PDT) and photodynamic inactivation of micro -organisms (PDIMO).
Data da defesa: 12/12/2013
Cdigo: vtls000226766
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2013
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Wilker Caetano
Instituio: Universidade Estadual de Maring . Centro de Cincias Exatas . Programa de Ps-Graduao em Qumica
Nvel: Dissertao (mestrado em Qumica)
UEM: Departamento de Qumica

Responsavel: edson
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: DISSERTACAO - Paulo - ROSA BENGALA.pdf
Tamanho: 4932 Kb (5050195 bytes)
Criado: 08-11-2017 20:03
Atualizado: 08-11-2017 20:22
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