Estabelecimento de culturas de raízes in vitro e avaliação da produção de metabólitos secundários de Cleome spinosa Jacq. (Cleomaceae)

Cleome spinosa é uma espécie herbácea de uso na medicina popular, especialmente no Nordeste do Brasil. A cultura in vitro de raízes adventícias da espécie foi iniciada com segmentos radiculares (0,5 e 1,0 cm) obtidos a partir de duas fontes de explantes: plantas propagadas in vitro e plantas oriundas do processo de germinação in vitro. Os explantes foram inoculados em meio MS líquido suplementado ou não com as auxinas ANA, AIA e AIB em diferentes concentrações (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 5,0 mg.L-1). As culturas foram mantidas em sala de crescimento, sob agitação (100 rpm) e sob fotoperíodo de 16h ou no escuro, com subculturas a cada 45 dias. Explantes oriundos de plantas propagadas in vitro também foram cultivados em meio contendo a citocinina BAP em associação com auxinas, na presença de sorbitol (isoladamente ou em associação com sacarose), em meio MS contendo redução na concentração total de sais minerais (MS1/2 e MS1/4) e em meio sólido. Os resultados mostraram que a adição de auxinas ao meio de cultura foi essencial à multiplicação das raízes, uma vez que em meio MS0 ocorreu significativo desenvolvimento de brotos. A suplementação com ANA não foi eficiente para a produção de raízes e acarretou no calejamento dos explantes, enquanto que a presença de AIA e AIB resultaram na multiplicação das raízes. Ainda assim, independentemente das manipulações realizadas no meio de cultivo, a capacidade de multiplicação mostrou-se reduzida. Uma expressiva multiplicação de raízes foi observada em culturas iniciadas a partir de explantes oriundos de plantas obtidas por germinação in vitro. A maior produção de biomassa foi alcançada em culturas iniciadas com segmentos radiculares de plantas obtidas por germinação in vitro cultivadas em meio contendo com 3,0 mg.L-1 de AIB e mantidas no escuro. Culturas estabelecidas nas melhores condições para acúmulo de biomassa foram acompanhadas por três subculturas, sendo avaliados períodos de cultura de 45 dias e de 60 dias. Culturas mantidas a intervalos de 45 dias apresentaram maior produção de raízes durante a segunda subcultura, enquanto que para o intervalo de 60 dias, embora tenha sido observada a capacidade de multiplicação das raízes, a maior produção de biomassa ocorreu nos primeiros 60 dias de cultivo. A partir de materiais in vivo e in vitro foram realizadas extrações com solventes de polaridade crescente (hexano, diclorometano, acetato de etila e metanol) e os extratos foram submetidos a avaliações cromatográficas. As análises por cromatografia em camada delgada mostraram a presença de terpenos nos extratos obtidos com hexano e diclorometano, tanto em material obtido a campo como naqueles produzidos in vitro e de compostos fenólicos nos extratos em acetato de etila obtidos a partir de material de campo. Pelas análises por cromatografia líquida associada à espectrometria de massas foi possível observar a presença de flavonoides nas culturas in vitro, não detectados no material de campo. As análises por cromatografia de fase gasosa associada à espectrometria de massas apontaram a presença de esteroides nos extratos em hexano de raízes coletadas a campo e nas culturas in vitro de raízes. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da produção de culturas de raízes in vitro para a espécie C. spinosa e o potencial deste material para a produção de substâncias bioativas, algumas não encontradas em material coletado a campo

Produção in vitro, análise fitoquímica e avaliação da atividade antineoplásica de metabólitos de Hovenia dulcis Thunb. (Rhamnaceae) obtidos por diferentes estratégias biotecnológicas

Hovenia dulcis Thunberg, natural da Ásia Oriental, é cultivada no Brasil onde é conhecida como uva-do-japão. A espécie possui várias indicações na medicina popular e alguns estudos apontam o seu potencial antineoplásico, tripanocida e hepatoprotetor. Metabólitos secundários são substâncias não essenciais para a sobrevivência celular, mas que fornecem vantagens adaptativas aos vegetais, sendo atribuído, para algumas delas, atividades biológicas importantes. Substâncias de interesse medicinal têm sido obtidas por técnicas da cultura de tecidos vegetais, como a calogênese e a cultura de células em suspensão, que permitem a síntese de matéria-prima de forma contínua e homogênea, independentemente de fatores ambientais e sazonais. O presente estudo objetivou o estabelecimento de culturas in vitro de H. dulcis, visando à produção de metabólitos de interesse, com vistas à avaliação do seu potencial antineoplásico sobre células K562. Foram testados protocolos para o estabelecimento de diferentes sistemas, como culturas de calos, de células em suspensão (CCS) e compact callus clusters (CCC) e ainda a avaliação do uso de elicitores na otimização de metabólitos produzidos in vitro. Foi verificado que a adição dos fitorreguladores KIN e TDZ, substituindo o BAP, não foi capaz de induzir a formação de calos friáveis, bem como a manutenção das culturas em ausência de luz. O uso do nitrato de prata promoveu a friabilidade de calos em todas as concentrações testadas, considerando-se 2,0 mg.L-1 a melhor concentração. Foram alcançadas taxas de 100% de formação de CCS tanto na presença, quanto em ausência de AgNO3. O maior acúmulo de biomassa foi verificado na concentração mais baixa de PIC (0,625 mg.L-1). A análise dos espectros de RMN indicou a presença de (+)-dihidromiricetina, (+)-galocatequina, hovenitina II, hovenosideo G, hodulosideo III, hodulosideo IV, hodulosideo I e hovenidulciosideo B1 nas culturas de calos friáveis. No estabelecimento de culturas CCC, observou-se a formação de calos compactos verdes em todas as concentrações de ANA testadas. O aumento da velocidade de rotação para 135 rpm aumentou a dispersão das células com consequente formação dos agregados celulares desejados. A seleção de linhagens celulares demonstrou ser um método eficiente na uniformização do tamanho desses agregados e tal uniformidade se manteve estável por mais de cinco subcultivos em 100% das culturas. Uma fração rica em saponinas foi obtida a partir dos agregados celulares, correspondendo a 1,46% da massa seca. A análise por RMN sugeriu a presença das saponinas Hovenosideo G e dos hovenidulciosideos A2 e B2. O uso de elicitores em cultura de calos mostrou-se adequado à produção de metabólitos secundários, sem alterações morfológicas nos mesmos. A elicitação alterou o perfil cromatográfico analisado por HPLC. Na elicitação com 5,0 mg.L-1 de extrato de levedura foi verificado um aumento de quase três vezes (12,280 3,396 equivalentes de quercetina/mg de extrato) na síntese de flavonoides. Finalmente, os estudos de ação antitumoral in vitro demonstraram citotoxicidade dos extratos de calos não elicitados de H. dulcis sobre linhagem de leucemia mieloide crônica (IC50 de 74,05 μg.mL-1.) e inibição do crescimento de tais células (K562), sugerindo o potencial antineoplásico para um produto biotecnológio (calo) desta espécie.

Estudo de extractos de Genista tenera actividade antioxidante e inibição de enzimas do metabolismo da glucose

Objectivo: Estudar a actividade antidiabética e antioxidante de extractos de Genista tenera. Materiais e métodos: Investigou-se a actividade antioxidante pelo método das espécies reactivas ao ácido tiobarbitúrico e o método do MTT (3-(4,5- dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil brometo de tetrazolio). Procurou-se clarificar o mecanismo de acção antidiabética pelo estudo da actividade inibitória nas enzimas α-glucosidase, glucose-6-fosfatase e glicogénio fosforilase. Resultados: No ensaio de MTT os extractos em éter, butanol e acetato de etilo possuem boa actividade antioxidante (87,80 %, 67,82 % e 67,70 % de viabilidade celular respectivamente). Na α-glucosidase os extractos em butanol e acetato de etilo apresentaram inibição (0,97% e 2,36% de actividade enzimática). Os extractos em acetato de etilo, butanol e éter são inibidores da glucose-6- fosfatase (48,33%, 80,25% e 64,42% de actividade enzimática). Conclusões: Os extractos de Genista tenera em acetato de etilo, butanol e éter poderão ser no futuro incluídos em nutracêuticos para prevenir ou tratar a diabetes tipo 2.

Synthesis and biological activities of polyphenolic hybrids - evaluation of anti-cancer, anti-inflammatory and antioxidant activities

Os compostos polifenólicos constituem uma classe de metabolitos secundários de plantas, mas existe também uma enorme quantidade de derivados sintéticos ou semi-sintéticos contendo múltiplas unidades fenólicas. Estes compostos apresentam importantes características biológicas, que dependem das suas estruturas básicas. Certos derivados desta família de compostos, tais como flavonoides, cromonas e cumarinas contribuem para os benefícios da dieta humana, e partilham o núcleo de benzopiran-(2 e 4)-ona ou benzofuran-3-ona. A presente dissertação inclui uma introdução geral e três capítulos que descrevem as novas rotas sintéticas estabelecidas para a preparação de novos híbridos de diversos compostos polifenólicos, assim como a sua elucidação estrutural e termina com a presentação dos resultados da avaliação biológica desses mesmos compostos. No segundo capítulo discute-se a preparação de híbridos de pirimidina- e imidazolidina-polifenóis, especialmente a síntese diastereoseletiva de novos híbridos benzofuran-3-ona-hidantoína e derivados de uracilo. A rota sintética envolve a ação de carbodiimidas sobre os ácidos cromona-(2- e 3)-carboxílicos num só passo ou em dois passos sequenciais, catalisada por uma base orgânica ou inorgânica. O terceiro capítulo descreve reações do tipo adições conjugadas 1,4 - hetero-ciclisações em cascata de compostos 1,3-dicarbonílicos em ácido cromona-3-carboxílico catalisadas por uma base orgânica, que originaram novas cromonas, cromanonas e flavonas polissubstituídas. As bispiranonas [bispiran-2 e 4)-onas] foram elaboradas numa reacção de acoplamento da 4-hidroxicumarina ou da lactona do ácido triacético com o ácido cromona-3-carboxílico ou precursores formil-funcionalizados (ω-formil-2’-hydroxy acetofenonas e cromona-3-carbaldeídos) utilizando organocatálise básica. Finalmente, alargou-se o estudo das adições conjugadas 1,4 para uma variedade de 4-hidroxipiran-2-onas e cetonas α,β-insaturadas para originar novos análogos de warfarina. Obteve-se uma variedade de estruturas complexas por hibridação das unidades de 4-hidroxicumarina ou da lactona do ácido triacético com os novos derivados de cromonas polissubstituídas. Todos as reações foram executadas em condições suaves e ambientalmente favoráveis, utilizando a 4-pirrolidinopiridina como organocatalisador básico. As estruturas dos novos híbridos polifenólicos foram caracterizados por técnicas espectroscópicas de alta resolução, incluindo espectroscopia de ressonância magnética nuclear (1D e 2D) e por difractometria de raios-X, que nos permitiram resolver o complexidade estrutural dos compostos sintetizados. O quarto capítulo apresenta os resultados da avaliação biológica obtidos com os híbridos polifenólicos sintetizados neste trabalho, mostrando a possibilidade de seu envolvimento na terapia do cancro. A maioria dos compostos foram avaliados quanto ao seu efeito sobre a citotoxicidade e proliferação de células leucémicas e ao seu envolvimento na regulação de via pró-inflamatória NF-kB, na qual, os híbridos de biscumarinas exibiram actividades elevadas (IC50 = 6-19 μM para inibição de NF-kB depois de 8 horas de incubação e IC50 = 15-39 μM para efeitos citotóxicos em células cancerosas, após 24 horas de incubação). Uma inibição moderada das enzimas HDAC e Cdc25 foi induzida pelos derivados de benzofuran-3-ona-hidantoína. Catorze dos novos derivados polifenólicos polissubstituídos, tendo como estrutura básica a benzopiran-4-ona, foram avaliados pela sua actividade quimiopreventiva do cancro mediada pela indução de sinalização citoprotectora Nrf2 (fator 2 relacionado com o fator nuclear da proteína E2) e capacidade para inibir a proliferação das células de cancro da mama. Os derivados da classe das cromanonas foram identificados como os indutores mais potentes da actividade Nrf2. As concentrações necessárias para aumentar a actividade de luciferase em 10 vezes (C10) foram de 2,8-21,3 μM. Todos os novos híbridos polifenólicos que apresentam atividade citotóxica e anti-proliferativa não afectam o crescimento de células saudáveis periféricas do sangue (PBMC) (IC50 > 50 μM), indicando a sua seletividade para as células cancerosas e sugerindo que alguns deles são estruturalmente interessantes para posteriores análises. A avaliação da atividade antioxidante utilizando os testes do radical livre DPPH e o poder redutor do ião férrico FRAP foram realizados em algumas estruturas híbridas polifenólicas.

Antioxidant and phenolic compounds in sweet potato peels and leaves: food applications and health benefits

Tese de doutoramento, Ciências Biotecnológicas (Biotecnologia Alimentar), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Avaliação da atividade biológica e teor em fenóis de diferentes extratos de palmeira anã (Chamaerops Humilis L.)

Tese de mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Estudo de plantas silvestres comestíveis da região mediterrânica como fontes de compostos bioativos

Dissertação de mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Desenvolvimento de filmes à base de quitosano com microencapsulação de agentes naturais: cinéticas de libertação

Dissertação de mestrado, Tecnologia de Alimentos, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2013

Extração e caracterização de extratos de Jatropha gossypiifolia L.: avaliação da sua atividade antimicrobiana e antioxidante

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Química e Biológica

Teor mineral e capacidade antioxidante em chás e infusões

Mestrado em Engenharia Química – Ramo Optimização Energética na Indústria Química

Comparação dos principais constituintes químicos de duas espécies de arnica: Cravorana (Porophyllum Ruderale [Jacq.] Cass) e Varão-de-Ouro (Solidago SP.)

Diferentes espécies vegetais são denominadas popularmente como arnica, devido ao uso em ferimentos, traumatismos e contusões, semelhantes ao da espécie oficial Arnica montana L. Dentre elas, destacam-se as seguintes: Porophyllum ruderale (Jacq.) Cass., nativa do Brasil, com maior frequência na região Sudeste, constituída por óleo essencial, flavonoides, taninos, alcaloides e saponinas; Solidago sp., planta originária da América do Sul e encontrada em vários terrenos brasileiros, constituída por flavonoides, óleo essencial e saponinas. Este trabalho teve por objetivo realizar a avaliação farmacognóstica das espécies Porophyllum ruderale e Solidago sp. A parte aérea seca das espécies foi pulverizada e tamisada, e analisaram-se as características organolépticas dos pós: aspecto, cor, odor e sabor; a triagem fitoquímica foi realizada a partir de métodos tradicionais. Verificou-se a presença de taninos condensados e flavonoides em ambas as espécies, e não foi confirmada a presença de saponinas e alcaloides em nenhuma das amostras.

Estudo químico e biológico em lupinus lanatus bentham (leguminosae-faboideae)

Flavonóides são compostos fenólicos de ampla ocorrência na natureza exercendo diversas funções fisiológicas nos vegetais. Na família Leguminosae estes metabólitos secundários exercem o papel de antimicrobianos (fitoalexina e/ou fitoanticipinas) e como moléculas sinalizadoras, na simbiose com bactérias do solo no processo de fixação biológica do Nitrogênio. O gênero Lupinus, pertencente a esta família, é encontrado em todas as regiões fisiográficas do estado do Rio Grande do Sul. Entretanto, não existem relatos de estudos químicos ou microbiológicos. Neste trabalho, foi analisado o perfil químico de folhas, flores, raízes, nódulos e legumes da espécie Lupinus lanatus. Foram isolados oito compostos fenólicos, dois deles não foram identificados devido ao baixo rendimento, um derivado do ácido cafeico isolado a partir das raízes teve sua estrutura parcialmente identificada. Quatro flavonóides tiveram suas estruturas elucidadas por métodos espectroscópicos e espectrométricos; três flavonas-C-glicosiladas: citisosídeo a partir das flores e folhas, ramnosil-O-vitexina e ramnosil-O-citisosídeo, a partir das folhas; e a isoflavona angustona A, a partir dos nódulos. Foi analisada a atividade antimicrobiana das flavonas pelo método da bioautografia frente a Bradyrhizobium sp. e Agrobacterium sp., microrganismos simbionte e patógeno, respectivamente, sendo que nenhum metabólito obteve resultado positivo, entretanto quando analisados pelo mesmo método frente a Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae e Escherichia coli o resultado foi positivo para ramnosil-O-vitexina. Foi avaliada a atividade antioxidante pelo método da DPPH para as flavonas, onde citisosídeo obteve resultado positivo.

Análise química e avaliação da atividade antiviral de hypericum connatum lam.

Plantas da família Guttiferae apresentam diversas atividades biológicas sendo Hypericum o gênero mais importante devido às atividades antidepressiva, antibacteriana e antiviral de algumas espécies. Hypericum connatum, utilizado no sul do Brasil para o tratamento de feridas de boca, demonstrou atividade contra o lentivírus, responsável pela imunodeficiência felina. Objetivo: isolar e identificar as substâncias majoritárias de H. connatum e testar a atividade de extratos obtidos das partes aéreas e raízes e das substâncias isoladas frente a duas cepas do herpesvírus simples tipo 1 (HSV-1). Método: foram obtidos frações nhexano, diclorometano e metanol e extratos bruto, aquosos a diferentes temperaturas e hidro-etanólico das partes aéreas e raízes. As frações n-hexano e metanólica das partes aéreas foram submetidas à coluna cromatográfica para o isolamento de substâncias. Os extratos e substâncias isoladas foram testados frente ao HSV-1, cepas KOS e ATCC-VR733. Determinou-se a concentração máxima não tóxica (CMNT) à célula e a concentração que provoca alteração morfológica em 50% das células (CC50) pela técnica da alteração morfológica celular, utilizando-se células VERO, linhagem ATCC CCL-81. A avaliação da atividade antiviral foi realizada em placas de microtitulação e medida pela inibição do efeito citopático (ECP) provocado pelo vírus. Resultados e Conclusões: da fração n-hexano foi isolado hiperbrasilol B, da fração metanólica foram isolados amentoflavona, hiperosídeo e guaijaveriana, além de um flavonol de estrutura ainda não definida (HCN3). A fração n-hexano e o extrato bruto das raízes inibiram o ECP das cepas KOS e ATCC-VR733. Os demais extratos testados não apresentaram atividade antiviral. Dentre as substâncias analisadas, hiperbrasilol B, amentoflavona e HCN3 foram ativos frente às duas cepas. Os flavonóides hiperosídeo e guaijaverina não apresentaram atividade anti-HSV-1.

Atividade antioxidante e antiproliferativa de extratos de folhas de Plukenetia volubilis L. (EUPHORBIACEAE)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Caracterização e quantificação de marcadores químicos do extrato hidroetanólico das folhas de Kalanchoe brasiliensis Cambess

Kalanchoe brasiliensis Cambess (Crassulaceae), commonly known as saião , coirama branca , folha grossa , is originally from Brazil and commonly found in São Paulo to Bahia, mainly in the coastal zone. Regarding of biological activities, most preclinical studies were found in the literature, mainly about the anti-inflammatory activity of extracts obtained from leaves and / or aerial parts of K. brasiliensis. As regards the chemical constitution, it has been reported mainly the presence of flavonoids in the leaves of the species, but until this moment did not knows which are the active compounds. Although it is a species widely used in traditional medicine in Brazil, there is no monograph about the quality parameters of the plant drug. In this context, this study aims to characterize and quantify the chemical markers of hydroethanolic extract (HE) from the leaves of K. brasiliensis, which can be used in quality control of plant drug and derivatives obtained from this species. The methodology was divided into two parts: i. Phytochemical study: to fractionate, isolate and characterizate of the chemical (s) marker (s) of the HE from the leaves of K. brasiliensis; ii. To Developed validate of analytical method by High Performance Liquid Chromatography (HPLC)-diode array detector (DAD) to quantify the chemical (s) marker (s) of the EH. i. The EH 50% was prepared by turbo extraction method. It was then submitted to liquid-liquid partition, obtaining dichloromethane, n-butanol and ethyl acetate (AcOEt) fractions. The AcOEt fraction was selected to continue the fractionation process, because it has a chemical profile rich in flavonoids. The acOEt fraction was submitted to column chromatography using different systems for obtaining the compound Kb1. To identify this compound, it was submitted to UV analysis ii. For quantitative analysis, the EH was analyzed by HPLC, using different methods. After selecting the most appropriate method, which showed satisfactory resolution and symmetrical peaks, it was validated according to parameters in the RE 899/2003. As result, it was obtained from the AcOEt fraction the compound Kb1 (2.7 mg). Until this moment, the basic nucleus was characterized by UV analysis using shift reagents. The partial chemical structure of the compound Kb1 was identified as a flavonol, containing hydroxyls in 3 , 4 position (ring A), 5 and 7 free (ring B) and a replacement of the C3 hydroxyl by a sugar. As the analysis were performed in the HPLC coupled to a DAD, we observed that the UV spectrum of the major peaks of EH from K. brasiliensis shown similar UV spectrum. According to the literature, it has been reported the presence of patuletin glycosydes derivatives in the leaves of this species. Therefore, it is suggested that the compound Kb1 is glycosylated patuletin derivative. Probably the sugar (s) unit(s) are linked in the C3 in the C ring. . Regarding the development of HPLC analytical method, the system used consists of phase A: water: formic acid (99,7:0,3, v / v) and phase B: methanol: formic acid (99,7:0,3, v / v), elution gradient of 40% B - 58% B in 50 minutes, ccolumn (Hichrom ®) C18 (250x4, 0 mm, 5 μm), flow rate 0.8 mL / min, UV detection at 370 nm, temperature 25 ° C. In the analysis performed with the co-injection of thecompound Kb1 + HE of K. brasiliensis was observed that it is one of the major compounds with a retention time of 12.47 minutes and had a content of 15.3% in EH of leaves from K. brasiliensis. The method proved to be linear, precise, accurate and reproducible. According to these results, it was observed that compound Kb1 can be used as a chemical marker of EH from leaves of K. brasiliensis, to assist in quality control of drug plant and its derivatives