Estresse oxidativo na leishmaniose visceral canina

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Zero-valent iron mediated degradation of ciprofloxacin - Assessment of adsorption, operational parameters and degradation products

The zero-valent iron (ZVI) mediated degradation of the antibiotic ciprofloxacin (CIP) was studied under oxic condition. Operational parameters such as ZVI concentration and initial pH value were evaluated. Increase of the ZVI concentration from 1 to 5 g L−1 resulted in a sharp increase of the observed pseudo-first order rate constant of CIP degradation, reaching a plateau at around 10 g L−1. The contribution of adsorption to the overall removal of CIP and dissolved organic carbon (DOC) was evaluated after a procedure of acidification to pH 2.5 with sulfuric acid and sonication for 2 min. Adsorption increased as pH increased, while degradation decreased, showing that adsorption is not important for degradation. Contribution of adsorption was much more important for DOC removal than for CIP. Degradation of CIP resulted in partial defluorination since the fluoride measured corresponded to 34% of the theoretical value after 120 min of reaction. Analysis by liquid chromatography coupled to mass spectrometry showed the presence of products of hydroxylation on both piperazine and quinolonic rings generating fluorinated and defluorinated compounds as well as a product of the piperazine ring cleavage.

Dinitrosyl iron complexes with cysteine. kinetics studies of the formation and reactions of dnics in aqueous solution

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Degradação dos fármacos ciprofloxacino e sertalina pelos processos ferro zero e foto-Fenton - aplicação em amostras de efluentes de estação de tratamento de esgoto

Pós-graduação em Química - IQ

Organic material decomposition and nutrient dynamics in a mulch system enriched with leguminous trees in the Amazon

As novas técnicas propostas para a agricultura na Amazônia incluem sistema de rotação de capoeira enriquecido com árvores leguminosas e transformando a queima da biomassa em cobertura morta sobre o solo. A decomposição e a liberação de nutrientes da cobertura morta foram estudadas usando sacos de liteira com malha fina que continham cinco tratamentos com diferentes espécies de leguminosas em comparação a um tratamento-controle com vegetação natural. As amostras para cada tratamento foram analisadas para conteúdos de C total, N, P, K, Ca, Mg, lignina, celulose e polifenóis solúveis em diferentes tempos de amostragem durante um ano. A razão constante de decomposição variou com a espécie e com o tempo. A perda de massa nos sacos de decomposição foi de 30,1 % para Acacia angustissima, de 32,7 % para Sclerolobium paniculatum, de 33,9 % para Inga edulis e para a vegetação secundária, de 45,2 % para Acacia mangium e de 63,6 % para Clitoria racemosa. Foi observada imobilização de N e P em todos os tratamentos, sendo a mineralização do N negativamente correlacionada com o fenol, razão C/N, razão (lignina + fenol)/N, razão fenol/P e o conteúdo de N nos sacos de liteira. Depois de 362 dias de incubação no campo, 3,3 % de K, 32,2 % de Ca e 22,4 % de Mg permaneceram no material em decomposição. Os resultados evidenciaram que a baixa qualidade mineral e a alta quantidade de carbono orgânico e aplicado como cobertura morta podem limitar a quantidade de energia disponível para os microrganismos resultando em uma competição por nutrientes com as plantas agrícolas.

Use of Gas Diffusion Electrode for the In Situ Generation of Hydrogen Peroxide in an Electrochemical Flow-By Reactor

Hydrogen peroxide is a powerful oxidant that finds application in several areas, but most particularly in the treatment of industrial wastewaters. The aim of the present study was to investigate the effects of applied potential and electrolyte flow conditions on the in situ generation of hydrogen peroxide in an electrochemical flow-by reactor with a gas diffusion electrode (GDE). The electrolyses were performed in an aqueous acidic medium using a GDE constructed with conductive black graphite and polytetrafluoroethylene (80:20 w/w). Under laminar flow conditions (flow rate = 50 L/h), hydrogen peroxide was formed in a maximum yield of 414 mg/L after 2 h at -2.25 V vs Pt //Ag/AgCl (global rate constant = 3.1 mg/(L min); energy consumption = 22.1 kWh/kg). Under turbulent flow (300 L/h), the maximum yield obtained was 294 mg/L after 2 h at -1.75 V vs Pt//Ag/AgCl (global rate constant = 2.5 mg/ (L min); energy consumption = 30.1 kWh/kg).

Characterization and properties of blended cement matrices containing activated bamboo leaf wastes

The worldwide production of bamboo generates large volumes of leaf wastes, which are deposited in landfills or burned in an uncontrolled manner, with negative effects in the environment. The ash obtained by calcining of the bamboo leaf waste, shows good qualities as supplementary cementing material for the production of blended cements. The current paper shows a detailed scientific study of a Brazilian bamboo leaf ash (BLA) calcined at 600 degrees C in small scale condition, by using different techniques (XRF, XRD, SEM/EDX, FT-IR, TG/DTG) and technical study in order. to analyse the behaviour of this ash in blended cements elaborated with 10% and 20% by mass of BLA. The results stated that this ash shows a very high pozzolanic activity, with a reaction rate constant K of the order of 10(-1)/h and type I CSH gel was the main hydrated phase obtained from pozzolanic reaction. The BLA blended cements (10% and 20%) complied with the physical and mechanical requirements of the existing European standards. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Disulfide Biochemistry in 2-Cys Peroxiredoxin: Requirement of Glu50 and Arg146 for the Reduction of Yeast Tsa1 by Thioredoxin

2-Cys peroxiredoxin (Prx) enzymes are ubiquitously distributed peroxidases that make use of a peroxidatic cysteine (Cys(P)) to decompose hydroperoxides. A disulfide bond is generated as a consequence of the partial unfolding of the alpha-helix that contains Cys(P). Therefore, during its catalytic cycle, 2-Cys Prx alternates between two states, locally unfolded and fully folded. Tsa1 (thiol-specific antioxidant protein 1 from yeast) is by far the most abundant Cys-based peroxidase in Saccharomyces cerevisiae. In this work, we present the crystallographic structure at 2.8 angstrom resolution of Tsa1(C47S) in the decameric form [(alpha(2))(5)] with a DTT molecule bound to the active site, representing one of the few available reports of a 2-Cys Prx (AhpC-Prx1 subfamily) (AhpC, alkyl hydroperoxide reductase subunit C) structure that incorporates a ligand. The analysis of the Tsa1(C47S) structure indicated that G1u50 and Arg146 participate in the stabilization of the Cys(P) alpha-helix. As a consequence, we raised the hypothesis that G1u50 and Arg146 might be relevant to the Cys(P) reactivity. Therefore, Tsa1(E50A) and Tsa1(R146Q) mutants were generated and were still able to decompose hydrogen peroxide, presenting a second-order rate constant in the range of 10(6) M-1 S-1. Remarkably, although Tsa1(E50A) and Tsa1(R146Q) were efficiently reduced by the low-molecular-weight reductant DTT, these mutants displayed only marginal thioredoxin (Trx)-dependent peroxidase activity, indicating that G1u50 and Arg146 are important for the Tsa1-Trx interaction. These results may impact the comprehension of downstream events of signaling pathways that are triggered by the oxidation of critical Cys residues, such as Trx. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

On the Reaction of Lupulones, Hops beta-Acids, with 1-Hydroxyethyl Radical

Lupulones, hops beta-acids, are one of the main constituents of the hops resin and have an important contribution to the overall bacteriostatic activity of hops during beer brewing. The use of lupulones as natural alternatives to antibiotics is increasing in the food industry and also in bioethanol production. However, lupulones are easy oxidizable and have been shown to be very reactive toward 1-hydroxyethyl radical with apparent bimolecular rate constants close to diffusion control k = 2.9 x 10(8) and 2.6 x 10(8) L mol(-1) s(-1) at 25.0 +/- 0.2 degrees C in ethanol water solution (10% of ethanol (v/v)) as probed by EPR and ESI-IT-MS/MS spin-trapping competitive kinetics, respectively. The free energy change for an electron-transfer mechanism is Delta G degrees = 106 kJ/mol as calculated from the oxidation peak potential experimentally determined for lupulones (1.1 V vs NHE) by cyclic voltammetry and the reported reduction potential for 1-hydroxyethyl radical. The major reaction products identified by LC-ESI-IT-MS/MS and ultrahigh-resolution accurate mass spectrometry (orbitrap FT-MS) are hydroxylated lupulone derivatives and 1-hydroxyethyl radical adducts. The lack of pH dependence for the reaction rate constant, the calculated free energy change for electron transfer, and the main reaction products strongly suggest the prenyl side chains at the hops beta-acids as the reaction centers rather than the beta,beta'-triketone moiety.

The Chameleon-Like Nature of Zwitterionic Micelles: Effect of Cation Binding

Addition of salts, especially perchlorates, to zwitterionic micelles of SB3-14, C(14)H(29)NMe(2)(+)(CH(2))(3)SO(3)(-), induces anionic character and uptake of H(3)O(+) by SB3-14 micelles. Thus, the addition of alkali metal perchlorates accelerates the acid hydrolysis of 2-(p-heptoxypheny1)-1,3-dioxolane, HPD, in the presence of SB3-14 micelles, which depends on the local proton concentration at the micelle surface. The addition of metal chlorides to solutions of such perchlorate-modified SB3-14 micelles decreases both the negative zeta potential of the micelles and the observed rate constant for acid hydrolysis of HPD. The effect of the monovalent cations Li(+), Na(+), and K(+) is smaller than that of the divalent cations Be(2+), Mg(2+), and Ca(2+), and much smaller than that of the trivalent cations Al(3+), La(3+), and Er(3+). The major factor responsible for this cation valence dependence of these effects is shown to be electrostatic in nature, reflecting the strong dependence of the micellar surface potential on the cation valence. The fact that the salt effects are not identical after correction for the electrostatic effects indicates that additional secondary nonelectrostatic effects may contribute as well.

Hyperverzweigte Polyphenylene und redoxaktive Dendrimere

Die Doktorarbeit gliedert sich in zwei Abschnitte. Das erste Kapitel beschäftigt sich mit den hyperverzweigten Polyphenylenen. Es wurden Untersuchungen des Molekulargewichts in Abhängigkeit von der Monomerkonzentration und der Reaktionszeit durchgeführt. Die synthetisierten Polymere haben große Polydispersitäten, die durch fraktioniertes Fällen herabgesetzt werden können. Die Funktionalisierung der hyperverzweigten Polyphenylene mit unterschiedlichen Methoden führt zu verschiedenen Funktionen auf der Oberfläche der Polymere. Die chlormethylierten hyperverzweigen Polymere können als Makroinitiator für den Aufbau von Kern-Schale-Systemen genutzt werden. Mit Hilfe der ATRP-Polymerisation wurde Methylmethacrylat anpolymerisiert. Als Charakterisierungsmethode zur Bestimmung des freien Volumens findet die Positronenauslöschungsspektroskopie Anwendung. Im zweiten Teil der Arbeit stehen die Synthese und Charakterisierung von redoxaktiven Dendrimeren mit Triphenylamin- bzw. Naphthalinkern im Mittelpunkt. Den Einfluß der Dendrimerhülle auf die Redoxaktivität zeigen cyclovoltammetrische Untersuchungen. Die Zunahme der dendritischen Hülle führt zu einer Abschirmung des Redoxzentrums gegen die Elektrode und damit zu einer Inhibierung des Elektronentransfers. Das spiegelt sich in der Abnahme der Geschwindigkeitskonstanten sowie in der Ausdehnung der cyclovoltammetrischen Kurve wieder. Die Funktionalisierung der Triphenylamin-Dendrimere mit Chromophoren auf der Oberfläche führt zu einer Änderung der optische Eigenschaften, die mit Hilfe von Absorptions- und Emissionsmessungen untersucht wurden.

Oxidierte Kohlenwasserstoffe in der oberen Troposphäre: Kinetische Untersuchungen zum Abbau und Einfluss auf HO x und Ozon-Chemie

Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Kinetik der Reaktion des OH-Radikals mit Glykolaldehyd (HOCH2CHO). Die Geschwindigkeitskonstante k1 wurde für diese Reaktion temperaturabhängig bestimmt. Durch gepulste Photolyse wurden OH-Radikale erzeugt. Anschließend wurde die laserinduzierte Fluoreszenz der OH-Radikale bei 309 nm detektiert. Die ermittelte Geschwindigkeitskonstante k1 für die Reaktion von OH mit HOCH2CHO von (8,0 ± 0,8) x 10-12 cm3 Teilchen-1 s-1 erweist sich für den Temperaturbereich von 240 K < T < 362 K als temperaturunabhängig. Zwischen 60 und 250 Torr kann zudem keine Druckabhängigkeit für k1 beobachtet werden. Die unerwartet niedrigere Geschwindigkeitskonstante für die betrachtete Reaktion im Vergleich zur Reaktion von OH mit CH3CHO konnte anhand von Überlegungen zur Korrelation zwischen der C-H-Bindungsstärke und dem H-Abstraktionskanal erklärt werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Photochemie von Aceton (CH3C(O)CH3), Methylethylketon (C2H5C(O)CH3, MEK) und Acetylbromid (CH3C(O)Br) betrachtet. Für die Photolyse von Aceton (bei 248 nm und 266 nm), MEK (bei 248 nm) und Acetylbromid (bei 248 nm) wurden bei 298 ± 3 K druckabhängig zwischen 5 und 1600 Torr N2 Quantenausbeuten für die Methylbildung (Phi(CH3)) bestimmt. Nach gepulster Photolyse der betrachteten Moleküle wurden die transienten Absorptionssignale der Methylradikale bei 216,4 nm verfolgt. Die Quantenausbeuten wurden relativ zur Photolyse von Methyliodid (CH3I) unter gleichen Reaktionsbedingungen ermittelt. Die erhaltenen Quantenausbeuten für CH3-Radikale nehmen für die beiden Systeme Aceton / 248 nm (Phi(CH3, Aceton) = 1,42 – 0,99) und MEK / 248 nm (Phi(CH3, MEK) = 0,45 – 0,19) druckabhängig zu hohen Drücken ab. Die Druckabhängigkeit von Phi(CH3) wird auf die Konkurrenz zwischen Stoßrelaxation und Dissoziation der schwingungsangeregten Acetylradikale (CH3CO#) zurückgeführt. Für das System Aceton / 266 nm wird keine Druckabhängigkeit von Phi(CH3) = 0,93 ± 0,1 beobachtet. Dies wird damit erklärt, dass CH3CO# nicht genügend Energie besitzt, um die Barriere zur Dissoziation zu überschreiten. Bei der Photolyse von Acetylbromid bei 248 nm wird druckunabhängig Phi(CH3) = 0,92 ± 0,10 bestimmt. In diesem System dissoziieren die schwingungsangeregten Acetylradikale bei allen Drücken vollständig. Bei 266 nm wurde die Gesamtquantenausbeute für die Photodissoziation von Aceton (Phi(diss, 266nm)) bestimmt. Die nach Photolyse erhaltenen Methyl - und Acetylradikale wurden nach Titration mit Br2 durch die Resonanzfluoreszenz der Bromatome detektiert. Phi(diss, 266nm) wurde mit 0,92 ± 0,07 bestimmt.

Elektrochemisch gesteuerte zeitaufgelöste Infrarotspektroskopie an Redox-Membranproteinen in einer biomimetischen Membran-Architektur

Das Protein Cytochrom c Oxidase (CcO) ist ein Enzym der mitochondrialen Atmungskette. Als letzter Komplex (Komplex IV) einer Elektronentransportkette katalysiert sie die Reduktion von molekularem Sauerstoff zu Wasser. Hierbei werden Elektronen von Cytochrom c (Cc) in das Enzym geleitet. Die durch den Redoxprozess freiwerdende freie Enthalpie wird dazu genutzt, einen Protonengradienten über die innere Mitochondrien-Membran aufzubauen. Die zurückwandernden Protonen treiben in der ATP-Synthase die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) an, dem universellen Energieträger in lebenden Organismen. Gegenstand dieser Dissertation sind zeitaufgelöste ATR-FTIR-Messungen des direkten Elektronentransfers in die CcO. Das Protein wird hierzu orientiert auf einer Goldelektrode immobilisiert und in eine künstliche Membran rekonstituiert (Protein-tethered Bilayer Lipid Membrane, ptBLM). Das ptBLM-System wird hinsichtlich einer möglichst hohen Protein-Aktivität optimiert. Elektronen werden durch elektrochemische Anregung von der Elektrode in die CcO injiziert. Die Goldoberfläche wird auf die reflektierende Oberfläche eines Silizium-ATR-Kristalls aufgebracht. Durch die Präparation einer rauen Oberfläche (RMS-Rauigkeit ca. 5 nm) wird eine Verstärkung der IR-Absorption erreicht. Die mit den Ladungstransferprozessen einhergehenden Konformationsänderungen der die Redoxzentren umgebenden Gruppen (CONH-Gerüst und Aminosäure-Seitenketten) können durch Infrarot-Spektroskopie nachgewiesen werden. Phasensensitive Detektion (PSD) wird zur Rauschminderung eingesetzt, um Geschwindigkeitskonstanten für die Redox-Übergänge zu bestimmen. Im Bereich der Amid-I-Bande werden etliche Peaks identifiziert, die sich mit dem Redoxzustand des Proteins ändern. Für das CuA-Zentrum, welches als erstes der vier Redoxzentren der CcO reduziert wird, wird die schnellste Geschwindigkeitskonstante ks=4870/s ermittelt. Für das Häm a3-Zentrum wird eine Geschwindigkeitskonstante von ks=13,8/s ermittelt. Die Ergebnisse sind konsistent zu elektrochemischen und Raman-Spektroskopie-Experimenten, welche ebenfalls in unserer Gruppe durchgeführt wurden. Weitere Themen dieser Dissertation sind der Nachweis der Anwendbarkeit des ptBLM-Systems für andere Membranproteine (Beispiel: bakterielles photosynthetisches Reaktionszentrum) und der Einsatz des ATR-FTIR-Setups für verschiedene künstliche Membransysteme (Aktivitätsnachweis des OR5-Geruchsrezeptors in einer peptidgestützten Membran, Eigenschaften eines Oligoethylenglycol-Spacers).

Exploration of the Potential Energy Surfaces, Prediction of Atmospheric Concentrations, and Prediction of Vibrational Spectra for the HO2···(H2O)n (n = 1−2) Hydrogen Bonded Complexes

The hydroperoxy radical (HO2) plays a critical role in Earth's atmospheric chemistry as a component of many important reactions. The self-reaction of hydroperoxy radicals in the gas phase is strongly affected by the presence of water vapor. In this work, we explore the potential energy surfaces of hydroperoxy radicals hydrogen bonded to one or two water molecules, and predict atmospheric concentrations and vibrational spectra of these complexes. We predict that when the HO2 concentration is on the order of 108molecules·cm-3 at 298 K, that the number of HO2···H2O complexes is on the order of 107molecules·cm-3 and the number of HO2···(H2O)2 complexes is on the order of 106molecules·cm-3. Using the computed abundance of HO2···H2O, we predict that, at 298 K, the bimolecular rate constant for HO2···H2O + HO2 is about 10 times that for HO2 + HO2.

Stereoselective pharmacokinetics of ketamine and norketamine after racemic ketamine or S-ketamine administration in Shetland ponies sedated with xylazine

The pharmacokinetics of ketamine and norketamine enantiomers after administration of intravenous (IV) racemic ketamine (R-/S-ketamine; 2.2mg/kg) or S-ketamine (1.1mg/kg) to five ponies sedated with IV xylazine (1.1mg/kg) were compared. The time intervals to assume sternal and standing positions were recorded. Arterial blood samples were collected before and 1, 2, 4, 6, 8 and 13min after ketamine administration. Arterial blood gases were evaluated 5min after ketamine injection. Plasma concentrations of ketamine and norketamine enantiomers were determined by capillary electrophoresis and were evaluated by non-linear least square regression analysis applying a monocompartmental model. The first-order elimination rate constant was significantly higher and elimination half-life and mean residence time were lower for S-ketamine after S-ketamine compared to R-/S-ketamine administration. The maximum concentration of S-norketamine was higher after S-ketamine administration. Time to standing position was significantly diminished after S-ketamine compared to R-/S-ketamine. Blood gases showed low-degree hypoxaemia and hypercarbia.