A novel assay for drug-DNA binding mode, affinity, and exclusion number: scanning force microscopy.

Determining the mode-of-binding of a DNA ligand is not always straightforward. Here, we establish a scanning force microscopic assay for mode-of-binding that is (i) direct: lengths of individual DNA-ligand complexes are directly measured; (ii) rapid: there are no requirements for staining or elaborate sample preparation; and (iii) unambiguous: an observed increase in DNA length upon addition of a ligand is definitive evidence for an intercalative mode-of-binding. Mode-of-binding, binding affinity, and site-exclusion number are readily determined from scanning force microscopy measurements of the changes in length of individual drug-DNA complexes as a function of drug concentration. With this assay, we resolve the ambiguity surrounding the mode of binding of 2,5-bis(4-amidinophenyl) furan (APF) to DNA and show that it binds to DNA by nonintercalative modes. APF is a member of an important class of aromatic dicationic drugs that show significant activity in the treatment of Pneumocystis carinii pneumonia, an opportunistic infection that is the leading cause of death in AIDS patients.

Junções moleculares e agregados de nanobastões de ouro: um estudo SERS

A Espectroscopia Raman Intensificada pela Superfície (SERS) é um efeito de intensificação da intensidade Raman de uma molécula adsorvida numa superfície metálica nanoestruturada. Esta característica permite a utilização do SERS na caracterização vibracional de sistemas como junções moleculares (JM) (JM são sistemas constituídos de fios moleculares sintetizados em junções do tipo metal|fiomolecular|metal) e, no entendimento de quais características morfológicas de agregados metálicos mais influenciariam no sinal SERS obtido. Portanto, esta tese apresenta os seguintes objetivos: (a) síntese e caracterização de substratos SERS ativos, nanoesferas (AuNE) e nanobastões (AuNB) de ouro e eletrodo de ouro ativado eletroquimicamente; (b) síntese e caracterização SERS de fios moleculares em JM; (c) estudo do acoplamento plasmônico entre as superfícies metálicas em JM; (d) correlação entre SERS - morfologia de agregados individuais de AuNB. Os fios moleculares estudados foram os da família das oligofeniliminas (OPI) e, no melhor do nosso entendimento, esta foi a primeira vez que fios moleculares desta família foram caracterizados por Raman e SERS. As JM apresentaram um comportamento SERS não esperado. Enquanto para o modo vibracional, v(CS), a intensidade da banda se apresentou constante com o aumento do espaçamento entre as nanoestruturas metálicas (para distâncias de até 5 nm), o modo vibracional, β(CH), teve a intensidade de sua banda aumentada. Este comportamento foi explicado considerando a diferente natureza da interação dos plasmons nas JM, sendo estas interações do tipo, ressonância de plasmon de superfície (LSPR) - dipolo imagem, para ambos os modos. No entanto, para o modo β(CH) existe também uma intensificação extra devido ao aumento da polarizabilidade dos fios moleculares com o aumento do número de unidades. A correlação SERS - morfologia dos agregados de AuNB indicam que, para agregados onde predominam interações ponta a ponta, os espectros SERS apresentavam uma maior intensidade quando comparados com aqueles em que interações lado a lado predominavam. No entanto, este comportamento não foi observado para agregados contendo mais do que cinco nanopartículas onde estes dois tipos de interações ocorrem indicando que deve existir um acoplamento dos plasmons destes dois tipos de interações contribuindo para maiores valores de intensidade SERS.

Propriedades fotoquímicas de alguns complexos de ferro(II) e rênio(I)

Neste trabalho, foram estudadas as propriedades fotoquímica e/ou fotofísica de alguns compostos de coordenação de rênio(l) e ferro(I I). A irradiação dos complexos fac-[Re(CO)3(NN)(trans-L)]+, NN= 4,7-difenil-1,10- fenantrolina (ph2phen) ou 5-cloro-1,10-fenantrolina (Clphen) e L = 1,2-bis(4-piridil)etileno (bpe) ou 4-estirilpiridina (stpy), em acetonitrila ou em filme de poli(metacrilato de metila) (PMMA) resulta em variações espectrais condizentes com a fotoisomerização trans-cis do ligante coordenado. A determinação dos rendimentos quânticos para a fotorreação pela variação espectral resultou em valores aparentes, uma vez que o reagente e o fotoproduto absorvem na mesma região. Para a determinação do rendimento quântico real, Φreal, utilizou-se a técnica de 1H RMN, na qual os sinais do fotoproduto e do reagente são observados em regiões distintas com diferentes constantes de acoplamento. Os valores de Φreal obtidos para fac-[Re(CO)3h(NN)(trans-bpe)]+ (ph2phen: Φ313= 0,43 ± 0,03; Φ365= 0,44 ± 0,02; Φ404= 0,43 ± 0,02; Clphen: Φ313= 0,56 ± 0,03; Φ365= 0,55 ± 0,04; Φ404= 0,57 ± 0,06) são independentes do comprimento de onda de irradiação, indicando a existência de um único canal para a população do estado excitado 3ILtrans-bpe. Por outro lado, para fac-[Re(CO)3(NN)(trans-stpy)]+, os valores de Φreal sob irradiação a 404 nm são menores que os determinados para os demais comprimentos de onda de irradiação (ph2phen: Φ313= 0,60 ± 0,05; Φ365= 0,64 ± 0,09; Φ404= 0,42 ± 0,03; Clphen: Φ313= 0,52 ± 0,05; Φ365= 0,58 ± 0,02; Φ404= 0,41 ± 0,06), indicando que, a energias maiores, em que o Iigante absorve significativamente, deve existir a contribuição de outro canal para a população do estado excitado 3ILtrans-stpy. A eficiência do fotoprocesso foi avaliada por meio da substituição dos ligantes NN e/ou L, e a diferença nos valores de Φreal entre os complexos deve estar relacionada principalmente com as distintas eficiências de cruzamento intersistemas. o fotoprocesso altera as propriedades fotofísicas desses complexos. Os isômeros trans apresentam fraca ou nenhuma emissão a 298 K, enquanto os fotoprodutos, fac-[Re(CO)3(NN)(cis-L)]+, apresentam intensa luminescência dominada pelo estado excitado 3MLCTRe→NN, que é sensivel à rigidez do meio. A reatividade fotoquímica dos pentacianoferratos(II) [Fe(CN)5 (NN)]3-, NN= 2aminobenzilamina (aba), 2-aminobenzamida (ab), 2-(dimetilaminometil)-3-hidroxipiridina (dmampy), 2-aminometilpiridina (ampy), 2-aminoetilpiridina (aepy) ou 2-(2metilaminoetil) piridina (maepy), também foi investigada. A irradiação desses complexos resulta na fotossubstituição do CN-, a qual só pode ser detectada quando o ligante possui um segundo grupo coordenante nas proximidades da esfera de coordenação. Os rendimentos quânticos da fotossubstituição são dependentes do comprimento de onda de irradiação (Φ313= 0,13 ± 0,01; Φ334= 0,091 ± 0,001; Φ365= 0,056 ± 0,002; Φ404= 0,022 ± 0,002; Φ436= 0,015 ± 0,001, por exemplo, para NN = aba) e indicam a existência de canais distintos pelos quais a fotorreação ocorre ou as diferentes eficiências de cruzamento intersistema para a população do estado excitado reativo. A eficiência do fotoprocesso também depende do Iigante utilizado (λirr= 365 nm: Φaba= 0,056, Φab= 0,14, Φampy= 0,046, Φaepy= 0,066, Φmaepy= 0,069 e Φdmampy= 0,12). Na série das diaminas, o rendimento quântico é maior para [Fe(CN)5(ab)]3-, que possui dois sítios para ocorrer o fechamento do anel. Na série das aminopiridinas, observa-se a influência do comprimento da cadeia na eficiência do fechamento do anel. A presença de metilas ligadas ao nitrogênio alifático deve ter pouca ou nenhuma influência na eficiência do fotoprocesso.

Reações fotoinduzidas em alguns complexos de rênio e desenvolvimento de dispositivos moleculares

Neste trabalho foi realizado o estudo do comportamento fotoquímico e fotofísico de complexos mononucleares de rênio do tipo fac-[Re(CO)3(N N)(L)]+(N N = 1,10-fenantrolina, phen, dipirido[3,2-a:2,3-c]fenazina, dppz, L= trans-1,2bis(4-piridil)etileno, trans-bpe, trans-4-estirilpiridina. trans-stpy) e dos complexos binucleares [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Re(phen)(CO)3]2+, [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Fe(CN5]2- e [(phen)(CO)3Re(trans-bpe)Os(terpy)(bpy)]3+. O enfoque principal deste trabalho é a investigação das propriedades fotoquímicas dos complexos fac-[ Re(CO)3(phen)(trans-bpe)]+, fac-[Re(CO)3(phen)(trans-stpy)]+ fac-[Re(CO)3(dppz)(trans-bpe)+ e [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Re(phen)(CO)3]2+. Observou-se que os compostos em solução de acetonitrila, sob irradiação a 313, 334 ou 365 nm, apresentam variação espectral com definição de pontos isosbésticos, resultante do processo de fotoisomerização trans→cis do ligante coordenado trans-piridil etileno. Os rendimentos quânticos, Φ, da reação de fotoisomerização foram calculados com base no decaimento espectral das bandas de absorção das transições eletrônicas. Os valores médios determinados para a fotoisomeriação dos complexos em solução de CH3CN variam de 0,15 - 0,39 sob excitação a 313 nm e de 0,12 - 0,33 sob excitação a 365 nm. As reações de fotoisomerização foram monitoradas também por medidas de emissão e por RMN de 1H. Observou-se um aumento da intensidade de luminescência com o tempo de irradiação dos complexos, consistente com o estado emissivo 3MLCT dπ[(Re)→π*(α-diimina). Após irradiação, as reações de fotoisomerização dos complexos foram monitoradas por RMN de 1H. Os sinais de prótons do isômero trans tiveram um decréscimo gradual, enquanto que a intensidade dos sinais referentes aos prótons da espécie cis aumentaram. Os rendimentos quânticos para o processo de fotoisomerização dos complexos foram calculados através da integração das áreas dos sinais de prótons. Os valores obtidos foram maiores, pelo menos o dobro, que aqueles valores obtidos via espectroscopia UV-Vis. O comportamento fotoquímico dos complexos incorporados em polimetacrilato de metila, PMMA, foi também investigado. A fotólise cios complexos em filmes de PMMA conduz à variação espectral, de absorção e emissão, similar àquela observada em solução de acetonitrila, atribuícla ao processo de fotoisomerização trans → cis do ligante coordenado. Este estudo mostra que a fotoisomerização do ligante coordenado trans-piridil etileno pode ser promovida também em meio rígido. Essa característica. típica de um dispositivo molecular, pode ser convenientemente explorada no desenvolvimento de fotossensores. As medidas de TRIR mostram que o estado excitado de menor energia para o fac-[Re(CO)3(phen)(trans-bpe)+ é o 3ππ*. Para o fac-[Re(CO)3(phen)(cis-bpe)]+ a ordem dos estados excitados aparecem invertidas com o 3MLCT <3ππ*, evidenciado pela emissão do complexo cis à temperatura ambiente. Nas espécies binucleares, [(phen) Re(CO)3(trans-bpe)Os(terpy)(bpy)]3+ e [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Fe(CN)5]2-, a fotoisomerização trans → cis do ligante coordenado trans-bpe, característica da subunidade fac-[Re(CO)3(phen)(trans-bpe)]+, é inibida pela competição de transferência de energia intramolecular. Em meio rígido, em PMMA ou em EPA a 77 K, os máximos de emissão dos complexos fac-[Re(CO)3(phen)(cis-bpe)]+, fac-[Re(CO)3(phen)(cis-stpy)r e [(CO)3(phen)Re(cis-bpe)Re(phen)(CO)3]2+ sofrem um deslocamento hipsocrômico com o aumento da rigidez do meio. As mudanças nas propriedades emissivas, em termos de energia e tempo de vida do estado excitado, são discutidas baseadas no efeito rigidocrômico luminescente. O trabalho mostra uma forma interessante de fotos sensibilizar um substrato orgâmco usando o fato de que a coordenação estende a absorção do ligante a uma região de comprimento de onda maior e promove a fotoisomerização assistida por complexos metálicos em energias menores.

Probing the Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction Reactivity of Immobilized Multicopper Oxidase CueO

The bioelectrocatalytic (oxygen reduction reaction, ORR) properties of the multicopper oxidase CueO immobilized on gold electrodes were investigated. Macroscopic electrochemical techniques were combined with in situ scanning tunneling microscopy (STM) and surface-enhanced Raman spectroscopy at the ensemble and at the single-molecule level. Self-assembled monolayer of mercaptopropionic acid, cysteamine, and p-aminothiophenol were chosen as redox mediators. The highest ORR activity was observed for the protein attached to amino-terminated adlayers. In situ STM experiments revealed that the presence of oxygen causes distinct structure and electronic changes in the metallic centers of the enzyme, which determine the rate of intramolecular electron transfer and, consequently, affect the rate of electron tunneling through the protein. Complementary Raman spectroscopy experiments provided access for monitoring structural changes in the redox state of the type 1 copper center of the immobilized enzyme during the CueO-catalyzed oxygen reduction cycle. These results unequivocally demonstrate the existence of a direct electronic communication between the electrode substrate and the type 1 copper center.

(Table 1) Neutral and phenolic organohalogen compounds in blubber samples of ringed seals (Pusa hispida) from East Greenland

We report on the comparative bioaccumulation, biotransformation and/or biomagnification from East Greenland ringed seal (Pusa hispida) blubber to polar bear (Ursus maritimus) tissues (adipose, liver and brain) of various classes and congeners of persistent chlorinated and brominated contaminants and metabolic by-products: polychlorinated biphenyls (PCBs), chlordanes (CHLs), hydroxyl (OH-) and methylsulfonyl (MeSO2-) PCBs, polybrominated biphenyls (PBBs), OH-PBBs, polybrominated diphenyl ether (PBDE) and hexabromocyclododecane (HBCD) flame retardants and OH- and methoxyl (MeO-) PBDEs, 2,2-dichloro-bis(4-chlorophenyl)ethene (p,p'-DDE), 3-MeSO2-p,p'-DDE, pentachlorophenol (PCP) and 4-OH-heptachlorostyrene (4-OH-HpCS). We detected all of the investigated contaminants in ringed seal blubber with high frequency, the main diet of East Greenland bears, with the exception of OH-PCBs and 4-OH-HpCS, which indicated that these phenolic contaminants were likely of metabolic origin and formed in the bears from accumulated PCBs and octachlorostyrene (OCS), respectively, rather than being bioaccumulated from a seal blubber diet. For all of the detectable sum of classes or individual organohalogens, in general, the ringed seal to polar bear mean BMFs for SumPCBs, p,p'-DDE, SumCHLs, SumMeSO2-PCBs, 3-MeSO2-p,p'-DDE, PCP, SumPBDEs, total-(alpha)-HBCD, SumOH-PBDEs, SumMeO-PBDEs and SumOH-PBBs indicated that these organohalogens bioaccumulate, and in some cases there was tissue-specific biomagnification, e.g., BMFs for bear adipose and liver ranged from 2 to 570. The blood-brain barrier appeared to be effective in minimizing brain accumulation as BMFs were <= 1 in the brain, with the exception of SumOH-PBBs (mean BMF = 93±54). Unlike OH-PCB metabolites, OH-PBDEs in the bear tissues appeared to be mainly accumulated from the seal blubber rather than being metabolic formed from PBDEs in the bears. In vitro PBDE depletion assays using polar bear hepatic microsomes, wherein the rate of oxidative metabolism of PBDE congeners was very slow, supported the probability that accumulation from seals is the main source of OH-PBDEs in the bear tissues. Our findings demonstrated from ringed seal to polar bears that organohalogen biotransformation, bioaccumulation and/or biomagnification varied widely and depended on the contaminant in question. Our results show the increasing complexity of bioaccumulated and in some cases biomagnified, chlorinated and brominated contaminants and/or metabolites from the diet may be a contributing stress factor in the health of East Greenland polar bears.

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Aus meinem Leben und aus meiner Zeit /

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Gesetz- und statuten-sammlung der Freien stadt Frankfurt ...

Vol. 10 was published without p. 3-210. cf. Vorbemerkung to this volume.

Embracing ligands. Synthesis, characterisation and the correlation between 59Co NMR and ligand field parameters of Co(III) complexes with a new class of nitrogen-thioether multidentate ligand

The syntheses of the hexadentate ligands 2,2,10,10-tetra(methyleneamine)-4,8-dithiaundecane (PrN(4)S(2)amp), 2,2,11,11-tetra(methyleneamine)-4,9-dithiadodecane (BuN(4)S(2)amp), and 1,2-bis(4,4-methyleneamine)-2-thiapentyl)benzene (XyN(4)S(2)amp) are reported and the complexes [Co(RN(4)S(2)amp)](3+) (R = Pr, Bu, Xy) characterised by single crystal X-ray study. The low-temperature (11 K) absorption spectra have been measured in Nafion films. From the observed positions of both spin-allowed (1)A(1g) --> T-1(1g) and (1)A(1g) --> T-1(2g) and spin forbidden (1)A(1g) --> T-3(1g) and (1)A(1g) --> T-3(2g) bands, octahedral ligand-field parameters (10D(q), B and C) have been determined. DFT calculations suggest that significant interaction between the d-d and CT excitations occurs for the complexes. The calculations offer an explanation for the observed deviations from linearity of the relationship between Co-59 magnetogyric ratio and beta(DeltaE)(-1) (beta = the nephelauxetic ratio; DeltaE the energy of the (1)A(1g) --> T-1(1g) transition) for a series of amine and mixed amine/thioether donor complexes.