Accessing Planktothrix species diversity and associated toxins using quantitative real-time PCR in natural waters

Tese de Doutoramento em Biologia apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 2015.

Novel Scorpionate and Pyrazole Dioxovanadium Complexes, Catalysts for Carboxylation and Peroxidative Oxidation of Alkanes

The dioxovanadium(V) complexes [VO2(3,5-Me(2)Hpz)(3)][BF4] (1) (pz = pyrazolyl), [VO2{SO3C(pz)(3)}] (2), [VO2{HB(3,5-Me(2)pz)(3)}] (3) and [VO2{HC(pz)(3)}][BF4] (4), bearing pyrazole or scorpionate ligands, were obtained by reaction of triethyl vanadate [VO(OEt)(3)] with hydrotris(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)methane [HC(3,5-Me(2)pz)(3)] or 3,5-dimethylpyrazole (3,5-Me(2)Hpz; 1), lithium tris(1-pyrazolyl)methanesulfonate {Li[SO3C(pz)(3)], 2}, potassium hydrotris(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)borate {K[HB(3,5-Me(2)pz)(3)], 3} and hydrotris(1-pyrazolyl)methane [HC(pz)(3), 4], respectively. Treatment of [VO(OEt)(3)] with potassium hydrotris(1-pyrazolyl)borate {K[HB(pz)(3)]} led to the mixed eta(3)-tris(pyrazolyl)borate and eta(2)-bis(pyrazolyl)borate oxovanadium(IV) complex [VO{HB(pz)(3)}{H2B(pz)(2)}, 5]. The compounds were characterized by elemental analyses, IR, NMR and EPR spectroscopy, FAB and ESI mass spectrometry, cyclic voltammetry and, for 5, also by single crystal X-ray diffraction analysis. All complexes exhibit catalytic activity in the single-pot carboxylation [in trifluoroacetic acid/potassium peroxodisulfate (CF3COOH/K2S2O8)] of gaseous alkanes (methane and ethane) to carboxylic acids (yields up to 40%. TONs up to 157) and in the peroxidative oxidation [in water/acetonitrile (H2O/NCMe)] of liquid alkanes (cyclohexane and cyclopentane) to the corresponding alcohols and ketones (yields up to 24%, TONs up to 117), under mild conditions.

Caracterização do papel da adrenalina na maturação dos adrenorreceptores B2

As respostas pós-juncionais mediadas por adrenorreceptores β2 (ARβ2), responsáveis pelo relaxamento do músculo liso, na veia safena do cão, estão ausentes à nascença. Pelo contrário, no rato recém-nascido já se verifica a estimulação da adenilil ciclase pela activação dos ARβ2. Não existem ainda estudos no coelho recém-nascido. O principal objectivo deste trabalho é avaliar as respostas pós-juncionais mediadas pelos ARβ2 em coelhos recém-nascidos e jovens e relacionar essas respostas com a adrenalina produzida nas glândulas supra-renais. Traçaram-se curvas de dose-resposta à isoprenalina (agonista β) utilizando-se anéis de aorta montados em banho de órgãos isolados ligado a um transdutor de força isométrica. As catecolaminas das supra-renais foram quantificadas por RP-HPLC-ED. Em aortas pré-contraídas com fenilefrina (agonista α1), a isoprenalina causou relaxamento total apenas em coelhos recém-nascidos (n=10). O relaxamento máximo nos coelhos jovens foi de 21±4% (n=23). A potência da isoprenalina foi maior nos recém-nascidos (EC50=1.15×10-8±7.2×10-10 M, n=10) do que nos coelhos jovens (EC50=1.29×10-7 ±4.7×10-9 M, n=23). O relaxamento máximo com isoprenalina, em aortas pré-contraídas com prostaglandina F2α (PGF2α), no grupo de coelhos recém-nascidos foi de 95±3.6% (n=16). O relaxamento máximo nos coelhos jovens foi de 43.7±8.6% (n=9). Na pré-contracção com PGF2α a potência da isoprenalina registou-se maior nos recémnascidos (EC50=9.59×10-9±4.0×10-10 M, n=16) do que nos coelhos jovens (EC50=2.13×10- 8±3.8×10-9 M, n=9), estando concordante com os resultados da pré-contracção com fenilefrina. Nas supra-renais dos recém-nascidos, o conteúdo de noradrenalina foi de 586±128 nmol/mg e da adrenalina foi de 1915±356 nmol/mg (n=4) e nos coelhos jovens foi de 112±12 nmol/mg e de 3644±403 nmol/mg (n=6), respectivamente. As respostas mediadas por ARβ2 no coelho desenvolvem-se mais cedo do que no cão, pois já estão presentes no nascimento. Tal como no rato, no coelho a adrenalina é já a catecolamina em maior quantidade à nascença, enquanto no cão é vestigial. Há uma relação temporal entre a síntese da adrenalina, a única catecolamina biogénica com alta afinidade para os ARβ2 e a maturação das respostas pós-juncionais mediadas por esses receptores. Um protocolo para experiências futuras destinadas a testar esta hipótese, com base no knockdown da Feniletanolamina-N-metiltransferase por RNAi foi elaborado e incluído neste documento.

Avaliação do stress oxidativo na disfunção erétil

As sequelas fisiopatológicas do stress oxidativo são difíceis de quantificar. Apesar dos obstáculos, a relevância médica do stress oxidativo tem vindo a ser cada vez mais reconhecida, sendo hoje em dia encarado como um componente chave de virtualmente todas as doenças. A disfunção erétil (DE) surge neste contexto como uma espécie de barómetro da função endotelial e do dano oxidativo. A quantificação de biomarcadores de stress oxidativo poderá apresentar um enorme impacto na avaliação de pacientes com DE. O rácio glutationa reduzida/oxidada (GSH/GSSG) e a nitrotirosina (3-NT) têm vindo a demonstrar relevância clínica. A consideração de polimorfismos genéticos constitui ainda uma abordagem promissora na avaliação destas relações no futuro. Um método altamente sensível de cromatografia líquida de alta performance (HPLC) foi desenvolvido para a determinação de 3-NT em plasma humano. As concentrações de 3-NT medidos em indivíduos com DE foram 6,6±2,1μM (média±S.D., n = 46). A medição da concentração plasmática de 3-NT poderá revelar-se útil como marcador de dano oxidativo dependente do óxido nítrico (NO). O nível de stress oxidativo pode também ser quantificado através da medição do decréscimo do rácio GSH/GSSG, que tem mostrado alterações numa miríade de patologias, como a DE e a diabetes mellitus. O método proposto para a quantificação do rácio GSH/GSSG em HPLC apresenta a vantagem de avaliação concomitante dos dois parâmetros em apenas uma corrida. O valor do rácio GSH/GSSG obtido a partir de sangue de indivíduos com DE foi 11,9±9,8 (média±S.D., n = 49). Os resultados estatísticos revelaram diferenças significativas (p<0,001) entre ambos a concentração plasmática de 3-NT e o rácio GSH/GSSG de sangue de indivíduos com DE e as respetivas medições em indivíduos saudáveis. Observaram-se ainda diferenças estatisticamente significativas (p≈0,027) entre o rácio GSH/GSSG do sangue de pacientes apenas com diagnóstico de DE e a medição respetiva em indivíduos com DE e comorbilidades cardiovasculares. Estes resultados enfatizam o papel do dano oxidativo na biopatologia da DE, elucidado com o auxílio destas duas metodologias, que poderão ter um amplo campo de aplicação no futuro, dado que se mostraram simples, não dispendiosas e rápidas, podendo eventualmente adequar-se a estudos de rastreio em larga escala.

Complexes of copper(II) with 3-(ortho-substituted phenylhydrazo)pentane-2,4-diones: syntheses,properties and catalytic activity for cyclohexane oxidation

Reactions of copper(II) with 3-phenylhydrazopentane-2,4-diones X-2-C6H4-NHN = C{C(= O)CH3}(2) bearing a substituent in the ortho-position [X = OH (H2L1) 1, AsO3H2 (H3L2) 2, Cl (HL3) 3, SO3H (H2L4) 4, COOCH3 (HL5) 5, COOH (H2L6) 6, NO2 (HL7) 7 or H (HL8) 8] lead to a variety of complexes including the monomeric [CuL4(H2O)(2)]center dot H2O 10, [CuL4(H2O)(2)] 11 and [Cu(HL4)(2)(H2O)(4)] 12, the dimeric [Cu-2(H2O)(2)(mu-HL2)(2)] 9 and the polymeric [Cu(mu-L-6)](n)] 13 ones, often bearing two fused six-membered metallacycles. Complexes 10-12 can interconvert, depending on pH and temperature, whereas the Cu(II) reactions with 4 in the presence of cyanoguanidine or imidazole (im) afford the monomeric compound [Cu(H2O)(4){NCNC(NH2)(2)}(2)](HL4)(2)center dot 6H(2)O 14 and the heteroligand polymer [Cu(mu-L-4)(im)](n) 15, respectively. The compounds were characterized by single crystal X-ray diffraction (complexes), electrochemical and thermogravimetric studies, as well as elemental analysis, IR, H-1 and C-13 NMR spectroscopies (diones) and ESI-MS. The effects of the substituents in 1-8 on the HOMO-LUMO gap and the relative stability of the model compounds [Cu(OH)(L-8)(H2O)]center dot H2O, [Cu(L-1)(H2O)(2)]center dot H2O and [Cu(L-4)(H2O)(2)]center dot H2O are discussed on the basis of DFT calculations that show the stabilization follows the order: two fused 6-membered > two fused 6-membered/5-membered > one 6-membered metallacycles. Complexes 9, 10, 12 and 13 act as catalyst precursors for the peroxidative oxidation (with H2O2) of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone, in MeCN/H2O (total yields of ca. 20% with TONs up to 566), under mild conditions.

Synthesis, Antimicrobial and Antiproliferative Activity of Novel Silver(I) Tris(pyrazolyl)methanesulfonateand 1,3,5-Triaza-7-phosphadamantane Complexes

Five new silver(I) complexes of formulas [Ag(Tpms)] (1), [Ag(Tpms)-(PPh3)] (2), [Ag(Tpms)(PCy3)] (3), [Ag(PTA)][BF4] (4), and [Ag(Tpms)(PTA)] (5) {Tpms = tris(pyrazol-1-yl)methanesulfonate, PPh3 = triphenylphosphane, PCy3 = tricyclohexylphosphane, PTA = 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane) have been synthesized and fully characterized by elemental analyses, H-1, C-13, and P-31 NMR, electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), and IR spectroscopic techniques. The single crystal X-ray diffraction study of 3 shows the Tpms ligand acting in the N-3-facially coordinating mode, while in 2 and 5 a N2O-coordination is found, with the SO3 group bonded to silver and a pendant free pyrazolyl ring. Features of the tilting in the coordinated pyrazolyl rings in these cases suggest that this inequivalence is related with the cone angles of the phosphanes. A detailed study of antimycobacterial and antiproliferative properties of all compounds has been carried out. They were screened for their in vitro antimicrobial activities against the standard strains Enterococcus faecalis (ATCC 29922), Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Streptococcus pneumoniae (ATCC 49619), Streptococcus pyogenes (SF37), Streptococcus sanguinis (SK36), Streptococcus mutans (UA1S9), Escherichia coli (ATCC 25922), and the fungus Candida albicans (ATCC 24443). Complexes 1-5 have been found to display effective antimicrobial activity against the series of bacteria and fungi, and some of them are potential candidates for antiseptic or disinfectant drugs. Interaction of Ag complexes with deoxyribonucleic acid (DNA) has been studied by fluorescence spectroscopic techniques, using ethidium bromide (EB) as a fluorescence probe of DNA. The decrease in the fluorescence of DNA EB system on addition of Ag complexes shows that the fluorescence quenching of DNA EB complex occurs and compound 3 is particularly active. Complexes 1-5 exhibit pronounced antiproliferative activity against human malignant melanoma (A375) with an activity often higher than that of AgNO3, which has been used as a control, following the same order of activity inhibition on DNA, i.e., 3 > 2 > 1 > 5 > AgNO3 >> 4.

Structural characterization and immunogenicity in wildtype and immune tolerant mice of degraded recombinant human interferon alpha2b

Purpose - To study the influence of protein structure on the immunogenicity in wildtype and immune tolerant mice of well-characterized degradation products of recombinant human interferon alpha2b (rhIFNα2b). Methods - RhIFNα2b was degraded by metal catalyzed oxidation (M), crosslinking with glutaraldehyde (G), oxidation with hydrogen peroxide (H) and incubation in a boiling water bath (B). The products were characterized with UV absorption, circular dichroism and fluorescence spectroscopy, gel permeation chromatography, reversed-phase HPLC, SDS-PAGE, Western blotting and mass spectrometry. The immunogenicity of the products was evaluated in wildtype mice and in transgenic mice immune tolerant for hIFNα2. Serum antibodies were detected by ELISA or surface plasmon resonance. Results - M-rhIFNα2b contained covalently aggregated rhIFNα2b with three methionines partly oxidized to methionine sulfoxides. G-rhIFNα2b contained covalent aggregates and did not show changes in secondary structure. H-rhIFNα2b was only chemically changed with four partly oxidized methionines. B-rhIFNα2b was largely unfolded and heavily aggregated. Native (N) rhIFNα2b was immunogenic in the wildtype mice but not in the transgenic mice, showing that the latter were immune tolerant for rhIFNα2b. The antirhIFNα2b antibody levels in the wildtype mice depended on the degradation product: M-rhIFNα2b > H-rhIFNα2b ~ N-rhIFNα2b >> B-rhIFNα2b; G-rhIFNα2b did not induce anti-rhIFNα2b antibodies. In the transgenic mice, only M-rhIFNα2b could break the immune tolerance. Conclusions - RhIFNα2b immunogenicity is related to its structural integrity. Moreover, the immunogenicity of aggregated rhIFNα2b depends on the structure and orientation of the constituent protein molecules and/or on the aggregate size.

Análogos do neuropéptido Y marcados com 99mTc para detecção de receptores Y1 expressos no cancro da mama

Mestrado em Medicina Nuclear. Área de especialização: Radiofarmácia.

Validação da eficácia dos procedimentos de limpeza, no equipamento de fabrico e embalagem, na indústria farmacêutica

Na indústria farmacêutica, a limpeza dos equipamentos e superfícies é muito importante no processo de fabrico/embalagem dos produtos farmacêuticos. Possíveis resíduos contaminantes devem ser removidos dos equipamentos e das superfícies envolvidas no processo. De acordo com as Boas Práticas de Fabrico (GMP), os procedimentos de limpeza e os métodos analíticos usados para determinar as quantidades de resíduos devem ser validados. O método analítico combinado com o método de amostragem utilizado na colheita de amostras deve ser sujeito a um ensaio de “recovery”. Neste trabalho apresenta-se uma estratégia inovadora para a validação de limpeza de formas farmacêuticas semi-sólidas. Propõe-se o uso de um método de amostragem que consiste na colheita direta de amostra após o seu fabrico, sendo a análise de resíduos feita directamente nesta amostra. Os produtos escolhidos para a avaliação da estratégia foram dois medicamentos dermatológicos, apresentados na forma de pomada e produzidos numa unidade de fabrico de vários produtos, pela Schering Plough Farma/ Merck Sharp & Dohme (Cacém, Portugal). Como métodos analíticos para a quantificação dos resíduos, utilizaram-se métodos validados por via espectrofotométrica (HPLC), usados na análise do produto acabado. A validação de limpeza foi avaliada através da análise de uma quantidade conhecida de pomada (produto B (*)), usando o método de análise da pomada fabricada anteriormente (produto A (*)), de modo a verificar-se a existência ou não de agente de limpeza e substâncias ativas deixadas após a limpeza do produto A, e vice-versa. As concentrações residuais das substâncias ativas e do agente de limpeza encontradas após a limpeza foram nulas, ou seja, inferiores ao limite de deteção (LOD), sendo que o critério de aceitação da limpeza utilizado foi de 6,4 x 10-4 mg/g para a substância ativa 1 (*); 1,0 x 10-2 mg/g para a substância ativa 2 (*); 1,0 x 10-3 mg/g para a substância ativa 3 (*) e de 10 ppm para o agente de limpeza. No ensaio de “recovery”, obtiveram-se resultados acima de 70% para todas as substâncias ativas e para o agente de limpeza nas duas pomadas. Antes de se proceder a este ensaio de “recovery”, houve a necessidade de ajustar as condições cromatográficas dos métodos analíticos de ambos os produtos e do agente de limpeza, por forma a obter-se valores da conformidade do sistema (fator de tailling e de resolução) de acordo com as especificações. A precisão dos resultados, reportada como desvio padrão relativo (RSD), deu abaixo de 2,0%, excepto nos ensaios que envolvem a substância ativa 3, cuja especificação é inferior a 10,0%. Os resultados obtidos demonstraram que os procedimentos de limpeza usados na unidade de fabrico em causa são eficazes, eliminando assim a existência de contaminação cruzada.

Caracterização da exposição e eventuais efeitos para a saúde da exposição profissional ao estireno nos ortoprotésicos

Mestrado em Segurança e Higiene do Trabalho.

Pyrazole or tris(pyrazolyl)ethanol oxo-vanadium(IV) complexes as homogeneous or supported catalysts for oxidation of cyclohexane under mild conditions

The oxovanadium(IV) complexes [VO(acac)(2)(Hpz)].HC(pz)(3) 1.HC(pz)(3) (acac= acetylacetonate, Hpz = pyrazole, pz = pyrazoly1) and [VOCl2{HOCH2C(pz)(3)}] 2 were obtained from reaction of [VO(acac)(2)] with hydrotris(1-pyrazolyl)methane or of VCl(3)with 2,2,2-tris(1-pyrazolyl)ethanol. The compounds were characterized by elemental analysis, IR, Far-IR and EPR spectroscopies, FAB or ESI mass-spectrometry and, for 1, by single crystal X-ray diffraction analysis. 1 and 2 exhibit catalytic activity for the oxidation of cyclohexane to the cyclohexanol and cyclohexanone mixture in homogeneous system (TONS up to 1100) under mild conditions (NCMe, 24h, room temperature) using benzoyl peroxide (BPO), tert-butyl hydroperoxide (TBHP), m-chloroperoxybenzoic acid (mCPBA), hydrogen peroxide or the urea-hydrogen peroxide adduct (UHP) as oxidants. 1 and 2 were also immobilized on a polydimethylsiloxane membrane (1-PDMS or 2-PDMS) and the systems acted as supported catalysts for the cyclohexane oxidation using the above oxidants (TONs up to 620). The best results were obtained with mCPBA or BP0 as oxidant. The effects of various parameters, such as the amount of catalyst, nitric acid, reaction time, type of oxidant and oxidant-to-catalyst molar ratio, were investigated, for both homogeneous and supported systems. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cobalt and Zinc Compounds Bearing 1,10-Phenanthroline-5,6-dione or 1,3,5-Triaza-7-phosphaadamantane Derivatives - Synthesis, Characterization, Cytotoxicity, and Cell Selectivity Studies

The compounds [mPTA][CoCl4] (1, mPTA = N-methyl-1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane cation), [CoCl(H2O)(DION)(2)][BF4] (2, DION = 1,10-phenanthroline-5,6-dione), [Zn(DION)(2)]Cl-2 (3) and [ZnCl(O-PTA=O)(DION)][BF4] (4) were synthesized by reaction of CoCl2 with [mPTA]I or DION and ZnCl2 with DION or 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane-7-oxide (PTA=O) and DION, respectively. All complexes are water soluble and have been characterized by IR, far-IR, H-1, C-13 and P-31{H-1} NMR spectroscopy, ESI-MS, elemental analyses and single-crystal X-ray diffraction structural analysis (for 1). They were screened against the human tumour cell lines HCT116, HepG2 and MCF7. Complexes 2 and 3 exhibit the highest in vitro cytotoxicity and show lower cytotoxic activities in normal human fibroblast cell line than in HCT116 tumour cell line, which demonstrates their slight specificity for this type of tumour cell.

Fungos endofíticos em Eugenia brasiliensis: prospecção química, biológica, enzimática e avaliação do co-cultivo e epigenética em Xylaria cubensis, Diaporthe sp. e Colletotrichum sp.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Strawberries from integrated pest management and organic farming: phenolic composition and antioxidant properties

Consumer awareness, pesticide and fertilizer contaminations and environmental concerns have resulted in significant demand for organically grown farm produce. Consumption of berries has become popular among health-conscious consumers due to the high levels of valuable antioxidants, such as anthocyanins and other phenolic compounds. The present study evaluated the influence that organic farming (OF) and integrated pest management (IPM) practise exert on the total phenolic content in 22 strawberry samples from four varieties. Postharvest performance of OF and IPM strawberries grown in the same area in the centre of Portugal and harvested at the same maturity stage were compared. Chemical profiles (phenolic compounds) were determined with the aid of HPLC-DAD/MS. Total phenolic content was higher for OF strawberry extracts. This study showed that the main differences in bioactive phytochemicals between organically and IPM grown strawberries concerned their anthocyanin levels. Organically grown strawberries were significantly higher in antioxidant activity than were the IPM strawberries, as measured by DPPH and FRAP assays.

Produção de bioetanol a partir de um resíduo orgânico proveniente da central de compostagem da LIPOR

Mestrado em Engenharia Química