Antibacterial activity of the marine sponge Ircinia Campana collected at Punta Uva Limón against Staphylococcus Aureus

The sponges are simple multicellularorganisms; they inhabit in marine environments from the polar seas to the tropical waterswhere they are more abundant. These species are exposed to large populations of microbes, reason that explains their complex morphological and cellular defense mechanism, which are used by these organisms to fight against pathogens. The purpose of this study was to evaluate the antibacterial activity of the marine sponge Ircinia campana, whichinhabits in the south of the Caribbean coast of Costa Rica against  Sthapylococcus aureus gram-positive bacteria. Sampleswere collected in Punta Uva in Limónduring July of 2007. The active compounds were obtainedby extraction with acetone (crude extract); and subsequently, chromatographic extracts were obtained using fractions 1:4 hexane: ethyl acetate. The antibacterial activities of the different fractions, including the  crude extract were tested.Our results suggest a zone of inhibition of 14.60 ±0.25 mm for the crude extract and18.70±0.25mm for the most active fraction separated by chromatography. The metabolite responsible for the antibacterial activity was isolated by High Performance Liquid Chromatography (HPLC)and preliminarily characterized through ultraviolet (UV) and infrared (IR) spectroscopy.

Nanofiltration membranes modified with aromatic polyamide dendrimers active layers

This thesis describes the modification of the commercial TFC-S nanofiltration membrane with shape-persistent dendritic architectures. Amphiphilic aromatic polyamide dendrimers (G1-G3) are synthesized via a divergent approach and used for membrane modification by direct percolation. The permeate samples collected from the percolation experiments are analyzed by UV-Vis spectroscopy to instantly monitor the influence of dendrimer generations on percolation behaviors and new active layer formation. The membrane structures are further characterized by Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and atomic force microscopy (AFM) techniques, suggesting a low-level accumulation of dendrimers inside the TFC-S NF membranes and subsequent formation of an additional aramide dendrimer active layer. Thus, all the modified TFC-S membranes have a double active layer structure. A PES-PVA film is used as a control membrane showing that structural compatibility between the dendrimer and supports plays an important role in the membrane modification process. The performance of modified TFC-S membrane is evaluated on the basis of rejection abilities of a variety of water contaminants having a range of sizes and chemistry. As the water flux is inversely proportional to the thickness of the active layer, we optimize the amount of dendrimers deposited for specific contaminants to improve the solute rejection while maintaining high water flux.

Applications of functional nucleic acids in imaging, sensing and drug delivery and investigations of DNAzyme-metal interactions

Functional nucleic acids (FNA), including nucleic acids catalysts (ribozymes and DNAzymes) and ligands (aptamers), have been discovered in nature or isolated in a laboratory through a process called in vitro selection. They are nucleic acids with functions similar to protein enzymes or antibodies. They have been developed into sensors with high sensitivity and selectivity; it is realized by converting the reaction catalyzed by a DNAzyme/ribozyme or the binding event of an aptamer to a fluorescent, colorimetric or electrochemical signal. While a number of studies have been reported for in vitro sensing using DNAzymes or aptamers, there are few reports on in vivo sensing or imaging. MRI is a non-invasive imaging technique; smart MRI contrast agents were synthesized for molecular imaging purposes. However, their rational design remains a challenge due to the difficulty to predict molecular interactions. Chapter 2 focuses on rational design of smart T1-weighted MRI contrast agents with high specificity based on DNAzymes and aptamers. It was realized by changing the molecular weight of the gadolinium conjugated DNA strand with the analytes, which lead to analyte-specific water proton relaxation responses and contrast changes on an MRI image. The designs are general; the high selectivity of FNA was retained. Most FNA-based fluorescent sensors require covalent labeling of fluorophore/quencher to FNAs, which incurrs extra expenses and could interfere the function of FNAs. Chapter 3 describes a new sensor design avoiding the covalent labeling of fluorophore and quencher. The fluorescence of malachite green (MG) was regulated by the presence of adenosine. Conjugate of aptamers of MG and adenosine and a bridge strand were annealed in a solution containing MG. The MG aptamer did not bind MG because of its hybridization to the bridge strand, resulting in low fluorescence signal of MG. The hybridization was weakened in the presence of adenosine, leading to the binding of MG to its aptamer and a fluorescence increase. The sensor has comparable detection limit (20 micromolar) and specificity to its labeled derivatives. Enzymatic activity of most DNAzymes requires metal cations. The research on the metal-DNAzyme interaction is of interest and challenge to scientists because of the lack of structural information. Chapters 4 presents the research on the characterization of the interaction between a Cu2+-dependent DNAzyme and Cu2+. Electron paramagnetic resonance (EPR) and UV-Vis spectroscopy were used to probe the binding of Cu2+ to the DNAzyme; circular dichroism was used to probe the conformational change of the DNAzyme induced by Cu2+. It was proposed that the conformational change by the Cu2+ binding is important for the activity of the DNAzyme. Chapter 5 reports the dependence of the activity of 8-17 DNAzyme on the presence of both Pb2+ and other metal cations including Zn2+, Cd2+ and Mg2+. It was discovered that presence of those metal cations can be cooperative or inhibitive to 8-17 activity. It is hypothesized that the 8-17 DNAzyme had multiple binding sites for metal cations based on the results. Cisplatin is effective killing tumor cells, but with significant side effects, which can be minimized by its targeted delivery. Chapter 6 focuses on the effort to functionalize liposomes encapsulating cisplatin by an aptamer that selectively bind nucleolin, an overexpressed protein by breast cancer cells. The study proved the selective cytotoxicity to breast cancer cells of the aptamer-functionalized liposome.

Utilização de quitosana obtida de resíduos de camarão para avaliar a capacidade de adsorção de íons Fe3+

A quitosana é produzida através de uma desacetilação alcalina da quitina, a qual é encontrada em exoesqueleto de crustáceos, parede celular de fungos e materiais biológicos. Calcula-se que os resíduos de camarão apresentam de 5 a 7% do seu peso total na forma de quitina, sugerindo que estes sejam utilizados para obtenção do biopolímero. Os processos para obtenção destes biopolímeros consiste nas seguintes etapas: desmineralização, desproteinização e desodorização, obtendo-se assim, a quitina úmida. Após seca, passa por uma desacetilação química para a conversão em quitosana úmida, sendo purificada e posteriormente seca. A quitosana, por apresentar grupamentos amino livres em sua estrutura, é uma molécula capaz de formar complexos estáveis com cátions metálicos. O objetivo geral deste trabalho foi obter quitina a partir de resíduos de camarão (Penaeus brasiliensis) com posterior produção de quitosana, e avaliar sua capacidade de complexação com íons Fe3+, em solução. A quitosana produzida foi caracterizada através do grau de desacetiliação e da massa molecular viscosimétrica, Para caracterização estrutural das amostras de quitosana, utilizaram-se espectrometria de infravermelho e espectrofotometria UV-Visível, bem como para o complexo formado de quitosana e ferro. Para analisar a eficiência da remoção deste íon, foram feitas análises em espectrometria de absorção atômica em chama e em espectrofotometria UV-Visível. Uma análise estatística foi realizada para avaliar a percentagem de remoção do íon ferro das soluções, sendo utilizado um planejamento fatorial em dois níveis, tendo como variáveis independentes o pH do meio, a quantidade de quitosana adicionada, a granulometria da mesma e o tempo de reação. A quitosana apresentou grau de desacetilação de 87±2% e massa molecular viscosimétrica de 196±4kDa, sendo esses valores, comparáveis à quitosana disponível comercialmente. Na melhor região de trabalho definida pela análise estatística, obteve-se uma remoção máxima de 85 % do íon ferro das soluções.

Estudo da influência da morfologia de nanopartículas de sílica mesoporosa na liberação do anticancerígeno indol-3-carbinol

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ceilândia, Programa de Pós-graduação em Ciências e Tecnologias em Saúde, 2015.

Remoción de la hemoglobina por adsorción sobre nanopartículas magnéticas de Fe3O4/TiO2

La remoción de la hemoglobina (Hb) por adsorción de la proteína sobre nanopartículas (Nps) magnéticas de Fe3O4/TiO2 (núcleo/coraza) aplicando un campo magnético externo, fue investigada mediante espectroscopia ultravioleta en el rango del ultravioleta y visible (UV-VIS). Durante la etapa de contacto de las Nps con la Hb se varió la concentración de las Nps y la temperatura, complementariamente durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb se varió la intensidad del campo magnético externo. Con una concentración inicial de Nps de 8 mg ml-1, el valor de la absorbancia del sobrenadante disminuye en un 11% con respecto a la solución inicial de Hb (0,8 g l-1) y al aumentar en un 50% la concentración de Nps, el valor disminuye hasta un 17%. Al incrementar la temperatura de 25 a 35ºC disminuye la adsorción de la Hb pero no se observa indicios de desnaturalización de la misma. Durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb, al incrementar la fuerza magnética se logra una caída en la intensidad de la absorbancia, casi un 30%. Finalmente, se determinó la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) de la solución inicial de Hb y del sobrenandante, el valor para la solución inicial de Hb fue de 100 mg ml-1 y los resultados obtenidos para todas las soluciones tratadas fueron inferiores (62 mg ml-1) verificando el impacto que tuvo el uso de las Nps magnéticas de Fe3O4/TiO2 en la remoción de la Hb.

Role of Platinum Deposited on TiO2 in Photocatalytic Methanol Oxidation and Dehydrogenation Reactions

Titania modified nanoparticles have been prepared by the photodeposition method employing platinum particles on the commercially available titanium dioxide (Hombikat UV 100). The properties of the prepared photocatalysts were investigated by means of the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), and UV-visible diffuse spectrophotometry (UV-Vis). XRD was employed to determine the crystallographic phase and particle size of both bare and platinised titanium dioxide. The results indicated that the particle size was decreased with the increasing of platinum loading. AFM analysis showed that one particle consists of about 9 to 11 crystals. UV-vis absorbance analysis showed that the absorption edge shifted to longer wavelength for 0.5% Pt loading compared with bare titanium dioxide. The photocatalytic activity of pure and Pt-loaded TiO2 was investigated employing the photocatalytic oxidation and dehydrogenation of methanol. The results of the photocatalytic activity indicate that the platinized titanium dioxide samples are always more active than the corresponding bare TiO2 for both methanol oxidation and dehydrogenation processes. The loading with various platinum amounts resulted in a significant improvement of the photocatalytic activity of TiO2. This beneficial effect was attributed to an increased separation of the photogenerated electron-hole charge carriers.

Síntese e estudo de polioxotungstatos do tipo Keggin com interesse catalítico

O objectivo principal deste trabalho foi estudar as propriedades e comportamento de polioxotungstatos (POM) do tipo Keggin com interesse em catálise oxidativa. Os estudos efectuados centraram-se no comportamento electroquímico dos aniões em meio não aquoso, na estabilidade das suas estruturas em diferentes meios, na sua capacidade de catalisar a oxidação de diferentes substratos orgânicos e na sua eficácia em oxidar, de forma selectiva, um modelo não fenólico da lenhina. Efectuou-se, igualmente, o estudo estrutural de diversos aniões pela técnica de EXAFS. Neste trabalho, prepararam-se e caracterizaram-se alguns dos sais de tetra-n-butilamónio (TBA) dos polioxotungstatos estudados: compostos de Keggin, TBAx[XW12O40], lacunares, TBAxHy[XW11O39], mono-substituídos, TBAxHy[XW11M(H2O)O39]·nH2O, com X= P e Si e M = CoII, NiII, ZnII, CuIl, RuIII, MnIII e FeIII e os compostos com mistura de átomos adenda TBAx[XW11VO40]·nH2O (X = P e Si). Seleccionou-se este conjunto de polioxotungstatos de forma a efectuar-se um estudo comparativo da influência da natureza do heteroátomo central (P e Si) e dos metais de transição M nas propriedades estudadas. O conjunto de sais de TBA dos silicotungstatos estudados mostraram ser isoestruturais, apresentando a mesma estrutura dos fosfotungstatos análogos. O comportamento electroquímico dos polioxotungstatos foi estudado em soluções de acetonitrilo por voltametria cíclica e electrólise a potencial controlado. Verificou-se a ocorrência de vários processos mono-electrónicos de oxi-redução, reversíveis ou quasi-reversíveis, associados aos átomos de WVI/V e a alguns dos metais de transição. Os metais em estado de oxidação +3 reduziram-se mais facilmente do que os átomos de WVI. O metal CuII apresentou um comportamento diferente dos outros metais de transição. Este metal, na estrutura do POM, reduziu-se a CuI, proporcionando a observação do anião [PW11CuIO39]6- pela primeira vez. A redução posterior do CuI conduziu à formação de Cu0, que se depositou na superfície do eléctrodo. A re-oxidação do cobre a CuII conduziu à reconstituição da estrutura do POM, nas condições estudadas. Constatou-se que a ocorrência de protões na fórmula molecular dos POMs influenciou o seu comportamento electroquímico. Para os compostos que apresentam protões, a redução dos átomos de tungsténio ocorreu a potenciais menos negativos do que para aqueles que não apresentam protões na sua fórmula. Para os primeiros observou-se a transferência global de um maior número de electrões no mesmo intervalo de potencial, originando soluções fortemente azuladas. Quando os catiões tetra-n-butilamónio foram substituídos por catiões de menor dimensão, como Li+ e Na+, ocorreu a formação de pares iónicos com os polianiões [PW12O40]3- e [SiW11VO40]5-, originando um aumento do potencial de redução. Não houve evidência da formação de pares iónicos com os catiões TBA+. Este foi o primeiro estudo sistemático do comportamento electroquímico dos aniões lacunares e mono-substituídos em meio não aquoso. Estudou-se a estrutura dos polioxotungstatos em sais de TBA e em soluções de acetonitrilo. A aplicação da técnica de EXAFS ao estudo deste tipo de compostos em solução foi realizada pela primeira vez. Pela análise estrutural nos sólidos verificou-se que, a natureza do metal de transição M e do átomo central X, na estrutura do POM, influenciam o tamanho dos vários octaedros que o constituem. Não se observaram diferenças significativas nas estruturas dos polianiões em solução. A estabilidade da estrutura dos polioxometalatos na presença de um excesso de H2O2, em soluções de acetonitrilo/H2O foi analisada por espectroscopia de absorção de EXAFS, RMN de 31P, IV e espectrofotometria de absorção no UV-Vis. De uma forma geral, os POMs em que o átomo central da estrutura é o Si apresentaram maior estabilidade do que os POMs correspondentes com átomo de P no centro. Em solução de acetonitrilo, na ausência de H2O2, todos os aniões mostraram ser estáveis durante vários dias. Em solução, na presença de H2O2 em excesso (H2O2/POM = 1300), o anião lacunar [PW11O39]7- não é estável, transformando-se no anião de Venturello, {PO4[W(O)(O2)2]4}3-, após a formação de [PW12O40]3-, como produto intermediário. Em relação aos aniões substituídos [PW11M(H2O)O39]p-, M = MnIII, RuIII, FeIII, CoII e ZnII, verificou-se o seguinte na presença de H2O2: os aniões com MnIII e CoII transformaram-se no anião de Keggin, [PW12O40]3-. Os aniões de RuIII e FeIII mantiveram as suas estruturas e o anião de ZnII decompôs-se em {HPO4[W(O)(O2)2]2}2- e fosfato. Para estes casos de não estabilidade estrutural, o processo de decomposição foi mais rápido na presença de maiores conteúdos de água. Pela análise de EXAFS, na presença de um menor excesso de H2O2 (H2O2/POM = 70) e apenas 8% de parte aquosa, verificou-se que os aniões substituídos por MnIII mantiveram a sua estrutura, embora o ligando H2O, coordenado ao Mn, tivesse sido substituído por um grupo oxo no polianião [SiW11Mn(H2O)O39]5-, e por um grupo peroxo no polianião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O anião com RuIII, nestas condições, também mostrou substituir o seu ligando H2O por um grupo peroxo ou hidrogenoperoxo. Os polioxotungstatos mono-substituídos e lacunares mostraram ser catalisadores eficientes para a oxidação de cis-cicloocteno, geraniol e ciclooctano com H2O2. A maior novidade deste trabalho residiu na actividade catalítica apresentada pelos silicotungstatos estudados, contrariando o que é referido na literatura. Outro aspecto inovador foi o elevado valor de conversão obtido para a oxidação de ciclooctano. Este substrato foi oxidado com 74% de conversão, após 2h de reacção e com 80% de selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo, na presença do anião [PW11Fe(H2O)O39]4-. Os restantes produtos de reacção foram o ciclooctanol e a ciclooctanona. Os silicotungstatos apresentaram maior selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo do que os fosfotungstatos. O geraniol foi completamente oxidado após 3h de reacção, com 82% de selectividade para o 2,3-epoxigeraniol, na presença do anião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O cis-cicloocteno foi oxidado ao seu epóxido, com 92% de conversão ao fim de 5h de reacção, na presença do anião lacunar [PW11O39]7-. O estudo da capacidade oxidativa do anião [SiW11VO40]5- foi analisada utilizando-se um modelo não fenólico da lenhina, a anisoína. Estudaram-se as condições favoráveis à obtenção de uma reacção selectiva para o anisilo, de forma a poder estudar-se a cinética da reacção. A estequiometria da reacção mostrou ser de 1:2 anisoína/POM. As ordens de reacção foram determinadas pelo método das velocidades iniciais e, a partir destes resultados, conheceu-se que o POM não estava envolvido no passo que limita a velocidade da reacção, sendo esta limitada pela transformação da anisoína. O estudo realizado sobre o efeito isotópico sugeriu que o passo que limitou a velocidade de reacção correspondeu à enolação da anisoína. Desta forma, observou-se pela primeira vez, que o POM oxida um modelo não fenólico da lenhina por via de enolação.

Non-inclusion complexes between riboflavin and cyclodextrins

Objectives To investigate the molecular interaction between beta-cyclodextrin (beta CD) or hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HP beta CD) and riboflavin (RF), and to test the anticancer potential of these formulations. Methods The physicochemical characterization of the association between RF and CDs was performed by UV-vis absorption, fluorescence, differential scanning calorimetry and NMR techniques. Molecular dynamics simulation was used to shed light on the mechanism of interaction of RF and CDs. Additionally, in-vitro cell culture tests were performed to evaluate the cytotoxicity of the RFCD complexes against prostate cancer cells. Key findings Neither beta CD nor HP beta CD led to substantial changes in the physicochemical properties of RF (with the exception of solubility). Additionally, rotating frame Overhauser effect spectroscopy experiments detected no spatial correlations between hydrogens from the internal cavity of CDs and RF, while molecular dynamics simulations revealed out-of-ring RFCD interactions. Notwithstanding, both RF beta CD and RFHP beta CD complexes were cytotoxic to PC3 prostate cancer cells. Conclusions The interaction between RF and either beta CD or HP beta CD, at low concentrations, seems to be made through hydrogen bonding between the flavonoid and the external rim of both CDs. Regardless of the mechanism of complexation, our findings indicate that RFCD complexes significantly increase RF solubility and potentiate its antitumour effect.

Host-guest system of 4-nerolidylcatechol in 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin: preparation, characterization and molecular modeling

The interaction of 4-nerolidylcatechol (4-NRC), a potent antioxidant agent, and 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HP-beta-CD) was investigated by the solubility method using Fourier transform infrared (FTIR) methods in addition to UV-Vis, (1)H-nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and molecular modeling. The inclusion complexes were prepared using grinding, kneading and freeze-drying methods. According to phase solubility studies in water a B(S)-type diagram was found, displaying a stoichiometry complexation of 2:1 (drug:host) and stability constant of 6494 +/- A 837 M(-1). Stoichiometry was established by the UV spectrophotometer using Job's plot method and, also confirmed by molecular modeling. Data from (1)H-NMR, and FTIR, experiments also provided formation evidence of an inclusion complex between 4-NRC and HP-beta-CD. 4-NRC complexation indeed led to higher drug solubility and stability which could probably be useful to improve its biological properties and make it available to oral administration and topical formulations.

Filmes de nanopartículas de TiO2 e óxido de grafeno para fotocatálise

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016.

Otimização do processo de síntese do aluminato de cobalto via método de polimerização de complexos (MPC) através do planejamento fatorial fracionado

In the ceramics industry are becoming more predominantly inorganic nature pigments. Studies in this area allow you to develop pigments with more advanced properties and qualities to be used in the industrial context. Studies on synthesis and characterization of cobalt aluminate has been widely researched, cobalt aluminate behavior at different temperatures of calcinations, highlighting especially the temperatures of 700, 800 and 900° C that served as a basis in the development of this study, using the method of polymerization of complex (CPM), economic, and this method applied in ceramic pigment synthesis. The procedure was developed from a fractional factorial design 2 (5-2) in order to optimize the process of realization of the cobalt aluminate (CoAl2O4), having as response surfaces the batch analysis data of Uv-vis spectroscopy conducted from the statistic software 7.0, for this were chosen five factors as input variables: citric acid (stoichiometric manner), puff or pyrolysis time (h), temperature (° C), and calcinations (° C/min), at levels determined for this study. By applying statistics in the process of obtaining the CoAl2O4 is possible the study of these factors and which may have greater influence in getting the synthesis. The pigments characterized TG/DSC analyses, and x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM/EDS) in order to establish the structural and morphological aspects of pigment CoAl2O4, among the factors studied it were found to statically with increasing calcinations temperature 700°< 800 <900 °C, the bands of Uv-vis decrease with increasing intensity of absorbance and that with increasing time of puff or pyrolysis (h) there is an increase in bands of Uv-vis proportionally, the generated model set for the conditions proposed in this study because the coefficient of determination can explain about 99.9% of the variance (R²), response surfaces generated were satisfactory, so it s possible applicability in the ceramics industry of pigments

Síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas de tiO2, e aplicação em nanocompósito

In recent decades have seen a sharp growth in the study area of nanoscience and nanotechnology and is included in this area, the study of nanocomposites with self-cleaning properties. Since titanium dioxide (TiO2) has high photocatalytic activity and also antimicrobial, self-cleaning surfaces in your application has been explored. In this study a comparison was made between two synthesis routes to obtain TiO2 nanoparticles by hydrothermal method assisted by microwave. And after analysis of XRD and SEM was considered the best material for use in nanocomposites. It was deposited nanocomposite film of poly (dimethyl siloxane) (PDMS) with 0.5, 1, 1.5 and 2% by weight of nanoparticles of titanium dioxide (TiO2) by the spraying method. The nanocomposite was diluted with hexane and the suspension was deposited onto glass substrate, followed by curing in an oven with forced air circulation. The photocatalytic activity of the nanocomposite impregnated with methylene blue was evaluated by UV- vis spectroscopy from the intensity variation of absorption main peak at 660nm with time of exposure to the UV chamber. Changes in the contact angle and microhardness were analyzed before and after UV aging test. The effect of ultraviolet radiation on the chemical structure of the PDMS matrix was evaluated by spectrophotometry Fourier transform infrared (FTIR).The results indicated that the addition of TiO2 nanoparticles in the coating PDMS gave high photocatalytic activity in the decomposition of methylene blue, an important characteristic for the development of self-cleaning coatings

Transport in the blood of an anti-tumor water-soluble rutheniun cyclopentadienyl complex: a fluorescence study on albumin binding

Dissertação de mestrado, Qualidade em Análises, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Filmes formados pelo copolímero SEBS e nanopartículas de óxidos de ferro : preparação e caracterização

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016.