Temperature effects on the activity coefficient of the bicarbonate ion

Natural waters may be chemically studied as mixed electrolyte solutions. Some important equilibrium properties of natural waters are intimately related to the activity-concentration ratios (i.e., activity coefficients) of the ions in solution. An Ion Interaction Model, which is based on Pitzer's (1973) thermodynamic model, is proposed in this dissertation. The proposed model is capable of describing the activity coefficient of ions in mixed electrolyte solutions. The effects of temperature on the equilibrium conditions of natural waters and on the activity coefficients of the ions in solution, may be predicted by means of the Ion Interaction Model presented in this work.

The bicarbonate ion, HCO₃^-, is commonly found in natural waters. This anion plays an important role in the chemical and thermodynamic properties of water bodies. Such properties are usually directly related to the activity coefficient of HCO₃^- in solution. The Ion Interaction Model, as proposed in this dissertation, is used to describe indirectly measured activity coefficients of HCO₃^- in mixed electrolyte solutions.

Experimental pH measurements of MCl-MHCO₃ and MCl-H₂CO₃ solutions at 25°C (where M = K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Ca²⁺ or Mg²⁺) are used in this dissertation to evaluate indirectly the MHCO₃ virial coefficients. Such coefficients permit the prediction of the activity coefficient of HCO₃^- in mixed electrolyte solutions. The Ion Interaction Model is found to be an accurate method for predicting the activity coefficient of HCO₃^- within the experimental ionic strengths (0.2 to 3.0 m). The virial coefficients of KHCO₃ and NaHCO₃ and their respective temperature variations are obtained from similar experimental measurements at 10° and 40°C. The temperature effects on the NH₄HCO₃, Ca(HCO₃)₂, and Mg(HCO₃)₂ virial coefficients are estimated based on these results and the temperature variations of the virial coefficients of 40 other electrolytes.

Finally, the Ion Interaction Model is utilized to solve various problems of water chemistry where bicarbonate is present in solution.

Schottky barriers on compound semiconductors: I. HgSe highly electronegative contacts. II. Au Schottky barriers on n-Ga_(1-x)Al_xAs

I. HgSe is deposited on various semiconductors, forming a semimetal/semiconductor "Schottky barrier" structure. Polycrystalline, evaporated HgSe produces larger Schottky barrier heights on n-type semiconductors than does Au, the most electronegative of the elemental metals. The barrier heights are about 0.5 eV greater than those of Au on ionic semiconductors such as ZnS, and 0.1 to 0.2 eV greater for more covalently bonded semiconductors. A novel structure,which is both a lattice matched heterostructure and a Schottky barrier, is fabricated by epitaxial growth of HgSe on CdSe using hydrogen transport CVD. The Schottky barrier height for this structure is 0.73 ± 0.02 eV, as measured by the photoresponse method. This uncertainty is unusually small; and the magnitude is greater by about a quarter volt than is achievable with Au, in qualitative agreement with ionization potential arguments.

II . The Schottky barrier height of Au on chemically etched n-Ga_1-x Al_xAs was measured as a function of x. As x increases, the barrier height rises to a value of about 1.2 eV at x ≈ 0.45 , then decreases to about 1.0 eV as x approaches 0.83. The barrier height deviates in a linear way from the value predicted by the "common anion" rule as the AlAs mole fraction increases. This behavior is related to chemical reactivity of the Ga_1-x Al_xAs surface.

A via L-arginina-óxido nítrico em plaquetas de adolescente com obesidade e síndrome metabólica

A prevalência da obesidade e da síndrome metabólica (SM) vem aumentando dramaticamente em jovens e está se tornando um problema de saúde pública na maioria dos países desenvolvidos e em desenvolvimento. Tanto a obesidade quanto a SM aumentam o número de pacientes expostos ao risco de doença cardiovascular. Estudos recentes mostram que uma redução na biodisponipilidade de óxido nítrico (NO) é um dos principais fatores que contribui para a ação deletéria da insulina nos vasos de pacientes adultos com obesidade e SM. O NO, potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, tem como precursor o aminoácido catiônico L-arginina que é transportado para o interior das plaquetas através do carreador y+L. Uma família de enzimas denominadas NO sintases (NOS) catalisa a oxidação da L-arginina em NO e L-citrulina e é composta de três isoformas: neuronal (nNOS), induzível (iNOS) e endotelial (eNOS). Os objetivos principais do presente estudo são de investigar diferentes etapas da via L-arginina-NO em plaquetas associando agregação plaquetária, concentração plasmática de L-arginina, estresse oxidativo, marcadores metabólicos, hormonais, clínicos e inflamatórios em pacientes adolescentes com obesidade e SM. Foram incluídos no estudo trinta adolescentes, sendo dez com obesidade, dez com SM, e dez controles saudáveis pareados por idade, sexo e classificação de Tanner (controles: n= 10, 15.6 0.7 anos; obesos: n= 10, 15 0.9 anos; SM: n= 10, 14.9 0.8 anos). O transporte de L-arginina (pmol/109céls/min) através do sistema y+L estava diminuído nos pacientes com SM (18.4 3.8) e obesidade (20.8 4.7), comparados aos controles (52.3 14.8). Houve uma correlação positiva do influxo de L-arginina via sistema y+L com os níveis de HDL-Colesterol. Por outro lado, foi encontrada uma correlação negativa do influxo de L-arginina com os níveis de insulina, os índices Homa IR, relacionado a RI, Homa Beta, relacionado a função da célula beta e também com os índices de Leptina. Em relação a produção de NO, a obesidade e a SM não afetaram a atividade e expressão das enzimas NOS. A atividade da superóxido dismutase (SOD), através da mensuração da inibição da auto-oxidação da adrenalina, mostrou diferença significativa nas plaquetas de pacientes com obesidade (4235 613,2 nMol/mg de proteína), quando comparada aos controles (1011 123,6 nmol/mg de proteína) e SM (1713 267,7 nmol/mg de proteína). A nível sistêmico, foi também evidenciada uma ativação desta enzima anti-oxidante no soro de pacientes obesos, em relação aos controles. A peroxidação lipídica avaliada pelas substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) estava inalterada no soro dos pacientes e controles. Estes resultados sugerem que o transporte de L-arginina diminuído nas plaquetas de adolescentes obesos e com SM pode ser um marcador precoce de disfunção plaquetária. A alteração desta via correlaciona-se com a resistência à insulina e hiperinsulinemia. A contribuição deste estudo e de fatores que possam ser precocemente identificados pode diminuir o risco cardiovascular na vida adulta desta população de pacientes.

A via L-arginina-óxido nítrico no transtorno depressivo e sua associação com a função plaquetária e o estresse oxidativo

O transtorno depressivo (TD) é um fator de risco cardiovascular independente que apresenta elevada morbi-mortalidade. Recentes evidências sugerem a participação do óxido nítrico (NO), potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, na patogênese de doenças cardiovasculares e psiquiátricas. A síntese do NO ocorre através da conversão do aminoácido L-arginina em L-citrulina e NO, pela ação da enzima NO sintase (NOS). Esta tese aborda o papel da via L-arginina-NO em plaquetas de pacientes com TD e sua associação com a função plaquetária e estresse oxidativo. Para análise comportamental da depressão em modelo animal, foi utilizado o modelo de estresse pós-natal de separação única (SMU). Os animais foram divididos em quatro grupos para a realização do estudo: Grupo Controle Sedentário (GCS), Grupo Controle Exercício (GCE), Grupo SMU Sedentário (SMUS) e Grupo SMU Exercício (SMUE). O treinamento físico (TF) dos animais englobou 8 semanas, com duração de 30 minutos e uma velocidade de treinamento estabelecida pelo teste máximo (TE). Para o estudo em humanos, 10 pacientes com TD com score Hamilton: 201, (média de idade: 384anos), foram pareados com 10 indivíduos saudáveis (média de idade: 383anos). Os estudos em humanos e animais foram aprovados pelos Comitês de Ética: 1436 - CEP/HUPE e CEUA/047/2010, respectivamente. Foi mensurado em humanos e em animais: transporte de L-arginina, concentração GMPc, atividade das enzimas NOS e superóxido dismutase (SOD) em plaquetas e cortisol sistêmico. Experimentos realizados somente em humanos: expressão das enzimas NOS, arginase e guanilato ciclase através de Western Blotting. A agregação plaquetária foi induzida por colágeno e foi realizada análise sistêmica de proteína C-reativa, fibrinogênio e L-arginina. Para o tratamento estatístico utilizou-se três testes estatísticos para avaliar as diferenças das curvas de sobrevida: Kaplan-Meier, e os testes de Tarone-Ware e Peto-Prentice. Em humanos, houve uma redução do transporte de L-arginina, da atividade das enzimas NOS e SOD, e da concentração de GMPc em plaquetas, e nas concentrações plasmáticas de L-arginina no grupo com TD em relação ao grupo controle. Foi observado um aumento dos níveis plasmáticos de fibrinogênio no TD. Esses resultados demonstram uma inibição da via L-arginina-NO-GMPc e da enzima anti-oxidante SOD em pacientes com TD sem afetar a função plaquetária. Em relação ao TF, para o modelo animal, foram encontradas alterações iniciais quanto à distância percorrida e tempo de execução do TE entre os grupos controles e o grupos SMUs, apresentando estes últimos menores valores para o TE. Após 8 semanas de TF, verificou-se um maior influxo no transporte de L-arginina para o SMUE em comparação ao grupo SMUS. As diferenças observadas para o tempo e a distância percorrida no TE inicial entre os grupos controle e no modelo de estresse foram revertidas após as 8 semanas de TF, demonstrando o efeito benéfico do exercício físico na capacidade cardiorespiratória em modelos de depressão.

Trimethylsilyl anions: stereospecific deoxygenation of epoxides and trimethylsilyldehalogenation of aryl halides

I. Trimethylsilylpotassium reacts with epoxides to give olefins with inversion of stereochemistry. The reaction appears to proceed via the potassium β-silyl alkoxide (2) formed from the S_N2 attack of the silyl anion on the epoxide. Subsequent stereospecific synelimination of 2 affords the olefin of inverted stereo-chemistry. The reaction is convenient and preparatively useful.

The byproduct of the reaction, potassium trimethylsilanolate (17), effectively cleaves hexamethyldisilane to yield trimethylsilylpotassium. Since the latter reagent is generated and reacted in situ with epoxides, the overall reaction can be carried out with less than one equivalent of potassium methoxide.

II. The reaction of aryl halides with trimethylsilyl anions in HMPT provides good yields of aryltrimethylsilanes, useful synthetic intermediates. The choice of metal cation is unimportant. Chlorides and bromides give high yields of silylated products, while iodides give lower yields, with correspondingly increased amounts of reduced products. Arylammonium and arylphosphonium salts also undergo the reaction.

We have permissive evidence for the reaction proceeding via both aryl radical and aryl anion intermediates.

III. Trimethylsilyl and trimethylstannyl methoxycarbene complexes of chromium and tungsten have been prepared. One of these, (CO)_5WC(OMe)SnMe_3, reacts with norbornene at 80° to afford a new olefin polymer. Efforts to effect the alpha-elimination of the nonmetallic carbene ligands have not yet been successful. Reactions of these carbene complexes with acetone have been investigated.

I. Studies on bacteriophage DNA's and minicircular DNA's in M. lysodeikticus and E. coli 15. II. Flow dichroism of DNA solutions

Part I

Chapter 1.....A physicochemical study of the DNA molecules from the three bacteriophages, N1, N5, and N6, which infect the bacterium, M. lysodeikticus, has been made. The molecular weights, as measured by both electron microscopy and sedimentation velocity, are 23 x 10⁶ for N5 DNA and 31 x 10⁶ for N1 and N6 DNA's. All three DNA's are capable of thermally reversible cyclization. N1 and N6 DNA's have identical or very similar base sequences as judged by membrane filter hybridization and by electron microscope heteroduplex studies. They have identical or similar cohesive ends. These results are in accord with the close biological relation between N1 and N6 phages. N5 DNA is not closely related to N1 or N6 DNA. The denaturation T_m of all three DNA's is the same and corresponds to a (GC) content of 70%. However, the buoyant densities in CsCl of Nl and N6 DNA's are lower than expected, corresponding to predicted GC contents of 64 and 67%. The buoyant densities in Cs₂SO₄ are also somewhat anomalous. The buoyant density anomalies are probably due to the presence of odd bases. However, direct base composition analysis of N1 DNA by anion exchange chromatography confirms a GC content of 70%, and, in the elution system used, no peaks due to odd bases are present.

Chapter 2.....A covalently closed circular DNA form has been observed as an intracellular form during both productive and abortive infection processes in M. lysodeikticus. This species has been isolated by the method of CsC1-ethidium bromide centrifugation and examined with an electron microscope.

Chapter 3.....A minute circular DNA has been discovered as a homogeneous population in M. lysodeikticus. Its length and molecular weight as determined by electron microscopy are 0.445 μ and 0.88 x 10⁶ daltons respectively. There is about one minicircle per bacterium.

Chapter 4.....Several strains of E. coli 15 harbor a prophage. Viral growth can be induced by exposing the host to mitomycin C or to uv irradiation. The coliphage 15 particles from E. coli 15 and E, coli 15 T^- appear as normal phage with head and tail structure; the particles from E. coli 15 TAU are tailless. The complete particles exert a colicinogenic activity on E.coli 15 and 15 T^-, the tailless particles do not. No host for a productive viral infection has been found and the phage may be defective. The properties of the DNA of the virus have been studied, mainly by electron microscopy. After induction but before lysis, a closed circular DNA with a contour length of about 11.9 μ is found in the bacterium; the mature phage DNA is a linear duplex and 7.5% longer than the intracellular circular form. This suggests the hypothesis that the mature phage DNA is terminally repetitious and circularly permuted. The hypothesis was confirmed by observing that denaturation and renaturation of the mature phage DNA produce circular duplexes with two single-stranded branches corresponding to the terminal repetition. The contour length of the mature phage DNA was measured relative to φX RFII DNA and λ DNA; the calculated molecular weight is 27 x 10⁶. The length of the single-stranded terminal repetition was compared to the length of φX 174 DNA under conditions where single-stranded DNA is seen in an extended form in electron micrographs. The length of the terminal repetition is found to be 7.4% of the length of the nonrepetitious part of the coliphage 15 DNA. The number of base pairs in the terminal repetition is variable in different molecules, with a fractional standard deviation of 0.18 of the average number in the terminal repetition. A new phenomenon termed "branch migration" has been discovered in renatured circular molecules; it results in forked branches, with two emerging single strands, at the position of the terminal repetition. The distribution of branch separations between the two terminal repetitions in the population of renatured circular molecules was studied. The observed distribution suggests that there is an excluded volume effect in the renaturation of a population of circularly permuted molecules such that strands with close beginning points preferentially renature with each other. This selective renaturation and the phenomenon of branch migration both affect the distribution of branch separations; the observed distribution does not contradict the hypothesis of a random distribution of beginning points around the chromosome.

Chapter 5....Some physicochemical studies on the minicircular DNA species in E. coli 15 (0.670 μ, 1.47 x 10⁶ daltons) have been made. Electron microscopic observations showed multimeric forms of the minicircle which amount to 5% of total DNA species and also showed presumably replicating forms of the minicircle. A renaturation kinetic study showed that the minicircle is a unique DNA species in its size and base sequence. A study on the minicircle replication has been made under condition in which host DNA synthesis is synchronized. Despite experimental uncertainties involved, it seems that the minicircle replication is random and the number of the minicircles increases continuously throughout a generation of the host, regardless of host DNA synchronization.

Part II

The flow dichroism of dilute DNA solutions (A₂₆₀≈0.1) has been studied in a Couette-type apparatus with the outer cylinder rotating and with the light path parallel to the cylinder axis. Shear gradients in the range of 5-160 sec.^-1 were studied. The DNA samples were whole, "half," and "quarter" molecules of T4 bacteriophage DNA, and linear and circular λb₂b₅c DNA. For the linear molecules, the fractional flow dichroism is a linear function of molecular weight. The dichroism for linear A DNA is about 1.8 that of the circular molecule. For a given DNA, the dichroism is an approximately linear function of shear gradient, but with a slight upward curvature at low values of G, and some trend toward saturation at larger values of G. The fractional dichroism increases as the supporting electrolyte concentration decreases.

I. Electron spin relaxation studies of manganese(II) complexes in acetonitrile. II. Nuclear spin relaxation studies of bromine in tetrabromomanganese(II) in acetonitrile

Magnetic resonance techniques have given us a powerful means for investigating dynamical processes in gases, liquids and solids. Dynamical effects manifest themselves in both resonance line shifts and linewidths, and, accordingly, require detailed analyses to extract desired information. The success of a magnetic resonance experiment depends critically on relaxation mechanisms to maintain thermal equilibrium between spin states. Consequently, there must be an interaction between the excited spin states and their immediate molecular environment which promote changes in spin orientation while excess magnetic energy is coupled into other degrees of freedom by non-radiative processes. This is well known as spin-lattice relaxation. Certain dynamical processes cause fluctuations in the spin state energy levels leading to spin-spin relaxation and, here again, the environment at the molecular level plays a significant role in the magnitude of interaction. Relatively few electron spin relaxation studies of solutions have been conducted and the present work is addressed toward the extension of our knowledge in this area and the retrieval of dynamical information from line shape analyses on a time scale comparable to diffusion controlled phenomena.

Specifically, the electron spin relaxation of three Mn⁺²3d⁵ complexes, Mn(CH₃CN)₆⁺², MnCl₄^-2 in acetonitrile has been studied in considerable detail. The effective spin Hamiltonian constants were carefully evaluated under a wide range of experimental conditions. Resonance widths of these Mn⁺² complexes were studied in the presence of various excess ligand ions and as a function of concentration, viscosity, temperature and frequency (X-band, ~9.5 Ԍ Hz and K-band, ~35 Ԍ Hz).

A number of interesting conclusions were drawn from these studies. For the Et₄NCl-₄^-2 system several relaxation mechanisms leading to resonance broadening were observed. One source appears to arise through spin-orbit interactions caused by modulation of the ligand field resulting from transient distortions of the complex imparted by solvent fluctuations in the immediate surroundings of the paramagnetic ion. An additional spin relaxation was assigned to the formation of ion pairs [Et₄N⁺…MnCl₄^-2] and it was possible to estimate the dissociation constant for this specie in acetonitrile.

The Bu₄NBr-MnBr₄^-2 study was considerably more interesting. As in the former case, solvent fluctuations and ion-pairing of the paramagnetic complex [Bu₄N⁺…MnBr₄^-2] provide significant relaxation for the electronic spin system. Most interesting, without doubt, is the onset of a new relaxation mechanism leading to resonance broadening which is best interpreted as chemical exchange. Thus, assuming that resonance widths were simply governed by electron spin state lifetimes, we were able to extract dynamical information from an interaction in which the initial and final states are the same

MnBr₄^-2 + Br^- = MnBr₄^-2 + Br^-.

The bimolecular rate constants were obtained at six different temperatures and their magnitudes suggested that the exchange is probably diffusion controlled with essentially a zero energy of activation. The most important source of spin relaxation in this system stems directly from dipolar interactions between the manganese 3d⁵ electrons. Moreover, the dipolar broadening is strongly frequency dependent indicating a deviation between the transverse and longitudinal relaxation times. We are led to the conclusion that the 3d⁵ spin states of ion-paired MnBr₄^-2 are significantly correlated so that dynamical processes are also entering the picture. It was possible to estimate the correlation time, ^Td, characterizing this dynamical process.

In Part II we study nuclear magnetic relaxation of bromine ions in the MnBr4-2-Bu4NBr-acetonitrile system. Essentially we monitor the 79Br and 81Br linewidths in response to the [MnBr4-2]/[Br-] ratio with the express purpose of supporting our contention that exchange is occurring between "free" bromine ions in the solvent and bromine in the first coordination sphere of the paramagnetic anion. The complexity of the system elicited a two-part study: (1) the linewidth behavior of Bu4NBr in anhydrous CH3CN in the absence of MnBr4-2 and (2) in the presence of MnBr4-2. It was concluded in study (1) that dynamical association, Bu4NBr k1= Bu4N+ + Br-, was modulating field-gradient interactions at frequencies high enough to provide an estimation of the unimolecular rate constant, k1. A comparison of the two isotopic bromine linewidth-mole fraction results led to the conclusion that quadrupole interactions provided the dominant relaxation mechanism. In study (2) the "residual" bromine linewidths for both 79Br and 81Br are clearly controlled by quadrupole interactions which appear to be modulated by very rapid dynamical processes other than molecular reorientation. We conclude that the "residual" linewidth has its origin in chemical exchange and that bromine nuclei exchange rapidly between a "free" solvated ion and the paramagnetic complex, MnBr4-2.

Studies on the role of histones in the structure and function of chromatin

Studies on the dissociation of histones from chromatin by increasing concentrations of sodium deoxycholate (DOC) have shown that histrone II is removed at lowest concentrations of DOC, while slightly higher concentrations remove histones III and IV. Still higher concentrations remove histone I.

The complete separation of chromatin and ¹⁴C-DOC by sucrose sedimentation indicated that the binding of DOC to chromatin is readily and completely reversible.

The dissociation of histones from chromatin by increasing concentrations of related cholanic acids and some of their conjugated derivatives were studied. The results suggested that the driving force for the interaction between the cholanic acid anion and histones is the lowering of the activity coefficient of the cholanic acid anion which occurs when it is partially removed from solution by interaction with hydrophobic regions of the positively charged histones.

The role of histones in the structure of chromatin has been studied by comparing the effects of selective removal of histones from chromatin by increasing concentrations of DOC with those caused by NaCl (removes histone I at lowest concentrations, while higher concentrations remove histones II, III, and IV). Properties studied included thermal denaturation, sedimentation velocity, flow dichroism, relaxation times of molecules oriented in a flow field, and the irreversible disruption of a 130 S, cross-linked component of sheared chromatin. The data indicated that none of the structural or chemical parameters with which these properties are correlated show a dependence on the presence of one particular histone fraction.

The template activity (ability to prime a 0.2 M KC1 DNA-dependent RNA synthesis system catalyzed by E. coli RNA polymerase) increases from that of native chromatin (approximately 25 per cent of that pure DNA) to that of pure DNA in a fashion which shows a nearly linear relationship to the amount of histone coverage of the template. The precipitability of partially dehistonized chromatin samples in 0.15 M NaCl shows a large dependence on the presence of histone I.

I. The crystal structure of potassium bis(tricyanovinyl)amine. II. Nuclear magnetic resonance studies of alkali halide solutions. III. Elucidation of the intramolecular hydrogen bond in acetylacetone by the deuterium isotope effect on the chemical shift of the bridge hydrogen

Part I

Potassium bis-(tricyanovinyl) amine, K⁺N[C(CN)=C(CN)₂]₂^-, crystallizes in the monoclinic system with the space group Cc and lattice constants, a = 13.346 ± 0.003 Å, c = 8.992 ± 0.003 Å, B = 114.42 ± 0.02°, and Z = 4. Three dimensional intensity data were collected by layers perpendicular to b* and c* axes. The crystal structure was refined by the least squares method with anisotropic temperature factor to an R value of 0.064.

The average carbon-carbon and carbon-nitrogen bond distances in –C-CΞN are 1.441 ± 0.016 Å and 1.146 ± 0.014 Å respectively. The bis-(tricyanovinyl) amine anion is approximately planar. The coordination number of the potassium ion is eight with bond distances from 2.890 Å to 3.408 Å. The bond angle C-N-C of the amine nitrogen is 132.4 ± 1.9°. Among six cyano groups in the molecule, two of them are bent by what appear to be significant amounts (5.0° and 7.2°). The remaining four are linear within the experimental error. The bending can probably be explained by molecular packing forces in the crystals.

Part II

The nuclear magnetic resonance of ⁸¹Br and ¹²⁷I in aqueous solutions were studied. The cation-halide ion interactions were studied by studying the effect of the Li⁺, Na⁺, K⁺, Mg⁺⁺, Cs⁺ upon the line width of the halide ions. The solvent-halide ion interactions were studied by studying the effects of methanol, acetonitrile, and acetone upon the line width of ⁸¹Br and ¹²⁷I in the aqueous solutions. It was found that the viscosity plays a very important role upon the halide ions line width. There is no specific cation-halide ion interaction for those ions such as Mg⁺⁺, Di⁺, Na⁺, and K⁺, whereas the Cs⁺ - halide ion interaction is strong. The effect of organic solvents upon the halide ion line width in aqueous solutions is in the order acetone ˃ acetonitrile ˃ methanol. It is suggested that halide ions do form some stable complex with the solvent molecules and the reason Cs⁺ can replace one of the ligands in the solvent-halide ion complex.

Part III

An unusually large isotope effect on the bridge hydrogen chemical shift of the enol form of pentanedione-2, 4(acetylacetone) and 3-methylpentanedione-2, 4 has been observed. An attempt has been made to interpret this effect. It is suggested from the deuterium isotope effect studies, temperature dependence of the bridge hydrogen chemical shift studies, IR studies in the OH, OD, and C=O stretch regions, and the HMO calculations, that there may probably be two structures for the enol form of acetylacetone. The difference between these two structures arises mainly from the electronic structure of the π-system. The relative population of these two structures at various temperatures for normal acetylacetone and at room temperature for the deuterated acetylacetone were calculated.

I. Efforts toward the synthesis of aliphatic iodonium salts. II. Flourine-19 nuclear magnetic resonance spectroscopy of cyclic and bicyclic systems

The synthesis of iodonium salts of the general formula [C₆H₅IR]⁺X^-, where R is an alkyl group and x- is a stabilizing anion, was attempted. For the choice of R three groups were selected, whose derivatives are known to be sluggish in S_N1 and S_N2 substitutions: cyclopropyl, 7, 7 -dimethyl-1-norbornyl, and 9 -triptycyl. The synthetic routes followed along classical lines which have been exploited in recent years by Beringer and students. Ultimately, the object of the present study was to study the reactions of the above salts with nucleophiles. In none of the three cases, however, was it possible to isolate a stable salt. A thermodynamic argument suggests that this must be due to kinetic instability rather than thermodynamic instability. Only iodocyclopropane and 1-iodoapocamphane formed isolable iododichlorides.

Several methylated 2, 2-difluoronorbornanes were prepared with the intent of correlating fluorine -19 chemical shifts with geometric features in a rigid system. The effect of a methyl group on the shielding of a β -fluorine is dependent upon the dihedral angle; the maximum effect (an upfield shift of the resonance) occurs at 0° and 180°, whereas almost no effect is felt at a dihedral angle of 120°. The effect of a methyl group on a γ -fluorine is to strongly shift the resonance downfield when fluorine and methyl group are in a 1, 3 - diaxial-like relationship. Molecular orbital calculations of fluorine shielding in a variety of molecules were carried out using the formalism developed by Pople; the results are, at best, in modest agreement with experiment.

Estudo das alterações cardiovasculares e metabólicas em modelo experimental de programação metabólica: efeito de extrato da casca de uva Vitis vinífera

Estudos epidemiológicos e experimentais têm sugerido que fatores de risco cardiovasculares podem ser parcialmente atribuídos às influências do ambiente em que vive o indivíduo, e que a nutrição materna influencia na programação de alterações metabólicas e cardiovasculares no indivíduo adulto e que caracterizam a síndrome metabólica (SM). Em contrapartida, estudos prévios de nosso laboratório demonstram que o extrato da casca de uva Vitis labrusca (GSE) possui efeito vasodilatador, antihipertensivo e antioxidante. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do tratamento oral com GSE (200mg/kg/dia), sobre as alterações cardiovasculares e metabólicas e estresse oxidativo observados na prole adulta (fêmea e machos) com 3 e 6 meses, cujas mães foram submetidas a uma dieta rica em gordura (hiperlipídica) durante a lactação. Quatro grupos de ratas foram alimentados com dietas experimentais: controle (7% de gordura); controle + GSE (7% de gordura + GSE), hiperlipídica (24% de gordura); hiperlipídica + GSE (24% de gordura + GSE) durante a lactação. Após o desmame, todos os filhotes passaram a ser alimentados com uma dieta controle e foram sacrificados aos 3 ou 6 meses de idade. A pressão arterial sistólica (PAS) foi medida por pletismografia de cauda e o efeito vasodilatador da acetilcolina (ACh) foi avaliado em leito arterial mesentérico (LAM) perfundido. Foram avaliados o peso corporal, adiposidade (intra-abdominal e gonadal), níveis plasmáticos de colesterol total, triglicerídeos, glicose e insulina, e a resistência à insulina (RI) foi calculada pelo índice de HOMA IR. As expressões do IRS-1, Akt e GLUT-4 foram determinadas em músculo soleus. O dano oxidativo, níveis de nitritos e a atividade das enzimas antioxidantes: superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase foram dosados no plasma e homogenato de LAM. A PAS e tecido adiposo foram aumentados nas proles adultas de ambos os sexos e idades do grupo hiperlipídico e revertidos pelo tratamento com o GSE. A resposta vasodilatadora à ACh em LAM não foi diferente entre os grupos de ambos os sexos, mas foram reduzidas com o envelhecimento. Nas proles fêmeas e machos do grupo hiperlipídico também foram observados o aumento dos níveis de triglicerídeos, de glicose e RI em ambas as idades e foram reduzidos pelo GSE. No grupo hiperlipídico houve redução nas expressões de IRS-1, Akt e GLUT-4 e o GSE reverteu estas expressões. Os níveis plasmáticos de malondialdeído estavam aumentados e os níveis de nitrito diminuídos no grupo hiperlipídico, de ambos os sexos e idades e foram revertidos pelo GSE. As atividades das enzimas antioxidantes no plasma e no mesentério foram reduzidas no grupo hiperlipídico e restauradas pelo GSE. Em conclusão, O GSE parece proteger as proles fêmeas e machos, cujas mães foram expostas a uma dieta hiperlipídica durante a lactação, dos fatores de riscos cardiovasculares, proporcionando uma fonte alternativa nutricional para a prevenção da SM.

Efeitos de diferentes dietas hiperlipídicas na via L-arginina-óxido nítrico e no stress oxidativo em eritrócitos de camundongos C57BL/6

Introdução: o óxido nítrico (NO) é um gás inorgânico com uma meia-vida curta e tem um papel crítico na manutenção da homeostase vascular e fluidez sanguínea. O NO é sintetizado a partir do aminoácido L-arginina por uma família de enzimas NO sintases (NOS). Estudos têm mostrado que eritrócitos expressam NOS endotelial (eNOS) funcional, que serve como uma fonte de NO intraluminal. Além disso, eritrócitos participam da defesa antioxidante removendo os radicais livres e prevenindo o dano oxidativo às membranas biológicas e a destruição do NO. Dietas hiperlípidicas estão associadas a um risco aumentado de doença cardiovacular e síndrome metabólica, mas os exatos mecanismos não estão completamente esclarecidos. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos de diferentes dietas hiperlípidicas na via L-arginina-NO e o estresse oxidativo em eritrócitos de camundongos. Metodologia: camundongos machos C57BL/6 de três meses de idade receberam diferentes dietas por 10 semanas: dieta normolipídica ou dieta hiperlipídica contendo banha de porco (HB), óleo de oliva (HO), óleo de girassol (HG) ou óleo de canola (HC). Foram analisados o transporte de L-arginina mediado pelos transportadores catiônicos y+ e y+L, a atividade da NOS, a expressão da eNOS e da NOS induzível (iNOS), a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD). Resultados: o transporte total de L-arginina estava aumentado no grupo HO em comparação aos controles e aos outros grupos com dieta hiperlipídica. Quando o transporte foi fracionado, o sistema y+ estava mais ativado no grupo HO em relação aos controles e outros grupos que receberam dieta hiperlipídica. O transporte de L-arginina via sistema y+L estava maior nos grupos HO, HG e HC comparados aos grupos controle e HB. Adicionalmente, a atividade basal da NOS e a expressão de eNOS estavam aumentadas em eritrócitos independente do tipo de dieta hiperlípidica insaturada. Observou-se uma maior expressão da iNOS no grupo HO comparado ao controle. Em contraste, o grupo HB apresentou uma inibição da via L-arginina-NO. A análise da peroxidação lipídica, através da formação de TBARS, e da atividade da enzima antioxidante CAT não revelou diferenças entre os grupos, ao contrário do grupo HO, que induziu uma ativação de outra enzima antioxidante, a SOD. Conclusões: o presente estudo proporciona a primeira evidência de que os sistemas y+ e y+L regulam o transporte aumentado de L-arginina em eritrócitos de camundongos do grupo HO. Além disso, todas as dietas hiperlipídicas insaturadas induzem um aumento da atividade basal da NOS associada a uma expressão elevada da eNOS. É possível que diferentes mudanças na composição lipídica da membrana plasmática induzidas pelas dietas possam afetar transportadores e enzimas nos eritrócitos. Além disso, a inibição da via L-arginina-NO no grupo HB pode contribuir para o desenvolvimento da aterosclerose, enquanto dietas hiperlipídicas insaturadas podem ter um efeito protetor via aumento da geração de NO.

Efeitos do tratamento periodontal não-cirúrgico na via L-arginina-óxido nítrico e no estresse oxidativo em plaquetas

Estudos publicados nas duas últimas décadas sugerem um aumento do risco de doença cardiovascular (DCV) em pacientes com periodontite, mas os mecanismos fisiopatológicos dessa associação ainda não estão completamente esclarecidos. Uma vez que foi demonstrado aumento da ativação plaquetária e do estresse oxidativo na periodontite, o objetivo do presente estudo foi investigar a via L-arginina-óxido nítrico (NO)- guanosina monofosfato cíclica (GMPc) e parâmetros de estresse oxidativo em plaquetas de pacientes com periodontite, bem como avaliar o efeito do tratamento periodontal não-cirúrgico nessas variáveis. Um total de 10 pacientes sem periodontite (periodontalmente saudáveis ou com gengivite) e 10 pacientes com periodontite participaram do estudo. A avaliação clínica, laboratorial e experimental foi realizada no início do estudo e 90 dias após realização da terapia periodontal básica (grupo periodontite). A avaliação clínica periodontal incluiu registros de: profundidade de bolsa à sondagem (PBS), nível de inserção (NIC), percentual de placa e percentual de sangramento à sondagem. Os seguintes experimentos foram realizados: influxo de L-arginina; atividade e expressão das enzimas óxido nítrico sintase e da arginase; expressão das enzimas guanilato ciclase solúvel e fosfodiesterase 5; determinação dos níveis intraplaquetários de GMPc; agregação plaquetária; avaliação do estresse oxidativo (atividade oxidante total, atividade das enzimas antioxidantes catalase e da superóxido dismutase - SOD); medição dos níveis de proteína C reativa (CRP) e de fibrinogênio. Os resultados obtidos no início do estudo demonstraram ativação do influxo de L-arginina em plaquetas via sistema y+L nos pacientes com periodontite, bem como concentrações intraplaquetárias de GMPc diminuídas e aumento sistêmico da CRP. Após o tratamento periodontal, observou-se redução do percentual de sítios com PBS ≥ 6 mm, NIC 4-5 mm e NIC ≥ 6 mm, aumento nos níveis de GMPc, para níveis comparáveis aos dos pacientes sem periodontite, acompanhado por uma maior atividade das enzimas antioxidantes SOD e catalase. Os demais parâmetros avaliados não apresentaram alterações significativas tanto pré- quanto pós-tratamento. Esses resultados considerados em conjunto sugerem uma menor biodisponibilidade de NO em plaquetas na periodontite e que o tratamento periodontal não-cirúrgico foi capaz de reverter este quadro por um aumento das defesas antioxidantes. Portanto, alterações na via L-arginina-NO-GMPc e no estresse oxidativo podem levar à disfunção plaquetária, que poderia contribuir para um maior risco de DCV nos pacientes com periodontite.

Auto-ensamblaje de unidades porfirínicas para la obtención de dispositivos supramoleculares

40 p. : il.

Ingestão de suco de uva tinto orgânico melhora a densidade capilar funcional e a hiperemia reativa pós-oclusiva em triatletas

A atividade física intensa está associada com as adaptações biológicas que envolvem a melhora da homeostase da glicose, da capacidade antioxidante e da microcirculação cutânea. A ingestão insuficiente de antioxidantes na dieta pode levar ao estresse oxidativo e disfunção endotelial que afetam a microcirculação. Suco de uva tinto orgânico, uma importante fonte de polifenóis, com reconhecida função antioxidante e, portanto, o seu consumo pode melhorar o estado antioxidante, e assim, o metabolismo da glicose e a função endotelial. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do consumo diário de suco de uva tinto orgânico, sobre a concentração plasmática de ácido úrico, atividade da superóxido dismutase eritrocitária (E-SOD), concentração sérica da insulina, glicemia e HOMA IR-2, além de suas relações com os parâmetros da microcirculação em triatletas. Participaram do estudo 10 triatletas do gênero masculino (28 15 anos). As amostras de sangue foram coletadas antes (basal) e após 20 dias de ingestão de suco de uva tinto orgânico (300mL/dia). Em relação ao valor basal, a insulina sérica (p = 0,02) e o ácido úrico (p = 0,04) aumentaram, enquanto a glicose plasmática (p <0,001) e a E-SOD diminuíram (p = 0,04) após os 20 dias de intervenção. Os parâmetros da microcirculação também foram influenciados pela ingestão de suco de uva tinto orgânico, foi observado redução no tempo necessário para o retorno dos eritrócitos à velocidade de basal após isquemia (TRBCmax) (p = 0,04), aumento da densidade capilar funcional (DCF, p = 0,003) e da velocidade dos eritrócitos após a isquemia (VELmax p <0,001). A redução da glicemia foi determinante direta do aumento da DCF (p = 0,04), enquanto níveis séricos de insulina (p = 0,04) e a redução na atividade da SOD-E (p = 0,04) foram negativamente associados com a redução do TRBCmax. Os resultados do presente estudo sugerem que a ingestão de suco de uva melhora a capacidade antioxidante, a homesostase glicêmica e a microcirculação de triatletas.