Diphenylhexatriene membrane probes DPH and TMA-DPH: A comparative molecular dynamics simulation study

Fluorescence spectroscopy andmicroscopy have been utilized as tools in membrane biophysics for decades now. Because phospholipids are non-fluorescent, the use of extrinsic membrane probes in this context is commonplace. Among the latter, 1,6-diphenylhexatriene (DPH) and its trimethylammonium derivative (TMA-DPH) have been extensively used. It is widely believed that, owing to its additional charged group, TMA-DPH is anchored at the lipid/water interface and reports on a bilayer region that is distinct from that of the hydrophobic DPH. In this study, we employ atomistic MD simulations to characterize the behavior of DPH and TMA-DPH in 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC) and POPC/cholesterol (4:1) bilayers. We show that although the dynamics of TMA-DPH in thesemembranes is noticeably more hindered than that of DPH, the location of the average fluorophore of TMA-DPH is only ~3–4 Å more shallow than that of DPH. The hindrance observed in the translational and rotational motions of TMA-DPH compared to DPH is mainly not due to significant differences in depth, but to the favorable electrostatic interactions of the former with electronegative lipid atoms instead. By revealing detailed insights on the behavior of these two probes, our results are useful both in the interpretation of past work and in the planning of future experiments using themasmembrane reporters.

A água na paisagem natural e antrópica

O crescimento da população gerou a ocupação de grandes áreas da superfície terrestre que provocaram alterações nas paisagens naturais. A apropriação desordenada do território, tendo em conta os espaços urbanos e rurais, trouxe vários impactos negativos ao meio ambiente. As linhas de água são os ecossistemas mais utilizados pelo homem ao longo da história, pela água, pesca, transporte, … e que simultaneamente vai modelando a paisagem pelas alterações do estado físico e modificações nas superfícies por onde corre. O sistema ribeirinho é constituído por vários ecossistemas, relacionados entre si e que são identificados transversalmente. Ao longo do ano é possível identificar, numa linha de água, três níveis: o de cheia durante o escoamento máximo anual no período das chuvas, o médio ao longo do ano e o de estiagem com o escoamento mínimo no pico do verão. Nas margens, a zonagem das espécies ripárias, está relacionada com a altitude, a unidade bioclimática, a distância do “eixo de humidade”, a geomorfologia, o tipo de solos e a matéria orgânica, entre outros fatores. Nas galerias ripícolas do Alentejo são frequentes cinco comunidades vegetais com grande diversidade de espécies, cujas presenças estão relacionadas com os níveis de água ao longo do ano e o tipo de solo: a) Choupais (Populus nigra), em solos sujeitos a prolongados encharcamentos. b) Salgueirais de borrazeiras pretas (Salix atrocinerea), em ribeiras com regime torrencial. c) Amiais (Alnus glutinosa), em solos com toalha freática à superfície. d) Freixiais (Fraxinus angustifolia) em solos húmidos, a comunidade mais comum no Alentejo. A vegetação marginal constitui um sistema elástico importante na proteção mecânica das margens contra o desgaste normal das águas, porque as mantêm seguras, protege o leito, favorece a riqueza piscícola e purifica as águas. Na proteção com sistemas rígidos e impermeáveis, verifica-se um elevado custo e estabilidade ameaçada nos pontos de contacto com as margens naturais, impede a comunicação natural entre a água que corre no leito do rio e a que se desloca em toda a largura do vale, provocando alterações no lençol freático. São vários, os valores associados à paisagem ribeirinha e, a titulo de exemplo, destacam-se: a) Simbólico: o Taj Mahal nas margens do rio Yamuna em Agra – Índia, classificado como Património da Humanidade pela UNESCO (1980) e a ponte Hintze Ribeiro destinada a unir as margens de Entre-os-Rios, em Penafiel e Castelo de Paiva, sobre o rio Douro e que colapsou em 4 de março de 2001, num acidente que provou 59 mortes. b) Histórico: a ponte medieval de San Martín (séc. XIV.) em Toledo – Espanha; o açude e termas romanas do séc. I a IV a.C., na Herdade de Almagrassa (Pisões) – Portugal e a villa romana da Tourega (séc. I a IV) que pertenceu ao senador Julius Maximus (Ivlivs Maximvs), como consta da lapide funerária encontrada na N. Sra. da Tourega (Évora) – Portugal. c) Mítico: a ponte romana em Cangas de Onís com a Cruz de la Victoria no principado de Astúrias – Espanha. d) Cultural: a atividade diária nas margens do rio Kottayam no distrito de Kerala – Índia; um fim de semana na margem do rio Danúbio na cidade de Viena – Aústria; as várzeas de rios goeses: Loutulim (Rio Zuari), Benaulim (represa de Komollam Tollem) e Betul (rio Sal) (Goa) – Índia e várzeas de rios cingaleses (região de Kandy) – Sri Lanka. e) Turístico: o palácio real de verão mandado construir pelo marajá Jagat Singh II (1734-1751) na ilha de Jag Niwas (1,5 ha) no lago Pichola. No fim da década de 60, tornou-se num dos mais famosos hotéis românticos do mundo, o Lake Palace Hotel – Índia e a queda de água de Karpuzkaldiran próximo da cidade de Antalya, cujo acesso é feito por escadas ou de barco – Turquia.

Avaliação da eficiência de remoção do contaminante de origem farmacêutica atenolol pela planta phragmites australis em leitos construídos de macrófitas

O atenolol é um fármaco β-bloqueador normalmente encontrado em águas residuais devido à incapacidade que os processos convencionais de tratamento destas águas têm em removê-lo. Neste trabalho foram utilizados microcosmos de leitos construídos de macrófitas de fluxo sub-superficial utilizando uma matriz de argila expandida (LECA) e plantados com Phragmites australis para avaliar a sua capacidade em remover atenolol das águas residuais. Para a detecção e quantificação do atenolol em soluções aquosas (águas e efluentes) desenvolveu-se e optimizou-se uma metodologia analítica usando separação cromatográfica por HPLC e detecção espectrofotométrica por diode array (HPLC-DAD) ou por ultravioleta visível (HPLC-UV-Vis). Desenvolveu-se também um procedimento de limpeza e concentração de amostra por extracção em fase sólida (SPE), o qual foi utilizado sempre que as concentrações do analito se encontraram abaixo dos limites de quantificação do equipamento. A utilização desta metodologia de HPLC, combinada com uma eficaz pré-concentração por SPE, resultou num método analítico com um limite de quantificação muito reduzido (9 ngmL-1) e elevada reprodutibilidade (RSD<4%). A eficiência de remoção de atenolol pelos sistemas de macrófitas estudados foi de 93% após um tempo de retenção de 4 dias. Foram testados leitos só com LECA e com LECA e plantas para remoção do atenolol. Nos leitos só com LECA, a cinética de remoção foi caracterizada por um rápido passo inicial (uma remoção de aproximadamente 75% após apenas 24 h), o qual é frequentemente atribuído à adsorção na matriz de LECA. A remoção de atenolol nos leitos de LECA continuou a aumentar de forma constante até ao final do ensaio (8 dias), sendo, contudo cerca de 5-10% mais baixo do que o valor observado nos leitos das plantas após os 4 primeiros dias. Para o tempo de retenção de 4 dias a maioria do atenolol é removido pela matriz de LECA, porém um acréscimo de cerca de 12-14% relativamente à eficiência de remoção global pode ser atribuído às plantas (Phragmites australis), o que está de acordo com trabalhos anteriormente publicados. Apesar de ser necessário realizar mais testes utilizando sistemas em larga escala, de modo a conseguir avaliar totalmente o comportamento do atenolol num sistema de leitos construídos de macrófitas, o presente estudo apresenta a possibilidade de aplicar este tipo de sistemas, relativamente baratos, no tratamento de águas residuais contaminadas com atenolol. ABSTRACT: Atenolol is a β-blocker drug commonly found in wastewaters due to the inability of the conventional wastewater treatment processes to remove it. ln this study, subsurface flow constructed wetland microscosm systems have been established with a matrix of light expanded clay aggregates (LECA) and planted with Phragmites australis in order to evaluate their ability to remove atenolol from wastewater. For the detection and quantification of atenolol in aqueous solutions (water and wastewater), an adequate analytical methodology was developed and optimized using chromatographic separation by HPLC and diode array (DAD) or UV-Vis spectrophotometric detection. A sample clean-up and preconcentration procedure by solid phase extraction (SPE) was also developed for use whenever the concentration levels of the analyte were below the instrument's limit of quantification. Combined with an efficient SPE concentration step, the use of HPLC yielded an analytical method for atenolol quantification with very low LOQ (9 ngmL-1) and high reproducibility (RSD< 4%). Overall atenolol removal efficiency of 93% was achieved after a retention time of only 4 days with the microcosm systems planted with Phragmites australis. The removal kinetics was characterized by an initial fast step (removal of about 75% after just 24h) which is mainly attributable to adsorption on the LECA matrix. Atenolol removal in LECA beds continues to increase in a steady pace up to the end of the assay (8 days) being nevertheless about 5-l 0% lower than those observed in the planted beds after the first 4 days. For the retention time of 4 days most of the atenolol is removed by the LECA matrix but an additional 12-14% to the overall removal efficiency can be attributed to the Phragmites plants, which comes in agreement with other published reports. Despite the fact that further tests using larger­ scale systems are required to fully evaluate the atenolol behavior in a constructed wetland system, this study points out to the possible application of these low-cost wastewater systems to treat atenolol contaminated wastewater.

Diphenylhexatriene membrane probes DPH and TMA-DPH: A comparative molecular dynamics simulation study

Fluorescence spectroscopy andmicroscopy have been utilized as tools in membrane biophysics for decades now. Because phospholipids are non-fluorescent, the use of extrinsic membrane probes in this context is commonplace. Among the latter, 1,6-diphenylhexatriene (DPH) and its trimethylammonium derivative (TMA-DPH) have been extensively used. It is widely believed that, owing to its additional charged group, TMA-DPH is anchored at the lipid/water interface and reports on a bilayer region that is distinct from that of the hydrophobic DPH. In this study, we employ atomistic MD simulations to characterize the behavior of DPH and TMA-DPH in 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC) and POPC/cholesterol (4:1) bilayers. We show that although the dynamics of TMA-DPH in thesemembranes is noticeably more hindered than that of DPH, the location of the average fluorophore of TMA-DPH is only ~3–4 Å more shallow than that of DPH. The hindrance observed in the translational and rotational motions of TMA-DPH compared to DPH is mainly not due to significant differences in depth, but to the favorable electrostatic interactions of the former with electronegative lipid atoms instead. By revealing detailed insights on the behavior of these two probes, our results are useful both in the interpretation of past work and in the planning of future experiments using themasmembrane reporters.

O engenheiro Adriano Monteiro e a utilização do ferro na reconversão e refuncionalização de espaços em Évora: o caso do Palácio D. Manuel e dos Paços do Concelho

Resumo A partir da segunda metade do século XIX e XX assistiu-se à introdução de novos materiais, como o ferro fundido, o aço e o vidro, na remodelação ou construção de edifícios que procuravam dar resposta às novas necessidades de gestão urbana e de criação de espaços de lazer e sociabilidade. Nestas intervenções, que ficaram marcadas pela arquitectura do ferro, os engenheiros, grupo profissional detentor de competências técnicas que os habilitavam a trabalhar com estes materiais, tiveram um papel determinante. Na cidade de Évora a ligação entre a utilização de novos materiais e os engenheiros, é visível no papel que o Engenheiro Adriano Monteiro teve na reconversão do Palácio D. Manuel e na remodelação do edifício dos Paços do Concelho. Palavras-chave: Engenheiro, Arquitectura do Ferro, Évora, Palácio D. Manuel, Paços do Concelho Abstract From the second half of the nineteenth century onwards, there was the introduction of new materials, such as cast iron, steel and glass, in the remodeling or in the construction of buildings that sought to satisfy the new needs of urban management and the creation of leisure spaces and sociability. In these interventions that were marked by the iron architecture, the engineers, a professional group with technical skills that enabled them to work with these materials, played a decisive role. In the city of Évora this link between the utilization of new materials and engineers, is visible in the role that engineer Adriano Monteiro had in the conversion of the D. Manuel Palace and in the remodeling of the Town Hall building. Keywords: Engineers, Iron Architecture, Évora, D. Manuel Palace, City Hall

Lo studio del microclima indoor per la conservazione preventiva del Patrimonio storico artistico e culturale

La conservazione preventiva degli edifici storici e dei beni custoditi al loro interno rappresenta una sfida ad oggi condivisa a livello internazionale. Tale conservazione dipende da numerose variabili, tra le quali il microclima indoor gioca un ruolo decisivo. Il fine di questa tesi è verificare come lo studio del microclima indoor, supportato dalla simulazione virtuale e dalla conoscenza storica delle evoluzioni dell’edificio stesso (legate a modifiche impiantistiche; architettoniche; d’uso; ecc., nel corso degli anni), costituiscano una base conoscitiva fondamentale, da cui architetti e restauratori possono partire per definire strategie specifiche, volte alla conservazione preventiva del Patrimonio. Per fare questo, l’autore presenta le indagini svolte per tre casi-studio: la Sala 33 della Reggia di Venaria Reale, in provincia di Torino, Italia; la Biblioteca Generale Storica dell’Università di Salamanca, in Spagna; il Portico della Gloria, nartece della Cattedrale di Santiago de Compostela, in Spagna. La metodologia definita e adottata per l’analisi e l’interpretazione dei dati di ciascun caso-studio ha previsto la comprensione e la messa in relazione tra: scelte costruttive; vicende evolutive delle singole architetture; fattori che ne determinano il microclima, letti (o ipotizzati) nelle relative modifiche diacroniche; degrado delle architetture e dei beni che sono custoditi in esse. Infine, uno degli esiti più innovativi della ricerca è stata la definizione di due indici di rischio: sono stati infatti definiti due nuovi indici (Heritage Microclimate Risk -HMR- e Predicted Risk of Damage -PRD-) legati al microclima degli edifici che ospitano beni e manufatti che costituiscono il patrimonio storico artistico e culturale. Tali indici sono stati definiti tenendo conto di tutte le variabili da cui il microclima dipende e dei fattori che ne determinano l’evolversi nel tempo e nello spazio.