Mejoramiento de insecticidas de banda verde por incorporación en ciclodextrinas, co-cristales y niosomas

La aplicación de agroquímicos para proteger granos y vegetales es una parte importante de los procedimientos corrientes en el manejo integrado de plagas ya que 20- 40% de la producción mundial potencial se pierde cada año por plagas, malezas y enfermedades. La necesidad de modificar la naturaleza química de los pesticidas para hacerlos más amigables con el ambiente llevó al desarrollo de un gran número de pesticidas clasificados como de banda verde, menos tóxicos, menos contaminantes y más selectivos que los tradicionales. Entre ellos se incluyen los insecticidas reguladores de crecimiento (IGR) seleccionados para este proyecto. Sin embargo, como compuestos orgánicos, tienen baja solubilidad acuosa lo que usualmente requiere de la formulación para su uso agrícola con otros vehículos como aceites o solventes que son contaminantes. Las regulaciones internacionales son cada vez mas estrictas en cuanto al uso de pesticidas por lo que es muy importante el desarrollo de tecnologías apropiadas para la utilización de compuestos de banda verde en los cultivos de la región. Nuestra propuesta se enfoca en generar formas alternativas (‘paquetes moleculares’ multi-componentes) de estos IGR que tengan mayor solubilidad acuosa que los compuestos no tratados, posibilitando su formulación en medio acuoso ambientalmente amigable. Las rutas elegidas comprenden la inclusión de los IGR dentro de sistemas nanoestructurados como la cavidad de ciclodextrinas (CDs), su incorporación en co-cristales y el encapsulado en niosomas. Las CDs son moléculas cíclicas biodegradables y no-tóxicas, formadas por unidades de glucosa. Los niosomas son vesículas microscópicas con un corazón acuoso encerrado por una membrana de surfactantes no iónicos que forman estructuras bicapa cerradas. Los co-cristales resultan de la interacción entre un compuesto y un co-formador con una estructura complementaria con el primero que permite la formación de enlaces puente H entre ambos. Los tres procesos involucran interacciones ‘suaves’ entre el IGR y la otra especie, dejando intacta la integridad biológica del insecticida. Se espera así obtener una diversidad de sistemas para diferentes opciones de formulación. Se eligieron IGR derivados de benzoilfenilurea (BPU), dibenzoilhidracinas (DBH) e isopreno, clasificados como clase U (unlikely to present acute hazard in normal use) por la OMS que tienen relativamente baja toxicidad para humanos y otros mamíferos, alta selectividad para insectos y muy poca solubilidad acuosa. Luego del aislamiento de las nuevas construcciones moleculares, se establecerán los efectos sobre las propiedades fisicoquímicas de los IGR. Se efectuarán estudios en estado sólido y en solución. Los complejos sólidos en CDs preparados por distintos métodos se examinarán por FTIR y RMN en estado sólido, microscopía FTIR, difracción de Rayos X de polvo y monocristales, TGA, DSC y microscopía ‘hot stage’. Por RMN, dicroísmo circular inducido y titulación calorimétrica isotérmica se estudiarán aspectos termodinámicos y estructurales de la inclusión en solución. El efecto sobre la solubilidad y estabilidad química de los IGR se investigará midiendo, respectivamente, las velocidades de disolución de los complejos y las velocidades de degradación de los IGR en presencia y ausencia de CDs. Para la obtención de co-cristales se usarán moléculas co-formadoras ‘GRAS’ (generally regarded as safe) elegidas en base a la complementariedad de sus grupos funcionales capaces de formar enlaces de H con los de los IGR. Las medidas de los puntos de fusión y velocidad de disolución son parámetros importantes para determinar su eventual utilidad. Los niosomas se prepararán en presencia de los IGR por distintas técnicas usando los surfactantes no iónicos y no tóxicos Tween 20 y 80, Span 20 y 80 y Brij-35. Se analizarán el tamaño y morfología de los agregados por microscopía de transmisión electrónica y se determinará la estabilidad en el tiempo de los niosomas por UV-vis.

Sistemas supramoleculares autoensamblados con proyección a la Química Sustentable y sus aplicaciones en síntesis y reacciones de transferencia de electrones.

Este proyecto combina una serie de líneas de trabajo que, en esencia, estudian interacciones moleculares débiles y propiedades fisicoquímicas de diversos solutos en distintos medios. En todos los casos se procura comprender los factores que determinan la interacción de un soluto con su medio ya sea homogéneo o heterogéneo y aplicar estos conocimientos a diversos procesos, fundamentalmente en medios supramoleculares auto-organizados. Los medios supramoleculares que se estudian son: micelas inversas con agua u otros solventes polares sustitutos confinados en su corazón polar y vesículas. En este proyecto se desarrollan métodos que optimizan la detección de diferentes tipos de interacciones no-covalentes con distintas moléculas pruebas en los diferentes medios y, a partir de esto obtener aplicaciones diversas. Se trata de comprender los factores que determinan la solubilización, ubicación y/o reactividad de las moléculas pruebas en diferentes sitios del medio supramolecular y de esta manera obtener información acerca de las diferentes interacciones específicas en cada sitio del sistema supramolecular, lo cual es fundamental para el reconocimiento molecular ("inteligencia"). En definitiva estos estudios están orientados a: i) entender la adaptabilidad de nuevos sistemas supramoleculares para utilizar los resultados en el diseño de métodos de síntesis, electrosíntesis y catálisis dentro de los principios de la química sostenible o química verde y en la prevención a problemas de impacto ambiental tal como la remediación de aguas contaminadas por hidrocarburos y la degradación de pesticidas utilizando estrategias no convencionales; ii) la comprensión de fenómenos de transferencia de carga en sistemas auto-organizados y membranas biológicas; iii) el desarrollo de nuevos métodos de detección electroquímicos para compuestos de interés biológico, en medicina, alimentos y farmacología. También, dentro de los objetivos hay una componente muy fuerte de formación de recursos humanos como se aprecia en el número de becarios ya incorporados y a incorporar. La integración de estos conocimientos multidisciplinarios crea un ámbito sumamente beneficioso para la formación de doctorandos tan necesarios para el país ya que tendrán la oportunidad de participar en temas de investigación variados, relacionados con disciplinas diferentes, lo que sin duda será un valor añadido en su formación.

(Bio)funcionalização de superfícies nanoestruturadas para eletrocatálise e desenvolvimento de biossensores eletroquímicos e óticos

Tese de doutoramento, Química (Química Física), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Efeito do ácido ascórbico sobre a espermatogênese de camundongos com distrofia muscular de Duchenne

The objective was to evaluate spermatogenesis alterations caused by DMD and the effect of the treatment using ascorbic acid in preventing those injuries. Twenty four mice were used, 12 from the C57BL/10 lineage (non-dystrophic) and 12 from the C57BL/10Mdx (dystrophic). The sample was divided in six groups containing 4 animals each, as: C30 = 30 days control; D30 = Dystrophic with 30 days; C60 = 60 days control; D60 = Distrophic with 60 days; CS60 = 60 days control supplemented with ascorbic acid and DS60 = Dystrophic with 60 days supplemented with ascorbic acid. The ascorbic acid supplementation was given in the water, 0,005 mg/day. After euthanasia, the testicles (right and left) were collected, weighted and cross sectioned. The material was fixed in the Karnovsky solution for 24 hours, included in resin for histological studies (morphological and morphometric analyzes) submitted to ultrastructural analysis and immunohistochemistry for caspase-3. There was a significant increase in the tunica propria percentage in D30 compared to C30 and D60. The ultrastructural analysis showed mitochondrial apoptosis evidence of Sertoli cells that can reduce sperm efficiency in CS60 and DS60. A higher volume density of apoptotic cells postivas to Caspase-3 in C30 and D30 versus DS60 compared to CS60. There was severe hypertrophy of the Leydig cells between D30 and D60. However, with supplementation was observed reversal of this change in DS60. The ultrastructure of Leydig cells to early presence of lipid vesicles was observed in the group pre-pubertal dystrophic (D30). Thus, the DMD affect the organization of the seminiferous tubules and intertubule, however, the ascorbic acid supplementation used for the treatment of DMD has been just enough to reduce the hypertrophy of the Leydig cells.

Tratamiento endoscópicamente asistido de la sinostosis sagital precoz (escafocefalia)

La sinostosis sagital precoz o escafocefalia es la forma más frecuente de craneosinostosis. Se produce por el cierre prematuro de la sutura sagital lo que da lugar a un cráneo alargado en su diámetro anteroposterior. El término escafocefalia fue acuñado por Baer en 1860, y significa cabeza en forma de quilla o bote (gr. σκαφοζ, barco), lo que describe a la perfección las deformidades presentes en estos pacientes: una cabeza alargada en su diámetro anteroposterior, con estrechamiento del diámetro biparietal y abombamientos compensadores frontales y occipitales. Su incidencia se calcula en torno a uno de cada 2000 a 3000 recién nacidos vivos con una proporción de 3,5 a 1 entre varones y mujeres. Aproximadamente el 72 % de los casos son de tipo esporádico aunque se ha observado agregación familiar en un 6% de los pacientes afectados. Se acepta que la causa de las craneosinostosis simples es multifactorial, con un origen heterogéneo desde el punto de vista etiológico y distintos procesos fisiopatológicos que pueden confluir en su desarrollo. Se postula que las craneosinostosis no sindrómicas tienen un componente genético, con interacciones entre genes y factores ambientales que aún no se conocen en su totalidad. Junto a factores mecánicos (como la restricción del movimiento fetal, compresiones por gestaciones múltiples, anomalías anatómicas uterinas...), se reconocen causas relacionadas con trastornos en la hidrodinámica del LCR (mielomeningocele, derivaciones ventriculoperitoneales en el tratamiento de la hidrocefalia), teratógenos o malformaciones del SNC que limitan la expansión de las vesículas telencefálicas (holoprosencefalia, microcefalia...)...

Novas estratégias para entender o sistema de influxo de antibióticos e a resistência antimicrobiana a nível molecular

As fluoroquinolonas são antibióticos que têm um largo espectro de ação contra bactérias, especialmente Gram-negativas. O seu mecanismo de ação assenta na inibição de enzimas responsáveis pela replicação do DNA. Porém, devido ao seu uso indevido, o surgimento de resistência bacteriana a estes antibióticos tem-se tornado um grave problema de saúde pública. Uma vez que os seus alvos de ação se situam no meio intracelular, a redução da permeabilidade da membrana externa de bactérias Gram-negativas constitui um dos mecanismos de resistência mais conhecidos. Esta redução é associada à baixa expressão ou mutações em porinas necessárias para permitir o seu transporte, mais concretamente, da OmpF. Estudos prévios demonstraram que a coordenação de fluoroquinolonas com iões metálicos divalentes e 1,10-fenantrolina (genericamente designados metaloantibióticos) são potenciais candidatos como alternativa às fluoroquinolonas convencionais. Estes metaloantibióticos exibem um efeito antimicrobiano comparável ou superior à fluoroquinolona na forma livre, mas parecem ter uma via de translocação diferente, independente de porinas. Estas diferenças no mecanismo de captura podem ser fundamentais para contornar a resistência bacteriana. De forma a compreender o papel dos lípidos no mecanismo de entrada dos metaloantibióticos, estudou-se a interação e localização dos metaloantibióticos da Ciprofloxacina (2ª geração), da Levofloxacina (3ª geração) e Moxifloxacina (4ª geração) com um modelo de membranas de Escherichia coli desprovido de porinas. Estes estudos foram realizados através de técnicas de espectroscopia de fluorescência, por medições em modo estacionário e resolvida no tempo. Os coeficientes de partição determinados demonstraram uma interação mais elevada dos metaloantibióticos relativamente às respetivas fluoroquinolonas na forma livre, um facto que está diretamente relacionado com as espécies existentes em solução a pH fisiológico. Os estudos de localização mostraram que estes metaloantibióticos devem estar inseridos na membrana bacteriana, confirmando a sua entrada independente de porinas. Este mecanismo de entrada, pela via hidrofóbica, é potenciado por interações eletrostáticas entre as espécies catiónicas de metaloantibiótico que existem a pH 7,4 e os grupos carregados negativamente dos fosfolípidos da membrana. Desta forma, os resultados obtidos neste estudo sugerem que a via de entrada dos metaloantibióticos e das respetivas fluoroquinolonas deve ser diferente. Os metaloantibióticos são candidatos adequados para a realização de mais testes laboratoriais e uma alternativa promissora para substituir as fluoroquinolonas convencionais, uma vez que parecem ultrapassar um dos principais mecanismos de resistência bacteriana a esta classe de antibióticos.

Aplicação de porfirinas como fotossensibilizadores para a inativação fotodinâmica de microrganismos da cavidade oral

A cavidade oral é um habitat favorável ao desenvolvimento de microrganismos, alguns dos quais podem causar doenças, sendo Enterococcus faecalis uma bactéria frequentemente encontrada em biofilmes instalados em diferentes nichos da cavidade oral. Este trabalho teve como objetivo testar a aplicabilidade da inativação fotodinâmica (PDI), usando porfirinas como fotossensibilizadores, como estratégia de controlo de biofilmes da cavidade oral, tomando E. faecalis como microrganismo modelo. Como fotossensibilizadores, foram testadas as porfirinas catiónicas Tetra-Py+-Me, Tri-Py+-Me-PF, PCat 2, PCat 3, PCat 4 e o corante azul de toluidina O (TBO), incluído como fotossensibilizador de referência. Os biofilmes de E. faecalis foram irradiados com luz branca (270 J.cm-2) a uma intensidade de 150 mW.cm-2, na presença de até 50 µM de porfirina ou até 20 µM de TBO. A cinética de inativação foi caracterizada pela variação da concentração de células viáveis ao longo da experiência. Foi também testada a inativação de células na forma livre, em condições equivalentes. Os biofilmes de E. faecalis mostraram-se muito resistentes à PDI com qualquer dos PS testados, não tendo sido conseguidos fatores de inativação superiores a 2 log com a concentração máxima de PS (50 µM) e a dose máxima de luz (270 J.cm-2). Na forma livre as células foram inativadas até ao limite de quantificação com concentrações de PS de 0,5 µM e doses de luz até 108 J.cm-2, com uma intensidade de 10 mW.cm-2. No entanto, a eficiência de ligação dos PS às células livres não foi maior do que aos biofilmes. Embora os fatores de inativação obtidos não permitam ainda considerar que a PDI com os compostos testados seja uma abordagem antimicrobiana eficiente contra biofilmes de E. faecalis, o facto de se confirmar uma relação entre as propriedades químicas e físicas do PS e a sua eficiência, bem como os resultados muito promissores obtidos com uma das famílias de porfirinas testadas apenas em células livres, justifica a prossecução do desenvolvimento de novos PS para o controle de biofilmes bacterianos na cavidade oral.

Evaluación del efecto de la intoxicación aguda por Karwinskia humboldtiana en el páncreas de la rata Wistar

Propósito y método del estudio: Cuando se ingieren grandes cantidades de fruto de Karwinskia humboldtiana se produce una intoxicación aguda, que ocasiona daño en múltiples órganos, falla respiratoria y muerte en pocos días. En la intoxicación accidental y experimental con este fruto, se ha reportado daño histológico en pulmones, hígado y riñones. Se sabe que el daño histológico a estos órganos, además de la falla multiorgánica, son situaciones comunes cuando existe daño pancreático, sin embargo, hasta la fecha, el páncreas no ha sido estudiado en esta intoxicación. En este trabajo examinamos el efecto que ocasiona la intoxicación aguda con el fruto de Karwinskia humboldtiana en el páncreas en la rata Wistar. Contribuciones y conclusiones: En este trabajo se encontró daño progresivo confinado a la porción exocrina del páncreas, iniciando con reducción en el tamaño de los acinos pancreáticos, así como del número de gránulos de zimógeno, presencia de vesículas de apariencia autofágica y apoptosis, seguidos de edema, infiltrado inflamatorio, necrosis y pérdida completa de la arquitectura acinar. Cabe señalar que la morfología de los islotes de Langerhans se mantuvo conservada en todos los tiempos evaluados en este trabajo. Mediante las técnicas Western Blot e inmunofluorescencia, analizamos la expresión y localización de proteínas implicadas en la autofagia (LC3-I y LC3-II) y en la apoptosis (caspasa-3). Observamos que las proteínas LC3-I y LC3-II se encuentran expresadas en todos los tiempos experimentales, mientras que la proteína caspasa-3 se expresó únicamente a las 48 h de la intoxicación con Karwinskia humboldtiana. Mediante ensayos de histoquímica enzimática para la citocromo oxidasa c, comprobamos que desde las 24 h de intoxicación, existen cambios en la forma, tamaño y localización de las mitocondrias, organelos implicados en la muerte celular. Asimismo, realizamos la evaluación de la función pancreática mediante la determinación de la actividad de la amilasa sérica, sin encontrar diferencia significativa entre los grupos estudiados. Todos estos datos indican que el daño inducido por una dosis alta de fruto de Karwinskia humboldtiana en la rata Wistar, es consistente con una pancreatitis aguda necrotizante que afecta exclusivamente el páncreas exocrino. Este modelo de pancreatitis puede ser útil para el estudio de los mecanismos celulares y moleculares implicados en este padecimiento, así como para el ensayo de posibles tratamientos para esta y otras enfermedades pancreáticas.

Modelling early transitions toward autonomous protocells.

252 p.

Poli-líquidos iônicos e complexos solúveis de Eu3+ e Tb3+ : bioimageamento celular seletivo

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015.

Ultramorphology and histochemistry of fat body cells from last Instar larval of the Pachycondyla (=Neoponera) villosa (Fabricius) (Formicidae: Ponerinae)

As células do corpo gorduroso de Pachycondyla (=Neoponera) villosa distribuem-se como uma única camada entre a cutícula e o trato digestivo, formando um conjunto de células agrupadas e recobertas por uma fina membrana. Não foram identificados tipos celulares distintos por meio da ultramorfologia, porém a histologia revelou três tipos celulares distintos: os trofócitos, mais abundantes, as células de urato, distribuídas por entre os trofócitos, e os enócitos, menos abundantes que os demais. Os enócitos são comumente observados próximos da cutícula. Histoquimicamente, os trofócitos apresentaram reação positiva para proteínas básicas no núcleo e no citoplasma e reação fortemente positiva nos grânulos citoplasmáticos. O teste para carboidratos foi fortemente positivo em todo o citoplasma, enquanto para os lipídeos observou-se reação positiva nas vesículas citoplasmáticas. em relação às células de urato, estas apresentaram reação positiva para proteínas básicas no núcleo e citoplasma, por entre as vesículas. Essas células não apresentaram reação para o teste de PAS e Sudan Black B. Quanto aos enócitos, estes apresentaram citoplasma fracamente positivo ao PAS e fortemente positivo ao Sudan Black B e para o azul de bromofenol.