Functional interaction of diphenols with polyphenol oxidase - Molecular determinants of substrate/inhibitor specificity SO FEBS JOURNAL

Polyphenol oxidase (PPO) catalyzes the oxidation of o-diphenols to their respective quinones. The quinones autopolymerize to form dark pigments, an undesired effect. PPO is therefore the target for the development of antibrowning and antimelanization agents. A series of phenolic compounds experimentally evaluated for their binding affinity and inhibition constants were computationally docked to the active site of catechol oxidase. Docking studies suggested two distinct modes of binding, dividing the docked ligands into two groups. Remarkably, the first group corresponds to ligands determined to be substrates and the second group corresponds to reversible inhibitors. Analyses of the complexes provide structural explanations for correlating subtle changes in the position and nature of the substitutions on o-diphenols to their functional properties as substrates and inhibitors. Higher reaction rates and binding are reckoned by additional interactions of the substrates with key residues that line the hydrophobic cavity. The docking results suggest that inhibition of oxidation stems from an interaction between the aromatic carboxylic acid group and the apical His 109 of the four coordinates of the trigonal pyramidal coordination polyhedron of CuA. The spatial orientation of the hydroxyl in relation to the carboxylic group either allows a perfect fit in the substrate cavity, leading to inhibition, or because of a steric clash flips the molecule vertically, facilitating oxidation. This is the first study to explain, at the molecular level, the determinants Of substrate and inhibitor specificity of a catechol oxidase, thereby providing a platform for the design of selective inhibitors useful to both the food and pharmaceutical industries.

Drug-drug co-crystals: Temperature-dependent proton mobility in the molecular complex of isoniazid with 4-aminosalicylic acid

Two drug-drug co-crystals of the anti-tuberculosis drugs isoniazid (INH), pyrazinamide (PYR) and 4-aminosalicylic acid (PAS) are reported. The first is the 1 : 1 molecular complex of INH and PAS. The second is the monohydrate of the 1 : 1 complex of PYR and PAS. The crystal structures of both co-crystals are characterized by a number of hydrogen bonded synthons. Hydrogen bonding of the COOH center dot center dot center dot N-pyridine type is found in both cases. In the INH : PAS co-crystal, there are two symmetry independent COOH center dot center dot center dot center dot N-pyridine hydrogen bonds. In one of these, the H-atom is located on the carboxylic group and is indicative of a co-crystal. In the second case, partial proton transfer occurs across the hydrogen bond, and the extent of proton transfer depends on the temperature. This is more indicative of a salt. Drug-drug co-crystals may have some bearing in the treatment of tuberculosis.

Detection of glycated hemoglobin using 3-Aminophenylboronic acid modified graphene oxide

This paper presents the chemical synthesis of 3-Aminophenylboronic acid (APBA) modified graphene oxide (GO) and its application to the electrochemical detection of glycated hemoglobin (GHb). The compound (GO-APBA) was synthesized by forming an amide linkage between the amino group (-NH2) of APBA and the carboxylic group (-COOH) of GO. The compound was characterized using IR spectroscopy. Detection of GHb was carried out using Electrochemical Impedance Spectroscopic (EIS) measurements with GO-APBA modified glassy carbon electrode as the working electrode.

Estimating successive pK(a) values of polyprotic acids from ab initio molecular dynamics using metadynamics: the dissociation of phthalic acid and its isomers

Estimation of the dissociation constant, or pK(a), of weak acids continues to be a central goal in theoretical chemistry. Here we show that ab initio Car-Parrinello molecular dynamics simulations in conjunction with metadynamics calculations of the free energy profile of the dissociation reaction can provide reasonable estimates of the successive pK(a) values of polyprotic acids. We use the distance-dependent coordination number of the protons bound to the hydroxyl oxygen of the carboxylic group as the collective variable to explore the free energy profile of the dissociation process. Water molecules, sufficient to complete three hydration shells surrounding the acid molecule, were included explicitly in the computation procedure. Two distinct minima corresponding to the dissociated and un-dissociated states of the acid are observed and the difference in their free energy values provides the estimate for pK(a), the acid dissociation constant. We show that the method predicts the pK(a) value of benzoic acid in good agreement with experiment and then show using phthalic acid (benzene dicarboxylic acid) as a test system that both the first and second pK(a) values as well, as the subtle difference in their values for different isomers can be predicted in reasonable agreement with experimental data.

Mannose-Escherichia coli interaction in the presence of metal cations studied in vitro by colorimetric polydiacetylene/glycolipid liposomes

Supramolecular assemblies of liposomes (vesicles) made of diacetylenic lipids and synthetic mannoside derivative glycolipid receptors were successfully used to mimic the molecular recognition occurring between mannose and Escherichia coli. This specific molecular recognition was translated into visible blue-to-red color transition (biochromism) of the polymerized liposomes, readily quantified by UV-visible spectroscopy. Some transition metal cations (Cd2+, Ag+, Cu2+, Fe3+, Zn2+ and Ni2+) and alkali earth metal cations (Ca2+, Mg2+ and Ba2+) were introduced into the system to analyze their effects on specific biochromism. Results showed that the presence of Cd2+, Ag+, Ca2+, Mg2+ and Ba2+ enhanced biochromisin. A possible enhancement mechanism was proposed in the process of bacterial adhesion to host cells. However, Cu2+, Fe3+, Zn2+ and Ni2+ exhibited inhibitory effects that cooperated with diacetylene lipid with a carboxylic group and increased the rigidity of the liposomal outer leaflet, blocking changes in the side chain conformation and electrical structure of polydiacetylene polymer during biochromism.

Polyimides derived from mellophanic dianhydride

The synthesis of mellophanic dianhydride (MPDA), an isomer of pyromellitic dianhydride (PMDA), was studied. A trend of forming cyclic oligomers in the reactions of MPDA with 4,4'-oxydianiline (ODA) or 4,4'-methylenedianiline (MDA) in DMAC was found. The cyclic dimer from MPDA/MDA was isolated and fully characterized, including an X-ray crystallographic analysis. The reactions of MPDA with aromatic diamines were found much more complicated than those of PMDA. A model study was performed to clarify the reactions. Several byproducts were isolated and characterized, so that, in an usual two-step process to prepare polyimides, imide, amide linkage, and carboxylic group may be involved in the polymer structure. The water, either existing in solvent or being generated during the imidization, is the main reason for the side reactions. The properties of some polyimides derived from MPDA and diamines were tested and compared with those of the isomeric polyimides derived from PMDA.

Gas separation properties of aromatic polyetherimides from 1,4-bis(3,4-dicarboxyphenoxy)benzene dianhydride and 3,5-diaminobenzic acid or its esters

The gas transport properties of a series polyetherimides, which were prepared from 1,4-bis(3,4-dicarboxyphenoxy)benzene dianhydride (HQDPA) with 1,3-phenylenediamine or 3,5-diaminobenzic acid (DBA) or its esters are reported. The effects of carboxylic group (-COOH) and carboxylic ether groups (-COOR), at five positions of 1,3-phenylenediamine moiety, on H-2, CO2, O-2, and N-2 permeability, diffusivity, and solubility of the polyetherimides were investigated. The gas permeability, diffusion, and solubility coefficients of the polyetherimides containing COOR are bigger than those of HQDPA-PDA, but the ideal separation factors and ideal diffusivity selectivity factors are much smaller than that of HQDPA-PDA because COOR decreases chain segmental packing efficiency and increases chain segmental mobility. The permeability coefficients of HQDPA-DBA to H-2, CO2, and O-2 are bigger than those of HQDPA-PDA; the ideal separation factors for gas pairs H-2/N-2, CO2/N-2, and O-2/N-2 are also much bigger than those of HQDPA-PDA. Both the diffusion coefficients of CO2 and O-2 and the ideal diffusivity selectivity factors for CO2/N-2 and O-2/N-2 are bigger than those of HQDPA-PDA because COOH decreases both chain segmental packing efficiency and chain segmental mobility. The copolyimides, which were prepared from 3,5-diaminobenzic acid and 3,5-diaminobenzic esters, have both high permeability and high permselectivity. (C) 1997 John Wiley & Sons, Inc.

Síntese e potenciais aplicações de novas porfirinas β-funcionalizadas

Neste trabalho é descrita a síntese de novos derivados porfirínicos com potencial aplicação em terapia fotodinâmica (PDT) e como quimiossensores para o reconhecimento molecular de catiões metálicos. Os novos compostos foram preparados usando como “template” 2-formil-5,10,15,20-tetrafenilporfirina através de diferentes abordagens sintéticas, tais como, reações de cicloadição 1,3-dipolar ou reações do tipo condensação aldólica. Depois de uma breve introdução sobre porfirinas segue-se no capítulo 2 a descrição dos estudos de formilação de Vilsmeier-Haack dos complexos de Ni(II) e Cu(II) de meso-tetra-arilporfirinas realizados usando irradiação de microondas. Utilizando os complexos de Ni(II) e Cu(II) da 5,10,15,20-tetrafenilporfirina foram considerados vários solventes, potências de irradiação e tempos de reação; as melhores condições encontradas foram aplicadas a outras mesotetra- arilporfirinas. Os derivados formilados resultantes da reação de formilação de Vilsmeier-Haack com irradiação de micro-ondas foram isolados em bons rendimentos e com significativa redução no tempo de reação, que passou de horas, em condiçoes clássicas de aquecimento, para minutos sob irradiação de micro-ondas. O “scale-up” da reação, nas condições estabelecidas, mostrou ser eficiente não sendo a reação afetada pelo aumento da quantidade de porfirina. O capítulo 3 descreve a reação de ciclo-adição 1,3-dipolar de meso-tetraarilporfirinas com iminas de nitrilo, geradas in situ por desidrobromação de hidrazono-α-bromoglioxilatos de etilo na presença de base. A reação de iminas de nitrilo com 5,10,15,20-tetraquis(pentafluorofenil)porfirina, na presença de K2CO3 em tolueno a refluxo, permitiu isolar novas pirazoloclorinas em rendimentos moderados. Foram investigadas as propriedades fotofísicas das novas clorinas e os resultados sugerem que duas delas apresentam potencialidades para serem utilizadas em PDT. Este tipo de reações foi estendida ao complexo 2-vinil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II); este complexo reagiu com as iminas de nitrilo obtendo-se os correspondentes derivados porfirina-pirazolina em rendimentos que variaram entre valores de bom e de excelente. A regioquímica dos derivados porfirina-pirazolina formados foi elucidada por RMN e confirmada por difração de raios-X. O tratamento dos derivados porfirina-pirazolina com DDQ proporciona os correspondentes derivados porfirina-pirazol com rendimentos de moderados a excelentes. Quando os derivados porfirina-pirazolina foram submetidos a condições de hidrólise básica, observou-se não só a hidrólise do grupo éster presente no anel pirazolínico mas também a concomitante oxidação desta unidade heterocíclica, isolando-se assim, num único passo reacional, novos derivados de tipo porfirinapirazol com um grupo carboxílico. A descomplexação dos complexos de Zn(II) foi realizada na presença de TFA, tendo-se isolado quantitativamente os respetivos derivados na forma de bases livres.Foram estudadas algumas das propriedades fotofísicas de todos os compostos obtidos, quer na forma de complexos de Zn(II), quer na forma de base livre. Duma forma geral, todos os compostos preparados mostraram ser bons geradores de oxigénio singleto, o que os torna interessantes para possível utilização como fotossensibilizadores em PDT. No capítulo 4 é descrita a reação de 2-formil-5,10,15,20-tetrafenilporfirina com aril-cetonas e acetato de amónio, na presença de La(OTf)3, o que permitiu isolar novas benzoporfirinas e 2-(2,6-diarilpiridina-4-il)porfirinas. Esta metodologia foi utilizada para preparar, pela primeira vez, uma 2-(2,2':6,2''- terpiridin-4-il)porfirina. As estruturas de duas das 2-(2,6-diarilpiridin-4- il)porfirinas foram confirmadas por difração de raios-X de cristal único. A metodologia descrita permite ainda preparar novos derivados de tipo porfirinacalcona, apenas com pequenos ajustes nas condições reacionais através de uma reação do tipo condensação aldólica. Os derivados do tipo porfirinacalcona foram posteriormente usados para preparar derivados do tipo porfirinapirazol 1,3,5-tri-substituídos em bons rendimentos, através de reação de condensação com fenil-hidrazina. Em cada um dos capítulos é descrito os procedimentos experimentais e a caracterização espectroscópica (RMN, UV-vis e massa) dos novos compostos isolados. Em alguns casos foi necessário o recurso a técnicas de RMN bidimensionais como COSY, NOESY, HSQC e HMBC. Os compostos preparados neste trabalho foram ainda objecto de estudos de avaliação das respetivas potencialidades para actuarem como quimiossensores para o reconhecimento de catiões metálicos, nomeadamente, Cu(II), Ag(I), Zn(II), Cd(II) e Hg(II). Assim no capítulo 5 é descrita a caracterização fotofísica dos compostos preparados no capítulo 4 e, os estudos destes como potenciais quimiossensores. Os estudos para verificar a potencialidade dos compostos como quimiossensores foram efectuados: i) em solução, através de titulações espectrofotométricas e espectrofluorimétricas, ii) no estado sólido, recorrendo à preparação de filmes de PMMA dopados com os ligandos porfirínicos em estudo e, iii) na fase gasosa, seguindo as titulações dos ligandos com metais por espectrometria de massa (MALDI-TOF-MS). Os compostos estudados mostraram ter capacidade para atuarem como quimiossensores de catiões metálicos capazes de distinguirem entre os iões Zn(II) e Hg(II).

Transformações organocatalíticas e mediadas por metais de transição na síntese de novos heterociclos nitrogenados e ciclo-hexanos

Nas últimas décadas a quiralidade tornou-se essencial na conceção, descoberta, desenvolvimento e comercialização de novos medicamentos. A importância da quiralidade na eficácia e segurança dos fármacos tem sido globalmente reconhecida tanto pelas indústrias farmacêuticas como pelas agências reguladoras de todo o mundo. De forma a produzir eficazmente medicamentos seguros e dar resposta à demanda da indústria de compostos enantiomericamente puros, a pesquisa de novos métodos de síntese assimétrica, assim como o desenvolvimento estratégico dos métodos já disponíveis tem sido um dos principais objetos de estudo de diversos grupos de investigação tanto na academia como na indústria farmacêutica No primeiro capítulo desta dissertação são introduzidos alguns dos conceitos fundamentais associados à síntese de moléculas quirais e descritas algumas das estratégias que podem ser utilizadas na sua síntese. Apresenta-se ainda uma breve revisão bibliográfica acerca dos antecedentes do grupo de investigação e sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese e transformações de compostos do tipo (E,E)-cinamilidenoacetofenona. O segundo capítulo centra-se na adição de Michael enantiosseletiva de diversos nucleófilos a derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona. Inicialmente descreve-se a síntese de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona através de uma condensação aldólica de acetofenonas e cinamaldeídos apropriadamente substituídos. Estes derivados são posteriormente utilizados como substratos na adição de Michael enantiosseletiva de três diferentes nucleófilos: nitrometano, malononitrilo e 2-[(difenilmetileno)amino]acetato de metilo. Nestas reações são utilizados diferentes organocatalisadores de forma a induzir enantiosseletividade nos aductos de Michael para serem utilizados na síntese de compostos com potencial interesse terapêutico. É descrita ainda uma nova metodologia de síntese de Δ1-pirrolinas através de um procedimento one-pot de redução/ciclização/desidratação mediada por ferro na presença de ácido acético de (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas com bons rendimentos e excelentes excessos enantioméricos. O terceiro capítulo centra-se no estabelecimento de novas rotas de síntese e transformação de derivados do ciclo-hexano. Após uma breve revisão bibliográfica, são descritas três metodologias enantiosseletivas distintas, sendo que a primeira envolve a utilização de organocatalisadores e catalisadores de transferência de fase derivados de alcaloides cinchona. Os derivados do ciclo-hexano foram obtidos a partir da reação entre as (E,E)-cinamilidenoacetofenonas e o malononitrilo com bons rendimentos, mas baixas enantiosseletividades independentemente do catalisador utilizado. De forma a contornar este problema e uma vez que a formação do derivado do ciclo-hexano envolve inicialmente a formação in-situ do aducto de Michael, a segunda e terceira metodologias de síntese envolvem a utilização dos aductos de Michael enantiomericamente puros preparados no segundo capítulo. Assim, a reação do (S,E)-2-(1,5-diaril-1-oxopent-4-en-3-il)malononitrilo com os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona organocatalisada pela hidroquinina permitiu obter os compostos pretendidos com excelentes excessos enantioméricos. A utilização de um catalisador de transferência de fase não foi tão eficiente em termos de enantiosseletividades obtidas na reação entre as (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas e os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona, apesar de estes terem sido obtidos em bons rendimentos. A preparação destes derivados levou ainda à idealização de uma nova metodologia de síntese de análogos do ácido γ-aminobutírico (GABA) devido à presença de um grupo nitro em posição gama relativamente a um grupo carboxílico. No entanto, apesar de terem sido testadas várias metodologias, não foi possível obter os compostos pretendidos. No quarto capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica acerca da ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de derivados de di-hidro- e tetra-hidropiridinas, assim como um enquadramento teórico acerca das reações pericíclicas utilizadas na síntese dos compostos pretendidos. Inicialmente é descrita a preparação de N-sulfonilazatrienos substituídos através da condensação direta de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona e sulfonamidas. Estes compostos são posteriormente utilizados na síntese de derivados de 1,2-di-hidropiridinas através de uma aza-eletrociclização-6π por duas metodologias distintas: utilização de organocatalisadores quirais e utilização de complexos metálicos de bisoxazolinas. Na síntese das tetra-hidropiridinas os N-sulfonilazatrienos são utilizados como dienos e o étoxi-eteno como dienófilo numa reação hetero-Diels-Alder inversa utilizando também os complexos metálicos de bisoxazolinas como catalisadores. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espetroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espetros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espetroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efetuados, sempre que possível, espetros de massa (EM) e análises elementares ou espetros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Laccase-assisted bio-grafting of polyhydroxy-alkanoates (PHAs) onto the ethyl cellulose (EC) backbone

In the present study, a novel enzyme-based methodology for grafting Polyhydroxyalkanoates (PHAs) onto the ethyl cellulose (EC) as a backbone polymer was developed. Laccase assisted copolymerization was carried out under mild and eco-friendly reaction conditions. The resulting homogeneous composite membranes were characterized by Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), and Atomic Force Microscopy (AFM). The FTIR spectra of pure PHAs and PHAs containing graft composites (PHAs-g-EC) showed their strong characteristic bands at 1721 cm1, 1651 cm-1 and 1603 cm-1 respectively. Other accompanying bands in the range of 900-1300 cm-1 correspond to C=O vibration and C-O-C bond stretching, which could be contributed from PHAs and EC, respectively. The high intensity of the 3358 cm-1 band in the graft composite may have corresponded to the degradation of the carboxylic group from PHAs and also showed an increase of hydrogen-bonded groups at that distinct band region. The morphology was examined by SEM, which showed the well dispersed PHAs crystals in the backbone polymer of EC. XRD pattern for PHAs showed distinct peaks at 2-Theta values of 28o, 32o, 34o, 39o, 46o, 57o, 64o, 78o and 84o that represent the crystalline nature of PHAs. In comparison with those of neat PHAs, the degree of crystallinity for PHAs-g-EC decreased and this reduction is mainly because of the new cross-linking of PHAs within the EC backbone that changes the morphology and destroys the crystallites. Improved mechanical properties were observed for the PHAs-g-EC as compared to the individual components due to the impregnation of EC as reinforcement into the PHAs matrix. Improved mechanical strength enhanced thermal properties, along with low crystallinity of the present PHAs-g-EC suggesting its potential for various industrial and bio-medical applications.

Optimisation de la concentration en électrolytes au sein des matrices à base de HASCA pour la libération prolongée

Le sel sodique du carboxyméthylamidon à haute teneur en amylose, HASCA (Amylose 60%-amylopectine 40%), est un polymère hydrophile ionique utilisé pour obtenir des comprimés matriciels à libération prolongée. Il est caractérisé par la formation d'un hydrogel lors de la mise en contact avec le milieu de dissolution. La libération du principe actif (PA) à travers ce polymère est principalement contrôlée par la diffusion fickienne et la relaxation du réseau polymérique. De plus, la solubilité du PA est un facteur qui permet de moduler la libération, cependant, la solubilité d’un médicament dépend de la forme utilisée et du pH. Les bases ou les acides libres présentent une solubilité moins élevée que leurs sels. Nous proposons d’étudier l’effet d’une combinaison entre le sel et la forme acide ou le sel et la forme alcaline dans le même comprimé matriciel d’HASCA. Comme objectif de ce travail, nous étudions l’influence de la nature du polymère sur le profil de libération de PA dans un milieu aqueux en gradient de pH à cause de la nature des matrices à base d’HASCA caractérisées par la présence de groupement carboxyliques, ionisés ou non selon l’acidité du milieu de dissolution. Nous étudions également l’influence de la nature du PA (base libre ou son sel vs acide libre ou son sel) sur le profil de libération, ceci en sélectionnant des PAs modèles représentatifs de chaque catégorie. L’influence de changement de proportions entre la forme libre (acide ou base) et son sel sur le profil de libération est aussi investiguée. Pour ce, des comprimés à base de HASCA avec des proportions différentes de, soit le naproxène acide et le naproxène de sodium (PA acide et son sel), soit la tétracycline et le chlorhydrate de tétracycline (PA alcalin et son sel) ont été utilisés. Ceux-ci sont évalués lors des tests de dissolution dans un milieu simulant le milieu gastro-intestinal, selon les normes de l’USP (spectrophotométrie UV). Nous avons également menés des études de vitesse de dissolution intrinsèque sur les PAs purs, afin de déterminer leur solubilité et vitesse de libération dans les même pH de dissolution étudiés. Nous avons réussit d’obtenir des comprimés matriciels à base de HASCA convenables à être administrés une fois par jour en utilisant une combinaison du naproxène acide et son sel comme PA. Tandis que les résultats ont montré qu’en utilisant la tétracycline et son sel, les temps de libération étaient trop élevés pour permettre la réalisation d’une formulation convenable pour une administration quotidienne unique

Síntesi, caracterització química i estudi de l'activitat biològica de nous complexos de Pt(II) amb lligands de tipus diaminocarboxílic i els respectius ésters i derivats peptídics

El cisplatí, PtCl2(NH3)2, ha estat una de les drogues més utilitzades en la quimioteràpia del càncer des del descobriment de la seva activitat. Però degut a la seva alta toxicitat i greus efectes secundaris, s'han sintetitzat nous compostos amb la finalitat de reduir aquests inconvenients. En aquest sentit, el treball desenvolupat en aquesta tesi doctoral ha estat la síntesi i caracterització de tretze complexos de Pt(II) amb la finalitat d'estudiar llur activitat antitumoral. Aquests complexos presenten unes característiques estructurals comunes: geometria cis, dos lligands làbils de tipus clorur i un lligand diaminoquelatant derivat dels àcids d,l-2,3-diaminopropiònic (Hdap) i d,l-2,4-diaminobutíric (Hdab). S'han dissenyat unes estratègies sintètiques a partir de les quals els lligands han estat funcionalitzats amb diferents grups de tipus éster, aminoàcid i peptídic: Etdap·2HCl, Etdab·2HCl, [(dap-Metala)·2CF3COOH], [(dab-Metala)·2CF3COOH], [(dap-phe)·2CF3COOH], [(dab-phe)·2CF3COOH], [(dap-Mettrp)·2CF3COOH], [(dab-Mettrp)·2CF3COOH], [(dap-ASTTTNYT-NH2)·2CF3COOH], essent Metala= éster metílic de L-alanina, phe= L-fenilalanina, Mettrp= éster metílic del L-triptofà. Aquests lligands diaminoquelatants s'han utilitzat per sintetitzar els corresponents complexos de Pt(II): PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab), PtCl2(Etdap), PtCl2(Etdab), PtCl2(dap-Metala), PtCl2(dab-Metala), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-phe), PtCl2(dab-phe), PtCl2(dap-Mettrp), PtCl2(dab-Mettrp), PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2). A través de diferents tècniques i assaigs biològics (dicroisme circular, electroforesi en gel d'agarosa, microscopia de forces atòmiques, citometria de flux, assaigs de proliferació cel·lular) s'ha pogut demostrar l'activitat antitumoral d'aquests compostos. A través de la tècnica de dicroisme circular (DC) s'ha pogut demostrar que els lligands lliures no interaccionen covalentment amb el DNA de Calf Thymus i no modifiquen l'estructura secundària de la doble hèlix. En canvi, els respectius complexos han demostrat tenir capacitat per interaccionar amb el DNA i modificar la seva estructura secundària. Els complexos PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab) i PtCl2(dab-phe) mostren un comportament similar al cisplatí, generant adductes cis-bifuncionals que distorcionen la doble hèlix de forma no desnaturalitzant amb obertura de la doble cadena. Els complexos PtCl2(Etdap), PtCl2(Etdab), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-Metala), PtCl2(dab-Metala), PtCl2(dap-phe), PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2) quan interaccionen amb el DNA generen un canvi en la conformació del DNA de la forma B a la forma C, produint-se un augment de la curvatura de l'hèlix per rotació de les bases nitrogenades. En aquests estudis s'ha comprovat que l'estructura del complex influeix en l'efecte generat sobre l'estructura secundària de l'àcid nucleic. En primer lloc, existeix una diferència en el comportament en funció del tamany del lligand diaminoquelatant, de manera que els complexos amb el lligand (dab) provoquen un efecte més remarcable. També s'observa aquest canvi de comportament al passar dels complexos que tenen el grup funcional esterificat als que el tenen protonat. D'aquesta manera, s'observa un major efecte sobre l'estructura secundària del DNA en aquells complexos que tenen el lligand diaminoquelatant de tres metilens (dab) i amb el grup carboxilat terminal protonat. Per tal de modelitzar la interacció d'aquests complexos amb el DNA, s'ha estudiat la interacció d'aquests compostos de Pt(II) amb 5'-GMP a través de RMN-1H, observant la variació dels senyals corresponents al H8 de 5'-GMP. Així s'ha pogut demostrar que aquests compostos interaccionen amb la 5'-GMP a través d'un enllaç covalent Pt-N7, de la mateixa manera a com interacciona el cisplatí. A través d'electroforesi en gel d'agarosa i microscopia de forces atòmiques (AFM) s'ha pogut determinar l'efecte que generen els lligands lliures i els respectius complexos de Pt(II) sobre l'estructura terciària del plasmidi pBR322. Els lligands provoquen un augment de l'agregació de les molècules de DNA i un lleuger augment de la compactació de l'estructura terciària. Aquests resultats s'atribueixen a la capacitat d'aquests compostos a interaccionar per pont d'hidrogen amb el DNA. Els corresponents complexos de Pt(II) provoquen un augment de l'agregació i una important compactació, degut per una banda a la capacitat de l'àtom de Pt a interaccionar covalentment amb el DNA, i per altra banda, a la capacitat del lligand a interaccionar per pont d'hidrogen amb l'àcid nucleic. Finalment s'ha estudiat l'activitat citotòxica d'aquests complexos de Pt(II) en diferents línies cel·lulars: A431 (línia de carcinoma epidermoide), HeLa (línia de carcinoma de coll d'úter) i HL-60 (línia promielocítica de leucèmia). Els complexos moderadament solubles en aigua, PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-phe) i PtCl2(dab-phe), han demostrat ser actius. L'activitat depèn de la concentració de complex, del temps d'incubació i de la línia cel·lular. Per temps d'incubació alts i concentracions de complex elevades s'observa la màxima activitat. Els complexos de l'alanina, PtCl2(dap-ala) i PtCl2(dab-ala), són els que mostren més activitat, mentre que els compostos de la fenilalanina són els menys actius, degut probablement a la voluminositat del lligand, la qual pot impedir o dificultar el transport del compost a través de la membrana cel·lular. L'activitat citotòxica dels complexos insolubles en aigua, PtCl2(Etdap) i PtCl2(Etdab), queda bloquejada per l'elevada concentració de DMSO (12%) necessària per solubilitzar els compostos. Aquests resultats permeten deduir que la presència d'un 12% de DMSO anul·la l'activitat d'aquests complexos, ja que el DMSO pot coordinar-se amb el Pt ocupant les posicions làbils del complex i evitant que es pugui coordinar amb el DNA. Els assaigs de proliferació cel·lular del complex PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2) i del pèptid lliure ASTTTNYT-NH2 han demostrat que ambdós compostos són actius. Tot i això, l'activitat del complex és superior a la del pèptid lliure, ja que el Pt pot interaccionar covalentment amb el DNA i augmentar l'efecte citotòxic. Per tant, el complex presenta un lligand portador biològicament actiu que pot transportar el metall a través de la membrana cel·lular i facilitar així la seva interacció amb el DNA. A través de la tècnica de citometria de flux s'ha comprovat que en tots els casos la mort cel·lular produïda pels complexos ha estat per apoptosi. Per últim, s'ha sintetitzat i caracteritzat un complex trinuclear de Pt(II), {[Pt(Me2Bpy)2][PtCl2(Me2Bpy)]2}, essent Me2Bpy= 4,4'-dimetil-2,2'-dipiridil. La resolució de la seva estructura per difracció de Raig-X ha permès determinar l'existència d'una interacció intramolecular Pt-Pt de 3.474 Å.

Reaction pathway to the synthesis of anatase via the chemical modification of titanium isopropoxide with acetic acid

Anatase nanoparticles were obtained through a modified sol-gel route from titanium isopropoxide modified with acetic acid in order to control hydrolysis and condensation reactions. The modification of Ti(O(i)Pr)(4) with acetic acid reduces the availability of groups that hydrolyze and condense easily through the formation of a stable complex whose structure was determined to be Ti(OCOCH(3))(O(i)Pr)(2) by means of FTIR and (13)C NMR. The presence of this complex was confirmed with FTIR in the early stages of the process. A doublet in 1542 and 1440 cm(-1) stands for the asymmetric and symmetric stretching vibrations of the carboxylic group coordinated to Ti as a bidentate ligand. The gap of 102 cm(-1) between these signals suggests that acetate acts preferentially as a bidentate rather than as a bridging ligand between two titanium atoms. The use of acetic acid as modifier allows the control of both the degree of condensation and oligomerization of the precursor and leads to the preferential crystallization of TiO(2) in the anatase phase. A possible reaction pathway toward the formation of anatase is proposed on the basis of the intermediate species present in a 1:1 Ti(O(i)Pr)(4):CH(3)COOH molar system in which esterification reactions that introduce H(2)O into the reaction mixture were seen to be negligible. The Rietveld refinement and TEM analysis revealed that the powder is composed of isotropic anatase nanocrystallites.

Carbon nanotube-reinforced siloxane-PMMA hybrid coatings with high corrosion resistance

Siloxane-polymethyl methacrylate hybrid films containing functionalized multiwall carbon nanotubes (CNTs) were deposited by dip-coating on carbon steel substrates from a sol prepared by radical polymerization of methyl methacrylate and 3-methacryloxy propyl-trimethoxysilane, followed by hydrolytic co-polycondensation of tetraethoxysilane. The correlation between the structural properties and corrosion protection efficiency was studied as a function of the molar ratio of nanotubes carbon to silicon, varied in the range between 0.1% and 5%. 29Si nuclear magnetic resonance and thermogravimetric measurements have shown that hybrids containing carbon nanotubes have a similar degree of polycondensation and thermal stability as the undoped matrix and exhibit and excellent adhesion to the substrate. Microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy results revealed a very good dispersion of carbon nanotubes in the hybrid matrix and the presence of carboxylic groups allowing covalent bonding with the end-siloxane nodes. Potentiodynamic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy results demonstrate that CNTs containing coatings maintain the excellent corrosion protection efficiency of the hybrids, showing even a superior performance in acidic solution. The nanocomposite structure acts as efficient corrosion barrier, increasing the total impedance by 4 orders of magnitude and reducing the current densities by more than 3 orders of magnitude, compared to the bare steel electrode. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Evaluation of the chemical interaction between carbon nanotubes functionalized with TGDDM tetrafunctional resin and hardener DDS

In this work, the chemical interaction between carbon nanotubes (MWCNT) functionalized with acyl chloride (SOCl2) and polymer chain tetrafuncional N,N,N′,N′-tetraglycidyl-4,4′- diaminodiphenylmethane (TGDDM) and hardener 4,4′diaminodiphenyl sulfone (DDS) has been monitored by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) with a attenuated total reflectance (ATR) coupled. MWCNT were obtained from the pyrolysis of a mixture of camphor and ferrocene into a oven. The functionalization process was done by oxidative treatment in order to incorporate carboxylic group over the walls of MWCNT, before to be used SOCl2. The functionalized carbon nanotubes were evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman and transmission electron microscopy (TEM). Nanostructured composites were processed by using epoxy resin with MWCNT in varying percentages. In this work it was observed that different percentages of functionalized nanotubes modify the interaction between the composite matrix and curing agent, where can be observed that in specimens with content less than 1 wt% MWCNT the chemical bond occurs preferentially from the opening of the SO double bond of the hardener and when is used MWCNT content higher than 1 wt% there is little chemical interaction with the SO bond of the hardener and most MWCNT binds to amine. © 2013 Elsevier Ltd.