Novos derivados porfirínicos: síntese e potenciais aplicações em PDT

O trabalho apresentado nesta dissertação descreve estudos desenvolvidos segundo três metodologias para a funcionalização de meso-tetra-arilporfirinas; uma delas baseada na funcionalização com diazo compostos, outra na reacção de Suzuki-Miyaura e a terceira na reacção de metátese. O presente documento é composto por quatro partes distintas. Na primeira parte são feitas considerações gerais sobre propriedades e aplicações de macrociclos porfirínicos. Na segunda parte é apresentado o trabalho realizado na funcionalização de porfirinas com diazo compostos através de reacções de inserção com um catalisador de ródio(II). Este estudo envolveu a preparação de duas porfirinas com grupos O-H e N-H nas posições para dum substituinte meso-fenilo. Os estudos iniciaram-se com a reacção de 5-(4-hidroxifenil)-10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com diazoacetato de etilo na presença de Rh2(OAc)4. Obteve-se o produto esperado de inserção com bons rendimentos. A reacção de 5-(4-aminofenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com esse diazo composto na presença de Rh2(OAc)4 mostrou um perfil diferente do da reacção com o outro porfirinato. Foram obtidos três produtos, a saber: produto de bis-inserção e dois outros contendo o grupo funcional amida. Este capítulo descreve ainda a síntese de glicoporfirinas e de glicoclorinas através de reacções de inserção e de ciclopropanação envolvendo, respectivamente, os complexos 5-(4-hidroxifenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) e 5,10,15,20- tetraquis(pentafluorofenil)porfirinatozinco(II) com α-diazoacetatos com substituintes sacarídicos. Foram usados, como catalisadores, Rh2(OAc)4 e CuCl, respectivamente, na reacção de inserção e na de ciclopropanação. Tendo em vista a sua aplicação em PDT, os novos produtos foram descomplexados e a unidade glicosídica foi desprotegida. Estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que os compostos obtidos são bons geradores dessa espécie citotóxica. Foram também realizados estudos de avaliação da actividade fotodinâmica em células humanas tumorais HeLa e em células humanas saudáveis HaCaT. Estudos de viabilidade celular, após tratamento fotodinâmico, mostraram que as glicoclorinas são mais eficazes na fotoinactivação das células tumorais. Apenas o derivado da clorina com a unidade de galactose mostrou selectividade para a linha celular tumoral, inibindo o crescimento desta e não causando efeito significativo na linha celular saudável. Este fotossensibilizador não foi tóxico na ausência de luz e depois do tratamento fotodinâmico e em condições sub-letais, provocou vacuolização citoplasmática e retracção pronunciada nas células tumorais, enquanto que nas células saudáveis os danos sofridos foram escassos. Nos estudos de localização celular este fotossensibilizador localizou-se na membrana citoplasmática e nos lisossomas tanto nas células HeLa como nas HaCaT. Na terceira parte deste trabalho são descritos os resultados obtidos nos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de Suzuki-Miyaura. O complexo 2-(4,4,5,5,-tetrametil-1,3,2-dioxaborolan-2-il)-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) foi o composto escolhido como reagente de partida. Usando a reacção de Suzuki foi possível sintetizar complexos β-bromoarilporfirínicos em bons rendimentos. Estes complexos foram sujeitos à reacção de Suzuki com pinacolborano, tendo sido possível obter os produtos de acoplamento esperados e ainda derivados diméricos de complexos porfirínicos ligados por unidades fenileno. Esta metodologia reacional, catalisada por paládio, permitiu ainda sintetizar novos derivados quinolona-porfirina através da reacção do complexo porfirínico β-borilado anteriormente referido com bromo-quinolonas Nsubstiuídas com grupos alquílicos e glicosídicos. Deste modo foram obtidos derivados quinolona-porfirina em bons rendimentos. Com vista a realizar estudos de potencial aplicação em PACT, foram hidrolisados os grupos éster da unidade de quinolona e clivados os grupos protectores das unidades glicosídicas desses derivados. No estudo por MS Tandem (MS/MS) foi possível verificar que os isómeros dos derivados quinolona-porfirina sofrem as mesmas vias de fragmentação, confirmando as suas estruturas análogas. Foi possível ainda distinguir os derivados em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da posição C-6 da quinolona daqueles em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da sua posição C-7. Os estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que as porfirinas β- substituídas com unidades de quinolona são melhores geradoras desta espécie citotóxica do que a tetrafenilporfirina e que a eficiência que têm em gerar essa espécie é afectada pela posição da ligação entre a porfirina e a quinolona, assim como com o tipo do N-substituinte da quinolona. As bases livres dos conjugados quinolona-porfirinatos foram testadas como fotossensibilizadores em PACT em células do parasita Leishmania Braziliensis, tendo-se observado que estes compostos têm capacidade para fotoinactivar este parasita. Na quarta parte deste trabalho são descritos os resultados dos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de metátese com catalisador de Grubbs, visando a obtenção de novos macrociclos com grupos triazolilo. Verificouse que a eficiência da reacção de metátese cruzada entre 2-vinil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) e 4-vinil-1,2,3-triazóis N-substituídos dependia das condições reaccionais e do triazol usado em cada caso. Foi possível ainda concluir que o impedimento estéreo das espécies envolvidas é um dos responsáveis pelo ciclo catalítico prosseguir por uma via secundária, originando uma espécie de ruténio pouco eficiente como catalisador. Este estudo foi estendido à reacção dos 4-vinil-1,2,3-triazois seleccionados com 2-butadienil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatoniquel(II); em cada caso foi possível obter uma mistura de isómeros dos derivados triazol-porfirina, geralmente em maiores rendimentos globais do que na reacção com 2-vinil-5,10,15,20-tetrafenilporfirinatozinco(II). Este facto será indicativo de que a reacção de metátase com esse derivado porfirínico segue, predominantemente, a via mais eficiente.

A combination of techniques to evaluate photodynamic efficiency of photosensitizers

Photodynamic therapy, used mainly for cancer treatment and microorganisms inaction, is based on production of reactive oxygen species by light irradiation of a sensitizer. Hematoporphyrin derivatives as Photofrin (R) (PF) Photogem (R) (PG) and Photosan (R) (PF), and chlorin-c6-derivatives as Photodithazine (R)(PZ), have suitable sensitizing properties. The present study provides a way to make a fast previous evaluation of photosensitizers efficacy by a combination of techniques: a) use of brovine serum albumin and uric acid as chemical dosimeters; b) photo-hemolysis of red blood cells used as a cell membrane interaction model, and c) octanol/phosphate buffer partition to assess the relative lipophilicity of the compounds. The results suggest the photodynamic efficient rankings PZ > PG >= PF > PS. These results agree with the cytotoxicity of the photosensitizers as well as to chromatographic separation of the HpDs, both performed in our group, showing that the more lipophilic is the dye, the more acute is the damage to the RBC membrane and the oxidation of indol, which is immersed in the hydrophobic region of albumin.

Osteryoung square wave voltammetric determination of lactose in food samples by a derivative procedure

A method for determination of lactose in food samples by Osteryoung square wave voltammetry (OSWV) was developed. It was based on the nucleophilic addition reaction between lactose and aqua ammonia. The carbonyl group of lactose can be changed into imido group, and this increases the electrochemical activity in reduction and the sensitivity. The optimal condition for the nucleophilic addition reaction was investigated and it was found that in NH4Cl–NH3 buffer of pH 10.1, the linear range between the peak current and the concentration of lactose was 0.6–8.4 mg L−1, and the detection limits was 0.44 mg L−1. The proposed method was applied to the determination of lactose in food samples and satisfactory results were obtained.

Numerical investigations of linear least squares methods for derivative estimation

The results of a numerical investigation into the errors for least squares estimates of function gradients are presented. The underlying algorithm is obtained by constructing a least squares problem using a truncated Taylor expansion. An error bound associated with this method contains in its numerator terms related to the Taylor series remainder, while its denominator contains the smallest singular value of the least squares matrix. Perhaps for this reason the error bounds are often found to be pessimistic by several orders of magnitude. The circumstance under which these poor estimates arise is elucidated and an empirical correction of the theoretical error bounds is conjectured and investigated numerically. This is followed by an indication of how the conjecture is supported by a rigorous argument.

The application of the statutory derivative action in Pt 2F.1A of the Corporations Act to companies in liquidation under Ch 5 : Well oiled machine or is Pt 2F.1A in need of a tune up?

The statutory derivative action was introduced in Australia in 2000. This right of action has been debated in the literature and introduced in a number of other jurisdictions as well. However, it is by no means clear that all issues have been resolved despite its operation in Australia for over 10 years. This article considers the application of Pt 2F.1A of the Corporations Act to companies in liquidation under Ch 5. It demonstrates that the application involves consideration of not only proper statutory interpretation but also policy matters around the role and the supervision by the court of a liquidator once a company has entered liquidation.

Spectral approximations to the fractional integral and derivative

In this paper, the spectral approximations are used to compute the fractional integral and the Caputo derivative. The effective recursive formulae based on the Legendre, Chebyshev and Jacobi polynomials are developed to approximate the fractional integral. And the succinct scheme for approximating the Caputo derivative is also derived. The collocation method is proposed to solve the fractional initial value problems and boundary value problems. Numerical examples are also provided to illustrate the effectiveness of the derived methods.

Numerical methods of the variable-order Rayleigh-Stokes problem for a heated generalized second grade fluid with fractional derivative

Rayleigh–Stokes problems have in recent years received much attention due to their importance in physics. In this article, we focus on the variable-order Rayleigh–Stokes problem for a heated generalized second grade fluid with fractional derivative. Implicit and explicit numerical methods are developed to solve the problem. The convergence, stability of the numerical methods and solvability of the implicit numerical method are discussed via Fourier analysis. Moreover, a numerical example is given and the results support the effectiveness of the theoretical analysis.

Application of kaolin amorphous derivative as a nitrogen carrier

Sandy soils have low nutrient holding capacity and high water conductivity. Consequently, nutrients applied as highly soluble chemical fertilisers are prone to leaching, particularly in heavily irrigated environments such as horticultural soils and golf courses. Amorphous derivatives of kaolin with high cation exchange capacity may be loaded with desired nutrients and applied as controlledrelease fertilisers. Kaolin is an abundant mineral, which can be converted to a meso-porous amorphous derivative (KAD) using facile chemical processes. KAD is currently being used to sequester ammonium from digester effluent in sewage treatment plants in a commercial environment. This material is also known in Australia by the trade name MesoLite. The ammonium-saturated form of KAD may be applied to soils as a nitrogen fertiliser. Up to 7% N can be loaded onto KAD by contacting it with high-ammonia concentration wastewater from sewerage treatment plants. This poster paper demonstrates plant uptake of nitrogen from KAD and compares its efficiency as a fertiliser with NH4SO4. Rye grass was grown in 1kg pots in a glass-house. Nitrogen was applied at a range of rates using NH4SO4 and two KAD materials carrying 7% and 3% nitrogen, respectively. All other nutrients were applied in adequate amounts. All treatments were replicated three times. Plants were harvested after four weeks. Dry mass and N concentrations were determined by standard methods. At all N application rates, ammonium-loaded KAD produced significantly higher plant mass than for NH4SO4. The lower fertiliser effectiveness of NH4SO4 is attributed to possible loss of some N through volatilisation. Of the two KAD types, the material with lower CEC value supported slightly higher plant yields. The KAD materials did not show any adverse effect on availability of trace elements, as evidenced by lack of deficiency symptoms and plant analyses. Clearly, nitrogen loaded on to KAD in the form of ammonium is likely to be protected from leaching, but is still available to plants. These data suggest that KAD-based fertilisers may be suitable substitutes for water soluble N, K and other cation fertilisers for leaching soils.

Someone else's boom but always our bust: Australia as a derivative economy, implications for regions

This paper examines the socio-economic impact of mineral and agricultural resource extraction on local communities and explores policy options for addressing them. An emphasis on the marketisation of services together with tight fiscal control has reinforced decline in many country communities in Australia and elsewhere. However, the introduction by the European Union of Regional Policy which emphasises ‘smart specialisation’ can enhance greatly the capacity of local people to generate decent livelihoods. For this to have real effect, the innovative state has to enable partnerships between communities, researchers and industry. For countries like Australia, this would be a substantive policy shift.

Metal-Ion-Dependent Oxidative DNA Cleavage by Transition Metal Complexes of a New Water-Soluble Salen Derivative

A new water-soluble, salen [salen = bis(salicylidene) ethylenediamine]-based ligand, 3 was developed. Two of the metal complexes of this ligand, i.e., 3a, [Mn(III)] and 3b, [Ni(II)], in the presence of cooxidant magnesium monoperoxyphthalate (MMPP) cleaved plasmid DNA pTZ19R efficiently and rapidly at a concentration similar to 1 mu M. In contrast, under comparable conditions, other metal complexes 3c, [Cu(II)] or 3d, [Cr(III)] could not induce any significant DNA nicking. The findings with Ni(II) complex suggest that the DNA cleavage processes can be modulated by the disposition of charges around the ligand.