Araraquara - IQAR - Instituto de Química
URI Permanente para esta coleçãohttps://hdl.handle.net/11449/254435
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ItemTese de doutorado Er3+-doped aluminophosphosilicate glasses obtained by the sol-gel method: structural study and luminescence properties(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-29) Costa, Beatriz Helena
; Santagneli, Silvia Helena ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) This study investigates the structural evolution in the ternary SiO₂-Al₂O₃-P₂O₅ system and the effects of heat treatment on the photoluminescent properties of Er³⁺-doped aluminophosphosilicate glasses obtained via the sol-gel method. Hybrid materials were synthesized using the sol-gel method and further subjected to heat treatment up to 800 °C to obtain vitreous materials. The structural evolution of the hybrid and heat-treated materials was monitored as a function of SiO₂ concentration (10, 30, 50, 70, 90, and 100 mol%) using various characterization techniques, such as solid-state NMR of ¹³C, ²⁹Si, ³¹P, and ²⁷Al, infrared (FTIR) and Raman scattering spectroscopies, X-ray diffraction (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC). FTIR, Raman, and ¹³C NMR analyses confirmed the formation of hybrids, indicated by signals from methacrylate groups and carbon chains formed via photopolymerization of the precursors, along with Si-O-Si bond signals, demonstrating the formation of a three-dimensional network connected by silicon tetrahedra. Additionally, NMR results confirmed this three-dimensional network formed by silicon tetrahedra as the SiO₂ proportion in the matrix increased. They also revealed that cross-linking involved homo- and heterocondensation reactions among silicate, phosphate, and aluminum species (Si-O-Si, Si-O-Al, and Al-O-P bonds), with the absence of Si-O-P bonds. After heat treatment, glass formation was observed for samples with SiO₂ ≥ 90%, confirmed by the glass transition temperature (Tg) on DSC curves. NMR results also showed that the thermally treated materials formed AlPO₄ and a homogeneous structure via heterocondensation among aluminum, phosphate, and silicate species, as indicated by the presence of Al-O-P and P-O-Si bonds (not previously seen in the hybrid materials) in an interconnected network of silicon tetrahedra as SiO₂ content in the matrix increased. Materials with lower SiO₂ proportions (10-70 mol%) demonstrated a higher proportion of AlPO₄ formation as showed by Raman spectra. Due to the formation of cracks during heat treatment, primarily caused by the release of organic components, the synthesis procedure was modified to include a highly controlled heat treatment up to 800 °C, with a heating rate of 1 °C/min and various intermediate plateau, to prevent cracking in the final material. For the photoluminescence study, the 95SiO₂-5AlPO₄:0.2Er³⁺ composition was selected, focusing on the structural evolution from gel to glass, as well as the optical properties in response to heat treatment. Controlled heat treatment resulted in high-optical-quality (homogeneous, transparent) glasses. A higher heterocondensation degree was observed through NMR, where higher temperatures led to the appearance of Si-O-Si, Si-O-P, Si-O-Al, and Al-O-P bonds. Photoluminescence studies showed emission at 1540 nm of low intensity due to the high water content on the surface of these materials. This was confirmed by OH group signals in the UV-Vis-NIR spectra and ¹H NMR, which contributed to Er³⁺ ion luminescence quenching. Furthermore, the photoluminescence of materials treated at 800 °C and after an additional vacuum heat treatment at 900 °C for 30 minutes was studied, with varying Er³⁺ ion concentrations (0.05, 0.1, 0.2, 0.5, and 1.0 mol%). Results indicated that vacuum heat treatment promoted matrix densification and increased condensation among aluminum, phosphate, and silicate species. Additionally, vacuum treatment reduced OH groups in the glass matrix, which enhanced the luminescence intensity at 1.5 μm and increased the emission band’s full width at half maximum (~100 nm) for the sample containing 0.5 mol% Er³⁺), suggesting the formation of different chemical environments for Er³⁺ ions. Moreover, luminescence studies showed that at Er³⁺ concentrations above 0.5 mol%, signal intensity decreased, indicating luminescence quenching, likely due to non-radiative losses caused by cluster formation. This new sol-gel synthesis approach provides a way to obtain homogeneous, transparent glasses doped with rare-earth elements, opening the way for developing new optical devices for telecommunications with broadband emission in the near-infrared (NIR), operating in the C+L transmission bands.ItemTese de doutorado Avaliação da capacidade fermentativa de diferentes leveduras consumidoras de D-xilose do gênero Spathaspora isoladas da Mata Atlântica e da Floresta Amazônica brasileira(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-28) Souza, Jonas Paulino de; Medina, Kelly Johana Dussán ; Silva, Débora Danielle Virginio da ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) A crescente demanda por combustíveis renováveis e produtos sustentáveis tem direcionado esforços para o desenvolvimento de alternativas baseadas em biomassa vegetal, como a biomassa de cana-de-açúcar. Contudo, a conversão eficiente de materiais lignocelulósicos em biocombustíveis e bioprodutos apresenta desafios significativos, sobretudo devido à complexidade estrutural desses materiais e à necessidade de microrganismos com alta eficiência fermentativa. Nesse cenário, o gênero Spathaspora se destaca por incluir espécies de leveduras fermentadoras de D-xilose, com grande potencial para a produção de biocombustíveis, como o etanol, e bioprodutos de alto valor, como o xilitol. Portanto, este estudo propôs uma abordagem inovadora ao avaliar, pela primeira vez, a capacidade fermentativa de Spathaspora boniae UFMG-CM-Y306 e Spathaspora brasiliensis UFMG-HMD19.3 em hidrolisado hemicelulósico da biomassa de cana-de-açúcar. Na primeira etapa, os experimentos foram realizados em frascos Erlenmeyer para otimizar quatro fontes de nitrogênio (ureia, extrato de levedura, peptona e sulfato de amônio) na produção de xilitol e etanol. Os resultados indicaram condições específicas para cada levedura. Para S. boniae, sem estoxificação do hidrolisado, os valores experimentais de xilitol foram de 9,74 g/L (YP/S = 0,455 g/g, QP = 0,135 g/Lh) e de etanol 4,71 g/L (YP/S = 0,191 g/g, QP = 0,065 g/Lh). Já para S. brasiliensis, em hidrolisado destoxificado, os valores foram de 10,11 g/L de xilitol (YP/S = 0,473 g/g, QP = 0,140 g/Lh) e 2,60 g/L de etanol (YP/S = 0,121 g/g, QP = 0,036 g/Lh). Na segunda etapa, a produção de xilitol por S. boniae foi otimizada em biorreator utilizando hidrolisado sem destoxificação. Parâmetros como agitação e aeração foram ajustados, resultando em condições ideais de 97 rpm e 1,5 vvm, com valor predito de 13,96 g/L de xilitol. Além disso, a atividade das enzimas xilose redutase (XR) e xilitol desidrogenase (XDH) foi avaliada, revelando que a maior produção de xilitol está associada à elevada atividade de XR (dependente de NADPH) em condições de baixa agitação e aeração. Em contrapartida, maior agitação favoreceu a atividade de XDH (dependente de NAD+), resultando em menor razão XR/XDH e desvio metabólico para a produção de biomassa. O estudo demonstrou que S. boniae apresenta vantagens significativas, incluindo maior produção de xilitol em comparação ao etanol, especialmente sob condições de baixa agitação e aeração. Notavelmente, a capacidade de fermentar hidrolisado hemicelulósico sem destoxificação pode simplificar o processo, reduzir custos e destaca a S. boniae como uma candidata promissora para a produção sustentável de xilitol e outros bioprodutos. A valorização de leveduras nativas, como as de biomas brasileiros, e o reaproveitamento de resíduos agroindustriais reforçam o papel desse estudo na busca por soluções biotecnológicas sustentáveis.ItemTese de doutorado Fluxo gênico em citros geneticamente modificados em áreas de liberação planejada no meio ambiente(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-21) Julião, Maria Heloisa Moreno; Wulff, Nelson Arno ; Locali, Eliane Cristina ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) A engenharia genética é uma tecnologia com potencial para promover competitividade e sustentabilidade das culturas e possibilita adicionar, por meio de transformação genética, caraterísticas como resistência a doenças e pragas e/ou tolerância a variações ambientais na citricultura. Para garantir a biossegurança de plantas geneticamente modificadas (GM), a análise de risco inclui a avaliação da movimentação e introgressão de genes da população GM na população não-GM (fluxo gênico, FG). Para minimizar o FG, barreiras físicas e genéticas são empregadas em áreas de liberação planejada no meio ambiente (LPMA) de citros GM como medidas de contenção e monitoramento do fluxo transgênico. Os experimentos foram conduzidos em quatro áreas de LPMA, com bordadura de plantas não GM compostas por duas linhas de citrandarin, duas de tangerineira Clemenules e duas de laranjeira doce ‘Pera’, dispostas excentricamente ao redor da área de plantas GM, conforme a Resolução Normativa N° 10 de 02/10/2013 da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança. O FG foi avaliado em progênies de Clemenules e laranjeira doce ‘Pera’ de bordadura e em Clemenules e laranjeiras doces ‘Pera’, ‘Valencia’ e ‘Pineapple’ localizadas na área interna às bordaduras (plantas controle) a partir da identificação molecular do gene marcador de seleção nptII, presente nas plantas GM. O FG médio nas plantas de bordadura foi de 5,34% em Clemenules e de 0,31% em laranjeira doce ‘Pera’, enquanto nas plantas controle foi de 26,06% em Clemenules e 7,45% em laranjeiras doces. As características de apomixia facultativa e autocompatibilidade atuaram como barreiras genéticas relevantes para suprimir o FG em laranjeiras doces. Além disso, foi evidenciada a superior capacidade de fecundação do genótipo citrandarin em relação aos genótipos GM em condições de polinização aberta. O citrandarin H3 apresentou o maior percentual de grãos de pólen viáveis in vitro (79,7 ± 8,0%). Em polinização controlada com pólen de laranjeira doce GM e citrandarin H3, este foi identificado como parental predominante. Ademais, a distância entre as plantas receptoras de pólen e as plantas de citrandarin influenciou o FG, que tende a diminuir com a redução da distância ao genótipo superpolinizador. Em conjunto, os resultados mostram a dinâmica do FG em áreas de LMPA de citros GM, nas quais as barreiras físicas e genéticas impostas foram eficientes na limitação da dispersão do pólen GM. Esses achados podem orientar políticas de regulamentação e servir de fundamentação para futura liberação comercial de citros GM.ItemTese de doutorado Simulação computacional visando a produção de novos polímeros molecularmente impressos para análises clínicas e forenses(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-25) Neres, Lariel Chagas da Silva; Sotomayor, Maria del Pilar Taboada ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) Polímeros molecularmente impressos (MIPs) são soluções promissoras para a detecção de analitos devido à sua capacidade de mimetizar interações antígeno-anticorpo, além de serem acessíveis e versáteis em diversas condições de síntese. Esta tese objetivou desenvolver MIPs teóricos para o antígeno prostático específico (PSA) e o opioide fentanil. Diante da crescente incidência de câncer de próstata, métodos para monitorar precocemente o PSA são essenciais. Além disso, a crise dos opioides, principalmente nos EUA e Canadá, destaca a urgência na detecção eficaz de fentanil. No entanto, embora os MIPs sejam materiais estáveis, seletivos e sensíveis, a síntese desses materiais, especialmente para proteínas, apresenta desafios significativos, como a diminuição da seletividade. Como resultado desta tese, foi desenvolvido o Algoritmo de Ligação Molecular para Mapeamento de Superfície (MBASM), capaz de gerar complexos entre analitos e monômeros. A validação do MBASM + DFT demonstrou alta eficácia em comparação com o GFN2-xTB e o método Quantum Cluster Growth no CREST, otimizando as interações. Além disso, foram realizadas análises estruturais, propriedades de cargas (Hirshfeld), QTAIM, análise de orbitais moleculares, obtenção da energia de ligação e, para avaliar a força das interações moleculares, foram aplicadas análises de correlação de Spearman e testes de significância com bootstrap. Os monômeros funcionais promissores identificados incluem ácido itacônico, ácido 4-imidazoleacrílico e ácido metacrílico para PSA, e ácido metacrílico para fentanil. Em ambos os casos, o 1,4-divinilbenzeno foi recomendado como o monômero estrutural ideal.ItemTese de doutorado Do cerrado à mata atlântica, investigação de orbitídeos e ciclotídeos da biodiversidade brasileira(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-12) Santos, Ana Letícia Pires dos; Bolzani, Vanderlan da Silva ; Pinto, Meri Emili Ferreira ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) O Brasil, com seu território vasto e diverso é reconhecido como um dos países mais importantes em biodiversidade do mundo, porém poucos peptídeos derivados de plantas têm sido estudados nos diferentes biomas. Nesta pesquisa é descrita a investigação de 8 espécies vegetais em busca de orbitídeos e ciclotídeos. Para a busca de orbítdeos presentes em espécies vegetais de biomas como Mata Atlântica e Cerrado, foram analisadas 5 espécies da família Euphorbiaceae, do gênero Croton (C. adamantinus, C. alchorneicarpus, C. fuscescens, C. lundianus e C. organensis) e 2 espécies da família Annonaceae, do gênero Annona (A. squamosa e A. cacans). Com o objetivo de encontrar ciclotídeos, a espécie escolhida para ser investigada foi Pombalia atropurpurea, da família Violaceae. Para o estudo químico destas espécies, os extratos obtidos de caules, folhas e sementes foram submetidos a uma pré-purificação em cartuchos com octadecilsilano, (C18), como fase estacionária, permitindo a obtenção das frações peptídicas. Essas frações foram analisadas por meio de LC-ESI-IT-MS confirmando a presença de peptídeos na faixa de massa de 500-1,0 kDa e 2,8-3,7 kDa para orbitídeos e ciclotídeos, respectivamente. Das espécies analisadas, apenas A. squamosa e A. cacans e P. atropurpurea apresentaram perfis com massas moleculares referentes a peptídeos cíclicos em suas frações. Dessa maneira, desenvolveu-se uma metodologia eficaz para a extração de orbitídeos presentes nas sementes das Annonas, utilizando etanol como solvente extrator. A análise das frações de P. atropurpurea permitiu a anotação de 30 potenciais ciclotídeos presentes nas folhas e no caule da espécie. Isolou-se, através de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência, cinco substâncias do caule (C40_P1-4 e C60_P1). O sequenciamento de aminoácidos dessa substância isolada C40_P1 foi realizado por digestão enzimática com endoproteinase Glu-C, tripsina e quimiotripsina, seguido por análise de MALDI-TOF/TOF-MS. Os espectros foram examinados e as sequências foram propostas, com base na presença das séries de íons b e y (fragmentos N e C-terminais). Foi possível caracterizar o composto C40_P1 como sendo CyO4. As atividades citotóxicas e larvicida foram avaliadas tanto para as frações enriquecidas em peptídeos quanto para os ciclotídeos isolados. Apenas as frações do caule apresentaram citotoxicidade frente as linhagens de carcinoma de colorretal humano (HCT116) com 91,36% de inibição frente a 33,31% de citotoxicidade das frações das folhas. Os isolados do caule foram testados e apresentaram citotoxicidade frente a HCT116 com 95,57% para CyO4, 95,14% para C40_P2, 91,66% para C40_P3, 94,95% para C40_P4 e 98,91% para C60_P1. As amostras são consideradas ativas quando a porcentagem de inibição das células de câncer for superior a 75%. Com relação a atividade larvicida, apenas as frações do caule apresentaram mortalidade acima de 50%, frente as larvas de Aedes aegypti, com 90% de mortalidade em 72 h. Os isolados também foram testados, os compostos C40_P2 e C60_P1 apresentaram uma boa atividade frente as larvas no período de 48 e 72 horas. O isolado CyO4 (38) apresentou atividade moderada nas primeiras 48 horas e os demais isolados apresentaram baixa atividade larvicida frente as larvas de A. aegypti.ItemTese de doutorado Eficácia do tratamento das osteonecroses da cabeça femoral na síndrome Pós-COVID através do transplante autólogo de células mononucleares da medula óssea(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-24) Franco, Bruno Adelmo Ferreira Mendes; Garrido, Saulo Santesso ; Daltro, Gildásio de Cerqueira ; Universidade Estadual Paulista (UNESP) ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) A pandemia de COVID-19, causada pelo coronavírus SARS-CoV-2, gerou impacto significativo mundial, originando-se em Wuhan, China, em dezembro de 2019, e rapidamente se espalhando globalmente. Medidas variaram de lockdowns a distanciamento social devido à alta transmissibilidade do vírus e sua capacidade de infectar assintomáticos. Vacinas altamente eficazes foram desenvolvidas em resposta à emergência médica, enquanto mais de 770 milhões de infecções e 6.95 milhões de óbitos foram registradas até julho de 2023. O surgimento de osteonecroses da cabeça femoral em pacientes pós-infecção, possivelmente relacionado ao uso de corticosteroides, estimulou a busca por compreensão fisiopatológica e tratamentos minimamente invasivos, como autotransplante de células-tronco mesenquimais. O estudo tem como objetivo principal avaliar a eficácia do transplante autólogo de células mononucleares no tratamento das osteonecroses da cabeça femoral após infecção por coronavírus. Participaram 15 pacientes com osteonecrose da cabeça femoral pós-COVID-19, entre 31 e 64 anos. A coleta de dados ocorreu de junho de 2021 a julho de 2023. O procedimento de coleta de células-tronco da medula óssea ocorreu sob sedação. O transplante autólogo das células foi guiado por radioscopia. O pós-operatório envolveu restrições e monitoramento clínico, além de correção da dosagem de corticosteroides. Este estudo abrangeu 15 pacientes com osteonecrose da cabeça femoral pós-COVID-19 (total de 18 quadris). Quatro pacientes não fizeram cirurgia, um usou anti-retrovirais para HIV e um não foi localizado. Dos 13 operados, 66.7% eram homens (média de idade de 46.3 anos; 73.3% pardos). A maioria não tinha comorbidades, com 6.6% tendo hipertensão e diabetes. Todos tiveram COVID-19 leve a moderado; 40% dos internados não precisaram de ventilação. 66.7% receberam corticosteroides (35mg de prednisolona/dia). A média entre infecção e sintomas no quadril foi 183.3 dias. A necrose ocorreu principalmente no quadril direito (86.7%), com área média necrosada de 40%. A pontuação do Harris Hip Score pré-operatório foi 65.4, subindo para 75.9 pós-operatório. Um quadril evoluiu para artroplastia total após 14 meses. A infecção por COVID-19 está relacionada ao aumento da incidência de osteonecrose da cabeça femoral. É essencial aprofundar a investigação biomolecular dos efeitos infecciosos nos vasos e tecidos periarticulares. O uso e duração de corticosteroides estão ligados ao surgimento das osteonecroses. Contrariamente, pacientes que tiveram COVID-19 sem corticosteroides podem também desenvolver osteonecrose devido a possíveis impactos no sistema circulatório. O tratamento com células progenitoras autólogas da medula ósseapara osteonecroses do quadril nesses pacientes mostrou promessa, requerendo maior número de participantes em protocolos similares para validação.ItemTese de doutorado Investigação dos compromissos epistemológicos, sociopolíticos e psicopedagógicos de propostas metodológicas para o ensino de ciências(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-30) Morais, Rafael Pedroso de; Bego, Amadeu Moura ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) A presente pesquisa advoga a importância do planejamento de ensino para o desenvolvimento do ato educativo de modo coerente e fundamentado. Entende que a metodologia de ensino é o principal elemento do planejamento, tendo-a como objeto de pesquisa. A partir disso, delimitou-se um quadro problemático com relação à metodologia de ensino, tornando evidente a polissemia do termo e a falta de critério de seu ensino nos cursos de formação de professores. Sublinha-se, ainda, as consequências negativas advindas dos dois fatores destacados. Diante desse contexto, foram estabelecidos três objetivos: propor uma conceituação para o termo metodologia de ensino; propor um instrumento de análise e caracterização de propostas a metodologia; analisar propostas da área de ensino de ciências: ensino de ciências por investigação, modelo topológico de ensino, três momentos pedagógicos e pedagogia histórico-cr[itica. A presente pesquisa está fundamentada como qualitativa do tipo documental e utiliza como instrumento de análise um roteiro de análise textual. Fundamenta-se, ainda, nos princípios teóricos-metodológicos da análise de conteúdo. A partir da discussão de algumas propostas conceituais para o termo metodologia de ensino, entendeu-se que a definição de Manfredi avança em relação às outras por definir de maneira precisa e por fornecer elementos caracterizadores e definidores. Fundamentado nessa proposta foi possível estabelecer um roteiro de análise textual por meio do qual se procedeu a análise de quatro propostas a metodologia. A partir da análise dessas propostas, foi explicitado e discutido as principais características de cada uma com relação a seus princípios epistemológicos, sociopolíticos e psicopedagógicos. Com base nisso, concluiu-se que as quatro propostas a metodologia analisadas se configuram, por critério, como metodologias de ensino.ItemTese de doutorado Imobilização de glucoamilase fúngica comercial em suportes obtidos por manufatura aditiva e aplicação na hidrólise do amido em reator de tanque agitado operado em batelada(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-04) Lima Junior, David Spressão; Bocchini, Daniela Alonso ; Paula, Ariela Veloso de ; Instituto de Química de Araraquara ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) O presente trabalho teve como objetivo realizar a imobilização covalente de glucoamilase fúngica comercial em suportes obtidos por manufatura aditiva e posterior aplicação dos derivados na hidrólise do amido em reatores enzimáticos. Suportes de poli-ácido lático (PLA) e de geopolímero, inéditos no contexto das glucoamilases, foram utilizados na imobilização da enzima. Os suportes de PLA foram funcionalizados com grupamentos amino a partir de dois diferentes agentes, separadamente: hexametilenodiamina (HMDA) e etilenodiamina (EDA). Os suportes de geopolímero foram funcionalizados com 3-aminopropil trietoxisilano (APTES). Foram avaliados a influência do pH de imobilização e do carregamento enzimático (fixado em 10 e 200 mg de proteína/g de suporte) e os derivados foram caracterizados físico-quimicamente. Planejamentos experimentais do tipo DCCR foram empregados visando a determinação do pH e da temperatura ótimos da enzima solúvel e dos derivados. O pH ótimo determinado para a enzima em sua forma solúvel (4,93) não sofreu alteração após a imobilização em suportes de geopolímero, enquanto que a imobilização em suportes de PLA funcionalizados com EDA contribuiu para uma ligeira alteração (pH 5,5). Por outro lado, a temperatura ótima de atividade manteve-se a mesma para a enzima solúvel e após a imobilização em suportes de PLA (50 °C) enquanto que a imobilização em suportes de geopolímero contribuiu para uma ligeira alteração deste valor para 55,5 °C). A imobilização em suportes de geopolímero contribuiu para uma elevação da estabilidade e do tempo de meia-vida frente ao seu pH ótimo de atividade (Kd = 0,01 h-1 e t1/2 = 101,93 h), o mesmo não tendo sido observado após a imobilização em suportes de PLA (Kd = 0,11 h-1 e t1/2 = 6,59 h), enquanto que a estabilidade frente às temperaturas ótimas de ambos os derivados obtidos (PLA e geopolímero) foi inferior à demonstrada pela enzima em sua forma solúvel (KdPLA = 1,36 h-1 e t1/2PLA = 0,51 h; KdGeop. = 1,77 h-1 e t1/2Geop = 0,40 h). Os derivados foram utilizados por cinco ciclos de hidrólise em reatores de tanque agitado, com destaque para as conversões próximas às máximas obtidas pelo uso dos derivados obtidos a partir da imobilização em suportes de PLA em seis horas de reação (93,44%) e em 24 horas para os derivados obtidos a partir da imobilização em suportes de geopolímero (91,55%). Os resultados obtidos demonstram o potencial de aplicação dos suportes de PLA e de geopolímero para a imobilização de glucoamilase, fornecendo opções promissoras para a hidrólise do amido em reatores enzimáticos, facilitando o reuso de biocatalisadores. Esta característica é inatingível com as enzimas em sua forma solúvel, além de contribuir para a sustentabilidade e eficiência dos processos enzimáticos industriais.ItemTese de doutorado Estudo das raízes de Senna spectabilis: obtenção de biblioteca de fungos endofíticos para exploração racional fazendo uso da metabolômica e ferramentas quimiométricas(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-01) Veloso, Juvenal Henrique; Gamboa, Ian Castro ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) Os produtos naturais desempenham um papel importante na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos utilizados no tratamento de enfermidades, e com isso, a busca por novas fontes de substâncias com uso terapêutico tem se intensificado. Neste contexto, muitos estudos estão sendo desenvolvidos com fungos endofíticos, encontrados em diversas espécies de plantas, que são capazes de sintetizar uma diversidade de compostos que podem apresentar inúmeras atividades biológicas. Na literatura existem diversos trabalhos que tratam da utilização de fungos endofíticos isolados das partes aéreas da espécie Senna spectabilis, porém, não há estudos da composição desses microrganismos presentes nas raízes. Assim sendo, para uma compreensão adequada dessa espécie arbórea e de seus microrganismos, é importante um estudo minucioso da composição biológica e química de suas raízes. Portanto, este trabalho teve como objetivo realizar uma investigação racional da biodiversidade presente nas raízes de Senna spectabilis visto não haver nenhum registro dos fungos endofíticos encontrados nas raízes dessa espécie vegetal, e identificação dos compostos produzidos por estes microrganismos e estudos para avaliar a capacidade de atividades biológicos destes compostos. No total foram isoladas 14 cepas de fungos endofíticos provenientes das raízes. Dois dos fungos isolados foram identificados como Fusarium oxysporum, que apresentaram formas especiais. Foi realizado uma triagem dos extratos frente a diversos ensaios biológicos a fim de seguir um processo bioguiado com os extratos selecionados. Nesse quesito foram escolhidos os extratos SSR4 e SSR14, pois apresentaram maiores atividades frente a diversas linhagens bacterianas gram-positivas. Seus extratos foram avaliados para atividades antibacterianas e erradicação de biofilme. O ensaio de erradicação de biofilme apresentou os melhores resultados, com erradicação de até 99% do biofilme formado. Visando correlacionar a atividade observada com a química destas frações foram realizados experimentos como ensaios biológicos e análise de LC-MS para caracterizar as frações e permitir a tomada de decisão sobre a necessidade ou não de isolamento. As análises permitiram anotar 14 (quatorze) compostos, sendo 8 (oito) da classe eniatina e 6 (seis) da classe beauvericina as quais foram as principais responsáveis pelas atividades biológicas observadas.ItemTese de doutorado Potencial biológico e quimiodiversidade dos fungos endofíticos Annulohypoxylon stygium e Annulohypoxylon yungensis de três espécies de algas marinhas vermelhas(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-20) Silva, Givaldo Souza; Silva, Dulce Helena Siqueira ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) Nas últimas décadas, o ecossistema marinho tem se destacado como uma promissora fonte de novos produtos naturais devido à sua rica biodiversidade e potencial para novos organismos da fauna e flora marinhas. Dentro desse universo, os fungos endofíticos associados a organismos marinhos, incluindo algas, têm demonstrado grande potencial para fornecer novos metabólitos biologicamente ativos, com uma vasta quimiodiversidade. Ao serem privados de seu habitat natural, os microrganismos tendem a perder sua capacidade metabólica, um evento chamado silenciamento gênico, quando alguns genes responsáveis por determinadas vias biossintéticas deixam de ser expressos. Assim, o foco principal deste estudo foi explorar o potencial biológico e a quimiodiversidade de fungos endofíticos das espécies Annulohypoxylon stygium e Annulohypoxylon yungensis isolados da alga marinha vermelha Asparagopsis taxiformis. Para tanto, foram empregadas ferramentas que aumentam a diversidade química, como OSMAC, planejamento experimental e modulação epigenética. Inicialmente, foram construídas curvas de crescimento para ambos os fungos em meio líquido, permitindo determinar as melhores condições de crescimento em relação ao tempo de cultivo e produção de massa de extrato (A. stygium – 20 dias e A. yungensis – 30 dias) e, através de ferramentas de análise multivariada, compreender a dependência temporal da quimiodiversidade. A abordagem OSMAC, aliada a ferramentas quimiométricas de planejamento experimental, combinou os moduladores epigenéticos SAHA e procaína com variáveis físicas, como temperatura, agitação e fotoperíodo. Essa combinação foi empregada para otimizar o crescimento e a quimiodiversidade do fungo A. yungensis. Os extratos obtidos nos ensaios do planejamento experimental foram analisados por CLAE-EM/EM, e os dados espectrais foram analisados por GNPS, destacando as principais classes de metabólitos nesses extratos, como peptídeos, dicetopiperazinas e derivados de ácido 3,5- dihidroxidecanoico. A produção de extratos a partir do cultivo em fase sólida resultou na obtenção de uma substância inédita, o 2-metoxi-4-hidroxi-ε-caprolactona, e uma série de dicetopiperazinas (DKPs) do tipo 2,5-dicetopiperazina, cujas estruturas foram elucidadas utilizando métodos espectroscópicos e espectrométricos, incluindo RMN uni e bidimensionais, CLAE-DAD e CLUE-EM/EM. Aliando o cultivo em fase sólida e os moduladores epigenéticos (SAHA e procaína), a modulação promoveu a produção de várias substâncias, anotadas como peptídeos através da desreplicação com a ferramenta SIRIUS e análise por Rede Moleculares. Alguns desses peptídeos apresentaram atividade citotóxica contra células de câncer colorretal HCT116 e atividade bactericida contra linhagens resistentes de S. aureus. Além disso, o perfil metabólico de A. stygium isolado de diferentes espécies de algas marinhas, como A. taxiformis, Acanthophora spicifera e Bostrychia radicans, foi analisado por GNPS e ferramentas de análise multivariada, destacando a diversidade química e a influência da origem do hospedeiro no perfil metabólico do fungo. Os resultados deste trabalho contribuem para o entendimento da quimiodiversidade e do potencial biológico de fungos endofíticos marinhos, abrindo novas perspectivas para a bioprospecção de compostos bioativos.ItemTese de doutorado Formando espíritos científicos: desenho e implementação de sequências de experimentos investigativos em um curso de graduação em química(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-16) Zytkuewisz, Matheus Almeida Bauer; Bego, Amadeu Moura ; Universidade Estadual Paulista (Unesp) A formação do espírito científico, segundo Gaston Bachelard, é um processo dialético, contínuo e permanente, caracterizado por movimentos reiterados de construção, desconstrução e reconstrução de uma identidade científica em busca incessante de aperfeiçoamento. Para que esse processo se inicie adequadamente, é crucial formar seu germe de maneira apropriada, impedindo ou reformando noções inadequadas da atividade científica. Nesse contexto, a presente tese de doutorado propõe um design para a formação inicial do espírito científico em alunos ingressantes de um curso de graduação em química. O escopo da pesquisa reside no contexto do ensino de ciências, particularmente no ensino experimental de química, utilizando o conceito de Sequências de Ensino Investigativas (SEIs) para modificar conteúdos curriculares do segundo semestre de uma disciplina experimental anual. A proposta foi fundamentada em três pilares: noções sobre investigação científica, compreensão dos conhecimentos químicos e a aproximação da experiência científica de Bachelard. Três conteúdos químicos foram abordados no desenvolvimento da pesquisa: termoquímica, cinética química e eletroquímica. A coleta de dados foi realizada por meio de documentos textuais, relatórios e grupos focais com os participantes. Utilizamos a Análise de Conteúdo, de forma quantitativa ou mista, conforme necessário, para a análise dos dados. Os resultados indicam que a proposta foi, de maneira geral, bem-sucedida. A pesquisa evidenciou indícios do desenvolvimento do espírito científico em relação aos três pilares fundantes, oferecendo insights valiosos para o aperfeiçoamento do design e sua possível reimplementação. Além disso, obtivemos nuances bastante importantes acerca do uso do Ensino por Investigação dentro do contexto do Ensino Superior.ItemTese de doutorado Metabolomic study of the chemical composition of bamboos from the genus Guadua (Poaceae) and exploration of their biological potential(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-19) Chitiva, Luis Carlos Chitiva; Gamboa, Ian Castro ; Costa, Geison Modesti ; Prieto-Rodríguez, Juliet Angélica ; Pontificia Universidad Javeriana (Puj) Bamboos belonging to the Guadua genus are recognized worldwide for their various applications in the ecological, social, economic, cultural, and medicinal fields. However, to date information on its chemical composition and biological activity is still unknown. In this context, the present work aimed to study the chemical composition and biological activity of bamboos of the Guadua genus through a metabolomic approach, with four main objectives: (1) evaluate the variations in the chemical composition under the influence of an altitudinal gradient and map chemical diversity using GNPS; (2) correlate chemical composition and biological activities for the identification of bioactive compounds; (3) evaluate metabolic alterations in HCT-116 cells after exposure to G. incana extract; and (4) isolate some bioactive compounds from the active extract of G. incana, guided by the metabolomic approach. The results obtained highlight that the first objective shows a significant increase in flavonoid composition at high altitudes. A great richness in the chemical diversity of these bamboos was also demonstrated. In the second objective, the presence of 49 compounds was identified in Guadua species, including flavonoids and cinnamic acid derivatives that showed a strong correlation with anti-inflammatory and antioxidant activities. Particularly, it was found that flavone glycosides presented a positive correlation with cytotoxic potential. In the third objective, an alteration of 99 metabolites was found in HCT-116 cells when treated with the active extract of G. incana, mainly associated with glutathione metabolism. Finally, in the fourth objective, a flavone glycoside corresponding to isoschaftoside was isolated that showed potent cytotoxic activity and a mixture of three flavones derived from apigenin. In conclusion, this study contributed important and robust scientific data to the knowledge of the chemical composition and the antioxidant, anti-inflammatory and cytotoxic potential of several species of the genus Guadua that had not yet been studied.ItemTese de doutorado Evolução de intermediários ativos na reação MTO com chabazita(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-05) Pereira, Elen Maria Feliciano; Martins, Leandro Pierroni ; Instituto de Química A conversão catalítica do metanol em olefinas leves representa um avanço significativo, principalmente na produção de eteno e propeno por rotas alternativas, reduzindo assim a dependência das rotas tradicionais que são baseadas no petróleo. Contudo, apesar dos avanços tecnológicos e científicos, essa reação ainda apresenta alguns desafios, como por exemplo, uma melhor compreensão a respeito de como espécies de materiais carbonáceos (coque) evoluem de espécies classificadas como espectadoras (responsáveis pela desativação do material) para espécies ativas (responsáveis pelo início da piscina de hidrocarbonetos e conseguinte formação dos produtos de interesse). E como o entendimento desse mecanismo aliado a engenharia dos catalisadores podem resultar em materiais mais seletivos e duradouros. Assim, esse estudo apresenta o desenvolvimento de um trabalho sistemático que compreende o acompanhamento da evolução das espécies de coque em função da temperatura reacional e como a estrutura cristalina do catalisador influencia nos resultados obtidos. Para isso, uma zeólita de topologia CHA foi sintetizada e aplicada na conversão do metanol. Outro aspecto apresentado no trabalho são modificações na estrutura zeolítica. A primeira modificação realizada consistiu na síntese de um sistema de poros hierárquicos, ou seja, microporos e mesoporos interligados. A criação desse novo sistema de poros foi responsável pela sobrevida do catalisador. Já a segunda modificação, que consistiu na impregnação de espécies aromáticas nos microporos da zeólita, foi responsável por aumentar a seletividade as olefinas leves e manter o catalisador ativo por mais tempo. A atmosfera de reação também foi variada e revelou que a utilização do CO2 também é capaz de alterar tanto a seletividade quanto ao tempo de vida desses materiais.ItemTese de doutorado Síntese, caracterização e avaliação de monocamadas peptídicas auto-organizadas (SAM) com marcador redox ferroceno para desenvolvimento de biossensores(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 0024-07-23) Brandão, Sarah Tolentino Rocha; Cilli, Eduardo Maffud ; Instituto de Química - Araraquara (IQAr) Biossensores redox-capacitivos têm sido empregados na construção de interfaces eletroquímicas. Peptídeos marcados com espécies redox como o Fc-Glu-Ala-Ala-Cys-NH2, atuam como monocamadas sensíveis as mudanças na transferência de elétrons quando há a ligação do analito de interesse. Esse trabalho teve como objetivo a síntese, caracterização e avaliação de diferentes peptídeos contendo a espécie redox ácido 3-ferrocenilpropiônico (Fc): 1) Fc-Glu-Ser-Ser-Cys-NH2 (Pep-Ser), que possui em sua cadeia lateral grupos formadores de ligações de hidrogênio; 2) Fc-Glu-Phe-Phe-Cys-NH2 (Pep-Phe), com cadeia lateral aromática dos resíduos de Phe; e ) Fc-Glu-Gly-Gly-Cys-NH2 (Pep-Gly), que apresenta o aminoácido Gly que possui a menor cadeia lateral entre os aminoácidos. Somado a isto, diferentes compostos contendo o ferroceno foram testados: 4) peptídeos ferrocenilacetil-Glu-Gly-Gly-Cys-NH2 (Pep-Gly2) e ferrocenilcarboxil-Glu-Gly-Gly-Cys-NH2 (Pep-Gly3). As monocamadas foram construídas sob superfície de ouro (Au) e seus parâmetros eletroquímicos mensurados. A voltametria cíclica mostrou que, as monocamadas formadas possuem processos redox reversíveis, com potenciais formais na faixa de 354 a 374 mV. O peptídeo Pep-Gly apresentou maior densidade de recobrimento molecular (2,6 x 10-10 mol cm-2) e capacitância eletroquímica (270 ± 35 µF cm-2). A k_ET calculada por dois métodos, Laviron e teoria do modelo quântico, mostra valores similares, no qual Pep-Phe apresentou maior valor (22 ± 3 s-1). Quando avaliado o desempenho como biossensor na detecção da proteína NS1 do vírus da Dengue, o Pep-Gly mostrou melhores valores de sensibilidade (5,6%) e menores de LOD (1,4 n mL-1) e LOQ (2,6 ng mL-1), seguido do Pep-Phe. O Pep-Ser não apresentou resposta biossensora. A monocamada formada pelo Pep-Gly também foi integrada ao sistema CRISPR-Cas13a para a detecção de fragmentos de RNA de Sars-CoV-2, mostrando resultados promissores e respostas relativas de 10,5 % em concentrações de 50 aM, e 16,5 % em concentrações de 50 pM. No entanto, ao ser usada a enzima desativada dCas13a não foi possível obter resposta para detecção dos mesmos alvos moleculares. A caracterização eletroquímica do Pep-Gly2 e Pep-Gly3 mostrou que ambos os peptídeos não apresentam potencial para uso em interfaces sensoras, uma vez que não se mostraram estáveis, mostrando dependência da proximidade do ferroceno em relação ao arcabouço peptídico. Os resultados apresentados mostram potencial uso de peptídeos eletroativos na formação de SAM visando o desenvolvimento de diferentes biossensores.ItemTese de doutorado LAPONITE® in photonic materials: solid-state emission of nanocomposites based on carbon dots and its application as Hg2+ sensing; application as conformable substrates for OLEDs(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-10) Onishi, Bruno Seiki Domingos; Ribeiro, Sidney José Lima ; Instituto de Química LAPONITE® is a nanometric synthetic clay mineral widely explored in the biomedical field. However, its features such as suspension transparency and the ability to functionalize it with fluorophores and nanoparticles also make it a promising candidate for photonic applications. To avoid aggregation-caused quenching (ACQ) in solid-state carbon dots (CDs), LAPONITE® can be used to induce a steric hindrance between the nanoparticles. Thus, part of this thesis (chapter 2) delves into the photoluminescent characteristics of solid-state hybrid carbon dots/LAPONITE® (CDLP). These hybrid materials were synthesized using the hydrothermal method with a precise pH control set at 8.5. The LAPONITE® structure remained intact without a structural collapse in these conditions as indicated by the diffractograms of powder XRD. The use of different concentrations of citric acid during synthesis results in different CDs concentrations in CDLP-A (low precursors concentration) and CDLP-D (high concentration) with an amorphous structure and average size around 2.8-3.0 nm, according to STEM. By XPS and FTIR, carboxylate groups formed in the CDLP surface. The CDLP displayed visible photoluminescence (PL) emission in aqueous and powder, which the last underwent quenching according to lifetimes and quantum yield measurements. Low-temperature measurements revealed an enhancement of the non-radiative pathways induced by aggregation, associated with coupled surface states. Energy transfer modeling based on Förster-Dexter suggests an approximate mean distance of 9.5 nm between clusters of CDs. According to the quantum yield measurements (CDLP-A = 0.09 ± 0.01 and CDLP-D = 0.02 ± 0.01), and in comparison with CD without LAPONITE®, the synthetic clay mineral was crucial resist ACQ. The synthesized nanocomposites presented structure characteristics, such as carboxylate groups for the application as photoluminescence chemical sensors (PCS) using PL quenching. Due to the harmful effect on the environment and human health of Hg2+, its detection in low concentrations is needed, which can be achieved using PCS While several studies have reported that Hg2+ detection using CDs PL emission there is a lack of in-depth investigation into the quenching mechanisms involved in turn-off sensors. In this study (chapter 3), a Stern-Volmer analysis at three different temperatures (288, 298, and 303 K) is proposed. The results indicated selectivity for Hg2+ over the other evaluated metals. The optimum detection range for Hg2+ was found to be 1-40 μM, with limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) of 2.5 and 8.3 μM respectively. Using the Stern-Volmer models, it was found that static quenching dominates over collisional quenching, possibly due to the complexation between the nanocomposite’s carboxylate groups and Hg2+. Additionally, the modified Stern-Volmer model, which accounts for the fractional accessibility of the fluorophores by the quenchers, suggests that some parts of the sensor are inaccessible to the quencher. Reinforcement material for organic light-emitting diodes (OLEDs) substrates is another photonics application of LAPONITE®. Biopolymers such as carboxymethyl cellulose and hyaluronic acid are alternative substrates for conformable OLEDs. However, drawbacks such as mechanical stress susceptibility can hinder the device's performance under stretched conditions. To overcome these limitations, herein (chapter 4) a nanocomposite based on CMC/HA (Carboxymethyl cellulose/Hyaluronic acid) and LAPONITE® was developed, intending to improve the mechanical strength without compromising the film flexibility and transparency (transmittance >80% - 380-700 nm) as substrates for conformable OLEDs. From XRD, FTIR, CP-MAS NMR, and TGA/DTG characterization techniques, it was possible to conclude the presence of LAPONITE® randomly dispersed between the polymer chains. The CMC/HA with 5 % (wt/wt) of LAPONITE®, CMC/HA 5, presented higher tensile strength (370.6 MPa) and comparable Young’s Modulus (51.0 ± 1.2 Mpa) in comparison to the nanocomposites and pristine films, indicating a better candidate for device’s substrates. To produce the OLED, the multilayer structure ITO/MoO3/NPB/ TCTA:Ir(ppy)3/TPBi:Ir(ppy)3/Bphen/ LiF was deposited onto CMC/HA 5 substrate. of the OLEDs fabricated using CMC/HA 5 substrates showed higher luminance (12 kcd/m2) and irradiance (0.9 mW/cm2) values when compared with those based on commercial bacterial cellulose (BC). However, the same device presented lower efficiency (3.2 cd/A) due to higher current density. Moreover, the OLED fabricated onto LAPONITE® modified biopolymer presented a reproducible behavior when submitted to continuous bending stress. Thus, CMC/HA 5 demonstrates potential as a transparent conductor substrate for biopolymer-based OLED with comparable performance to commercial BC features.ItemTese de doutorado Produção de catalisadores bimetálicos suportados em biochar para obtenção de ɣ-valerolactona a partir de ácido levulínico usando ácido fórmico como fonte de hidrogênio(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-05-24) Macedo, Joao Carlos Alves ; Rosa, André HenriqueA substituição de recursos fósseis por matérias-primas renováveis derivadas de resíduos lignocelulósicos agrícolas e industriais é extremamente benéfica, uma vez que são abundantes e de baixo custo econômico. Muitos estudos relacionados a produção da conversão de ácido levulínico em ɣ- valerolactona na presença de ácido fórmico como fonte de H2 estão sendo desenvolvidos. ɣ- valerolactona é uma substância que atualmente vem apresentando grandes aplicações como agente aromatizante, aditivo de combustível e solvente verde de baixa toxicidade. No entanto, a transição para uma economia de base verde só será bem-sucedida se for acompanhada de conquistas tecnológicas significativas, como novos catalisadores heterogêneos. Entre os catalisadores heterogêneos, os catalisadores bimetálicos suportados têm sido apontados como uma escolha interessante para hidrogenação do ácido levulínico à ɣ- valerolactona. O objetivo principal deste trabalho foi a preparação e o estudo de novos catalisadores heterogêneos bimetálicos suportados em biochar para uso em reação de hidrogenação seletiva do ácido levulínico para obtenção de γ-valerolactona. Foram preparados biochar provenientes do bagaço de cana de açúcar, brutos e modificados com Fe/Ru e Ca/Ru via “gelificação-pirólise”, proveniente do bagaço de cana-de-açúcar. A caracterização dos materiais sintetizados foi realizada utilizando as técnicas de difratometria de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) e espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente (ICP -OES). Os produtos obtidos foram quantificados por cromatografia gasosa acoplada a espectroscopia de massa (CG/MS). Os principais resultados mostraram que a modificação do biochar no método de gelificação com alginato suportou de forma satisfatória as partículas de Ru/Fe e Ru/Ca na superfície do biochar à temperatura pirolise de 500°C e teor de Ru à 3% (m/m). Na conversão de ácido levulínico a ɣ- valerolactona, a aplicação do material BC500Fe/3%Ru apresentou um rendimento de 73,0 ± 9,2% (m/m) em condições experimentais de 0,5 g, 180°C por 3 horas enquanto o material BC500Ca/3%Ru apresentou um rendimento de 53,0 ± 2,6% (m/m) em condições experimentais de 0,35 g, 165ºC por 3h30 min. Ambos os sistemas contendo 0,004 mol de LA, 0,008 mol de FA e 10 mL de água. A presença de ferro ou cálcio na superfície do biochar contribuíram tanto para aumento da adsorção de ácido levulínico como no aumento da concentração de sítios superficiais básicos. O trabalho apresentou resultados promissores quanto ao desenvolvimento de novos catalisadores para obtenção ɣ- valerolactona a partir da conversão do ácido levulínico na presença de ácido fórmico em meio aquoso.ItemTese de doutorado O Ensino da Teoria do Orbital Molecular em moléculas diatômicas: uma proposta para o Ensino Superior(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-12) Galavotti, Joana Souza Oliveira ; Cebim, Marco AurélioA Teoria do Orbital Molecular (TOM) é um modelo científico de ligação química que surgiu na década de 1920 assim como a Teoria da Ligação de Valência (TLV), sendo baseadas na mecânica quântica. Diversos cientistas colaboraram para o surgimento desse modelo com destaque para Robert Mulliken, Friedrich Hund, John Lennard-Jones e Edward Condon. Embora se apresente como um modelo científico satisfatório para a explicação da formação de ligações, foi observado através de um levantamento bibliográfico que a TOM é pouco explorada como temática de pesquisa na área de Ensino em Química mesmo que conste no conteúdo dos cursos de graduação. Concomitantemente, o estudo da TOM implica no conhecimento dos diagramas de orbitais moleculares organizados a partir da energia potencial. A observação dos diagramas para espécies diatômicas homonucleares formadas por elementos químicos do segundo período da tabela periódica indica uma inversão da posição dos orbitais moleculares entre as espécies dinitrogênio e di-oxigênio, sendo proposto uma relação entre esse comportamento com as energias de orbital utilizadas por Leland Allen na determinação da eletronegatividade. Ademais, a TOM permite estabelecer conclusões sobre a existência de moléculas com base na ordem de ligação, algo utilizado de maneira a sugerir associações dessa e de características do átomo isolado para a proposição da energia de dissociação de ligação em moléculas diatômicas homonucleares como propriedade periódica dos elementos químicos. Dessa maneira, o trabalho é composto por duas partes: a primeira com a elaboração e aplicação de uma Unidade Didática Multiestratégica (UDM) sobre a TOM em uma turma do primeiro ano do curso de Bacharelado em Química no Instituto de Química da UNESP. Como abordagem metodológica é utilizado o Ensino Fundamentado em Modelagem (EFM) que, dentre seus objetivos, busca desenvolver as noções sobre a natureza, a abrangência e limitação de um modelo científico, estimulando ações de avaliação, criação e reformulação. Ao longo da UDM, estratégias didáticas foram planejadas com vias de atender ao tema e ao público-alvo. Os modelos expressos pelos alunos nas atividades de modelagem foram examinados pela Análise de Conteúdo de Laurence Bardin, revelando superações das tratativas macroscópicas para microscópicas. A segunda parte consiste nas correlações da energia de dissociação de moléculas diatômicas homonucleares como propriedade periódica de maneira gráfica e equacional a partir da adoção de características das famílias da tabela periódica, como o número de elétrons desemparelhados, a ordem de ligação, o estabelecimento de ligações pi, entre outros. Ainda com a intencionalidade de aprofundamento das relações a serem estabelecidas com base em aspectos dos diagramas de orbitais moleculares, sugere-se tratar a inversão sigma-pi por meio da energia do orbital utilizada por Allen na descrição das energias de configuração. Dessa forma, espera-se contribuir com a área de Ensino de Química por meio da UDM planejada sobre a TOM, tendo sido observado um movimento de apropriação da Ciência e avanços significativos quanto as visões fragmentadas dos modelos científicos da ligação química. Quanto a energia de dissociação obteve-se correlações entre os valores descritos e experimentais, inferindo relações sob o viés de propriedades do átomo isolado. Por fim, a interpretação da inversão sigma-pi sob a ótica da energia do orbital permitiu uma clara representação gráfica desse comportamento, enriquecendo a compreensão do fenômeno.ItemTese de doutorado Peptídeo-conjugados derivados da toxina ParE: design, síntese e estudos biológicos(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-13) Bedoya, Jose Gregorio Martin ; Marchetto, ReinaldoO desenvolvimento de novos fármacos com ação antibacteriana e antitumoral requer a identificação de um alvo celular específico. Um grupo de moléculas que se tornou alvo celular efetivo para agentes terapêuticos é o das topoisomerases. As topoisomerases, são enzimas essenciais para os processos de replicação e transcrição do DNA e, portanto, para a viabilidade celular. Inúmeros agentes antibacterianos atuam inibindo a atividade destas enzimas, como as quinolonas, cumarinas, microcinas e toxinas bacterianas, tais como ParE e CcdB. ParE inibe a síntese de DNA agindo diretamente na ação de duas topoisomerases: DNA girase e topoisomerase IV. Peptídeos derivados de ParE têm sido descritos como inibidores de topoisomerases bacterianas in vitro e, portanto, agentes antibacterianos em potencial. No entanto, a baixa capacidade destes peptídeos em permear a membrana plasmática bacteriana impede o uso dos mesmos para fins terapêuticos. Para contornar esta limitação, decidiu-se neste trabalho, projetar e sintetizar peptídeo-derivados de ParE, conjugados com fluoroquinolonas e moléculas contendo grupos cumarínicos, e avaliar a capacidade de inibir a atividade de diferentes topoisomerases bem como, em prevenir o crescimento bacteriano. Para isso, peptídeo-conjugados foram sintetizados pela metodologia de fase sólida, purificados e analisados por cromatografia líquida de alta eficiência e caracterizados por espectrometria de massas. Análise de dicroísmo circular revelou uma conformação predominante em folha-β nos peptídeos, e que as conjugações em ParELC3M não alteraram de forma significativa sua estruturação secundária. A capacidade de inibição destes compostos sobre a atividade das topoisomerases foi testada por ensaios de eletroforese em gel. Atividades antibacteriana e antifúngica avaliadas pelo método de microdiluição em caldo e a viabilidade celular pelo método de MTT. Um peptídeo derivado de ParE (ParELC3M) e seus conjugados CFX-ParELC3M, CICPOQ-ParELC3M, HOCAc-ParELC3M e CFXPip-ParELC3M foram obtidos e testados. Tentativa de expressão da proteína ParE também foi realizada, objetivando a obtenção da toxina para estudos comparativos. Em ensaios padrão de superenrolamento e relaxamento do DNA, o peptídeo ParELC3M e seus conjugados, não inibiram completamente a atividade da DNA girase de E. coli e S. pneumoniae, mas inibiram a DNA girase de M. tuberculosis em concentrações entre 50 e 12,5 µmol.L-1. Por outro lado, todos peptídeo-conjugados inibiram a reação de relaxamento catalisada pelo topo IV de E. coli e S. pneumoniae com valores de IC100 entre 50 e 25 µmol.L-1. Adicionalmente, os peptídeo-conjugados CFX-ParELC3M e CFXPip-ParELC3M inibiram a topo IA de E. coli e Topo II de levedura com valores de IC100 menores que 6,25 µmol.L-1 e 3,125 µmol.L-1, respectivamente. Somente CFXPip-ParELC3M foi capaz de inibir o crescimento bacteriano, com um valor de MIC de 25 µmol.L-1. Mas em relação à atividade antifúngica, os peptídeos-conjugados não apresentaram inibição de crescimento de C. albicans. Estes resultados indicam que a conjugação de grupos fluoquinolônicos a peptídeos inibidores de topoisomerases, tal como ParELC3M, podem facilitar sua passagem através da membrana bacteriana para atingir seu alvo intracelular, as topoisomerases. Além disso, os peptídeo-conjugados não demostraram toxicidade em células MRC-5. Os resultados indicam que os conjugados derivados de ParE representam uma estratégia promissora para o desenvolvimento de novos agentes antimicrobianos.ItemTese de doutorado Nanohíbridos luminescentes emissores de luz vermelha para aplicações em imageamento celular e nanotermometria(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-15) Santos, João Antonio Oliveira ; Lima, Sergio Antonio Marques de; Cebim, Marco Aurélio Sondas luminescentes emissoras de luz vermelha a base de íons európio (Eu3+) têm sido essenciais na compreensão de bioprocessos a nível intracelular por permitirem o imageamento e a coleta de informações fisiológicas do ambiente em que estão, como por exemplo, a temperatura. Neste contexto, complexos -dicetonatos de Eu3+, especialmente os de tta (2-tenoiltrifluoroacetona) e dbm (dibenzoilmetano), são fortes candidatos no desenvolvimento de biosondas e termômetros luminescentes. Mas, a bioaplicação desses complexos é, muitas vezes, limitada pela baixa solubilidade e baixo rendimento quântico de emissão em água, além da danosa radiação ultravioleta ser a fonte de excitação preferencial. Embora os problemas de solubilidade serem contornados pela imobilização dos complexos em nanopartículas que contenham carga de superfície, ainda é necessário intensificar as propriedades fotofísicas de emissão desses materiais e utilizar excitações de menor energia que não prejudiquem as células. Neste trabalho, complexos de európio foram ancorados na superfície de três diferentes nanoestruturas esféricas, todas elas contendo uma superfície externa de sílica, são elas (i) nanopartículas de sílica densa (NPS); (ii) nanoestruturas núcleo@casca do tipo Ag@SiO2 e; (iii) UCNP@SiO2 (UCNP = nanopartículas de conversão ascendente de luz, ou upconversion) visando aplicações em bioimagem e sensoriamento de temperatura. Primeiro, NPS de 50 e 170 nm decoradas com complexos de tta e dbm foram desenvolvidas através de três abordagens experimentais resultando em híbridos com estruturas similares, mas com diferentes cargas de superfície. Testados como agentes de contrate no imageamento de células cancerígenas de fígado tipo Huh-7.5, os híbridos de tta apresentaram as melhores propriedades espectroscópicas e os resultados mostraram uma dependência tanto da carga de superfície quanto do tamanho dos híbridos com a toxicidade, internalização e perfil de marcação citoplasmática das células. O segundo estudo foi baseado no uso de estruturas plasmônicas Ag@SiO2 objetivando intensificar as propriedades de emissão dos complexos para produção de sondas mais eficientes. Para isso, um longo estudo de síntese e caracterização da AgNp e seu recobrimento com sílica (Ag@SiO2) foi desenvolvido. Os resultados mostraram que a prata intensificou em até 15 vezes a emissão da luz vermelha com maior pureza de cor quando comparado aos híbridos contendo apenas NPS, mas que esta intensificação foi dependente da espessura da casca de sílica, do comprimento de onda de excitação e do solvente que as partículas foram suspensas. Apesar da intensificação, acima de 50 g/mL o híbrido plasmônico é ligeiramente mais tóxico do que os mímicos de NPS, mas em baixas dosagens, não causa danos para as células Huh-7.5, marcando a região citoplasmática. O terceiro estudo mostrou que os complexos foram sensibilizados por radiação infravermelha de baixa energia (980 nm) de maneira indireta através da transferência de energia predominantemente radiativa dos fótons UV emitidos pelas UCNPs (LiYbF4:Tm@LiYF4) . A combinação sinérgica de componentes downshifting e upconversion, além de resultar em uma biosonda interessante para ensaios de bioimagem, deu origem a três nanotermômetros luminescentes de um ou dois centros com altos valores de sensibilidade térmica relativa (Sr > 1%∙°C-1) na faixa de temperatura fisiológica (15-50°C). Desta forma, neste trabalho apresentamos os potenciais e as limitações de dois novos sistemas híbridos luminescentes que podem atenuar problemas convencionais encontrados em ensaios de bioimageamento e termometria, através da intensificação da luminescência por efeito plasmônico ou uso de excitação por conversão ascendente.ItemTese de doutorado Versatilidade de complexos [Eu(tta)3(phen-derivado): avaliação da aplicabilidade em nanotermometria, concentradores solares luminescentes e sensoriamento de oxigênio singleto em meio biológico(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-29) Silva, Rodolpho Alessandro Nesta ; Pires, Ana Maria; Davolos, Marian Rosaly ; Carneiro Neto, Albano Neto Este estudo descreve a síntese e caracterização de novos complexos luminescentes baseados na combinação do íon Eu3+ com os ligantes tta (2-tenoiltrifluoroacetona, desprotonado) e derivados da 1,10 – fenantrolina, denominados PIB, PIB_4CH3, PIB_4F, PIN_2OH e AIP. Estes foram estrategicamente planejados para absorverem mais eficientemente radiação UV, através do aumento do sistema p estendido das moléculas, favorecendo processos de transferência de energia ligante-metal. Os complexos produzidos utilizando tta e os ligantes sintetizados, através de uma reação “one-pot”, foram testados nas áreas de termometria e concentradores solares luminescentes, e quanto à sua toxicidade em meio celular visando futuro uso em sensoriamento de oxigênio singleto em meio biológico. A partir das caracterizações via FTIR, UV-vis, espectrometria de massas e análise elementar, e também de abordagem utilizando cálculos computacionais, foi possível sugerir a produção com sucesso dos compostos idealizados na estequiometria [Eu(tta)3(X)], onde X = PIB, PIB_4CH3, PIB_4F, PIN_2OH, ou AIP. Considerando-se a termometria luminescente, os complexos foram avaliados antes e após serem suportados em filme de SiCO (SIlicon Castor-Oil) numa concentração de 0,25% de complexo. Dentre todos os sistemas, destacou-se o filme contendo o complexo [Eu(tta)3(PIB)], com máxima sensibilidade térmica relativa de 1,8 %K-1 a 270 K, e mínima incerteza da temperatura de 5 K. Já em concentradores solares luminescentes, o mesmo complexo, agora em matriz de PMMA (Polimetilmetacrilato), exibiu os maiores valores de eficiência óptica e de eficiência de conversão de energia de 0,52% e de 3,6 10-4 %, respectivamente. Ao variar-se a matriz polimérica, no caso PVP (polivinilpirrolidona) e o próprio SiCO, seus filmes luminescentes mantiveram desempenho similar, confirmando sua potencialidade neste tipo de aplicação. Quanto aos testes biológicos, os complexos apresentaram toxicidade celular relativamente elevada, tanto em linhagens saudáveis quanto tumorais, o que os direciona para estudos in vitro, e não in vivo. Baseado em cálculos computacionais, foi possível sustentar a viabilidade de aplicação como sensores de oxigênio singleto, considerando o modelo de supressão de Stern-Volmer como o mais provável para atuar nesses casos. Fica plenamente evidenciada, portanto, a versatilidade que os complexos estudados nessa tese exibem em termos das várias potenciais aplicações.