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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo eletroquímico e eletroanalítico da fluoresceína e dos antineoplásicos raltitrexato e procarbazina usando técnicas voltamétricas e biossensores de DNA
Autor: QUEIROZ, Nathalia Lopes de 
Primeiro orientador: OLIVEIRA, Severino Carlos Bezerra de
Primeiro coorientador: NASCIMENTO, Valberes Bernardo do
Primeiro membro da banca: NASCIMENTO, Valberes Bernardo do
Segundo membro da banca: LEMOS, Sherlan Guimarães
Terceiro membro da banca: NASCIMENTO, André Augusto Pimentel Liesen
Resumo: Um estudo eletroquímico e eletroanalítico do biomarcador Fluoresceína (FLSC) e dos antineoplásicos Raltitrexato (RTX) e Procarbazina (PCZ) foi realizado utilizando técnicas voltamétricas e biossensores eletroquímicos de DNA com o objetivo de investigar os mecanismos de oxidação desses compostos e a reatividade/toxicidade do RTX e da PCZ com a molécula de dsDNA. Potencialidades das propriedades redox desses compostos para aplicações eletroanalíticas também foram investigadas. Os estudos eletroquímicos e eletroanalíticos da FLSC, PCZ e RTX foram realizados em GCE, para uma ampla gama de eletrólitos suporte com diferentes valores de pHs, utilizando voltametria cíclica, de onda quadrada e de pulso diferencial. Os resultados revelaram que a FLSC, o RTX e a PCZ são eletroativos e sofrem eletroxidação irreversível, sendo a eletroxidação da FLSC e do RTX controladas predominantemente por difusão e a eletroxidação da PCZ controlada por adsorção. A oxidação da FLSC em GCE ocorre em duas etapas consecutivas com formação de um produto eletroativo em meio ácido. Ambas as etapas de oxidação envolvem a transferência de um elétron e um próton, correspondendo à oxidação dos grupos fenólicos com formação de derivados da orto-quinona, a qual pode ser reversivelmente reduzida para formar derivados de catecol, e/ou produtos poliméricos. Um elétron e um próton são retirados do grupo fenólico da posição C6’ na primeira etapa de oxidação e na posição C3’ na segunda etapa. Um mecanismo da oxidação da FLSC foi proposto. O coeficiente de difusão de FLSC foi determinado em tampão fosfato, pH = 7,0, (DFLSC = 9,77 x 10-5 cm2 s-1). Um método voltamétrico de pulso diferencial para a quantificação da FLSC em meio fisiológico foi proposto com um limite de detecção de 0,64 μmol L-1 e quantificação de 2,13 μmol L-1. A oxidação do RTX em GCE ocorre em duas etapas consecutivas irreversíveis de transferência de carga. A primeira etapa de oxidação é independente do pH e ocorre com a retirada de um elétron da amina terciária na posição N10. A segunda etapa é pH-dependente e envolve a retirada de um elétron e um próton do carbono na posição C9. Foi demonstrado a partir dos estudos com biossensores de DNA uma interação via atração eletrostática e/ou intercalação do RTX com a molécula de dsDNA. Por outro lado nenhuma lesão significativa na molécula de dsDNA, como quebra de dupla hélice ou dano oxidativo, foi detectada. A oxidação da PCZ em GCE ocorre em quatro etapas consecutivas de transferência de carga. As três primeiras etapas são dependentes do pH e ocorrem com a transferência de um elétron e um próton, levando à formação de um produto eletroativo em meio ácido, enquanto a última é independente do pH, envolvendo apenas a transferência de um elétron. Um mecanismo de oxidação para a PCZ é proposto, onde na primeira e na segunda etapa a oxidação ocorre no grupo hidrazina, seguida por isomerização e, após hidrólise, conversão em benzaldeído-procarbazina. A terceira e a quarta etapa estão associadas à oxidação da benzaldeído-procarbazina com a produção do ácido Nisopropiltereftálico. A degradação química da PCZ foi investigada em diferentes meios, ácido, fisiológico e alcalino, por diferentes períodos. Observou-se uma mudança do comportamento anódico da PCZ, em meio fisiológico, atribuída à degradação química da PCZ com formação homogênea de produto(s) de degradação eletroativo(s). A interação in-situ do DNA com a PCZ e com a PCZ-Cu2+ foi investigada utilizando biossensores eletroquímicos de DNA. Foram detectados claramente danos na molécula do dsDNA após incubações dos biossensores em soluções de PCZ-Cu2+, que foram associados a alterações na estrutura da dupla hélice e danos oxidativos nas bases purínicas. O conhecimento dos mecanismos de oxidação da FLSC, RTX e PCZ, bem como os métodos eletroanalíticos desenvolvidos para determinação destas substâncias e os estudos de interação RTXDNA e PCZ-DNA aqui apresentados se correlacionam entre si e enriquecem a literatura com informações para interpretação da bioquímica molecular destas espécies.
Abstract: An electrochemical and electroanalytical study of the biomarker Fluorescein (FLSC) and the antineoplastic drugs Raltitrexed (RTX) and Procarbazine (PCZ) was carried out using voltammetric techniques and electrochemical DNA biosensors with the purpose of investigating the oxidation mechanisms of these compounds and the reactivity/toxicity of RTX and PCZ with the dsDNA molecule. Potentialities of redox properties of these compounds for electroanalytical applications were also investigated. The electrochemical and electroanalytical studies of FLSC, PCZ and RTX were performed at GCE, for a wide range of electrolytes with different pH values, using cyclic, square wave and differential pulse voltammetry. The results showed that FLSC, RTX and PCZ are electroactive and undergo irreversible electroxidation, in which FLSC and RTX are eletroxidized under diffusion controled and pH-dependent processes, while PCZ is irreversibly eletroxidized under an adsorption controled and pH-dependent process. in two consecutive steps with the formation of an electroactive product. Both oxidation steps involve the transfer of one electron and one proton, corresponding to the oxidation of the phenolic groups with formation of ortho-quinone derivatives, which are reversibly reduced to form catechol derivatives and/or polymer products. One electron and one proton are removed from the phenolic group at the C6' position in the first oxidation step and at the C3' position in the second step. A FLSC oxidation mechanism is proposed. The diffusion coefficient of FLSC was estimated in pH = 7.0 phosphate buffer (DFLSC = 9.77  10-5 cm2 s-1). A differential pulse voltammetric method for quantification of FLSC in physiological medium was proposed, with a limit of detection of 0.64 μmol L-1 and quantification of 2.13 μmol L-1. The oxidation of RTX at GCE occurs in two consecutive irreversible steps of charge transfer. The first oxidation step is pH independent and occurs with the withdrawal of one electron from the tertiary amine at the N10 position. The second step is pH dependent and involves the withdrawal of one electron and one proton from the carbon at the C9 position. It was demonstrated from the studies with the DNA biosensors the existence of an interaction via electrostatic attraction and/or intercalation between the RTX and the dsDNA molecules. On the other hand, no significant lesion on the dsDNA molecule, such as double helix breakage or oxidative damage, was detected. The oxidation of PCZ occurs in four consecutives charge transfer steps. The first, second and third steps are pH-dependent and occur with the transfer of one electron and one proton, leading to the formation of an electroactive product in acid media, while the last one is pH-independent, involving the transfer of one electron. A reaction mechanism for the electrochemical oxidation of PCZ is proposed, where, in the first and second step, the oxidation occurs on the hydrazine group, followed by isomerization and, after hydrolysis, conversion to benzaldehyde-procarbazine. The third and fourth steps are associated with the oxidation of the benzaldehyde-procarbazine with the production of the Nisopropylterephthalic acid. The chemical degradation of PCZ was investigated in different media (acid, physiological and alkaline) for different periods. A change in the anode behavior of PCZ in physiological media was attributed to the chemical degradation of PCZ with homogeneous formation of electroactive degradation product (s). The in-situ interaction of DNA with PCZ and PCZ-Cu2+ were investigated using electrochemical DNA biosensors. Damage to the dsDNA molecule was clearly detected after biosensor incubations in PCZ-Cu2+ solutions, which were associated with changes in the structure of the double helix and oxidative damage in the purine bases. The knowledge of the oxidation mechanisms of FLSC, RTX and PCZ as well as the electroanalytical methods developed for the determination of these substances and the RTX-DNA and PCZ-DNA interaction studies presented here correlate with each other and enrich the literature with information for the interpretation of the molecular biochemistry of these species.
Palavras-chave: Fluoresceína
Raltitrexato
Procarbazina
Oxidação
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Departamento de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: QUEIROZ, Nathalia Lopes de. Estudo eletroquímico e eletroanalítico da fluoresceína e dos antineoplásicos raltitrexato e procarbazina usando técnicas voltamétricas e biossensores de DNA. 2017. 94 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/7922
Data de defesa: 18-Jul-2017
Appears in Collections:Mestrado em Química

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