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Dissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Esta dissertação de Mestrado em Química tem como objetivo principal o estudo estrutural da interação de ciclodextrinas e surfactantes com o péptido glicil-L-fenilalanina. Quer as ciclodextrinas, quer os surfactantes são profusamente utilizados em formulações farmacêuticas e agroquímicas com o objetivo de melhorar a eficiência do princípio ativo.Os estudos centram-se no estudo comparativo da interação do péptido glicil-L-fenilalanina (Gly-L-Phe) com β-ciclodextrina (β-CD) e dodecilsulfato de sódio (SDS).Para ambos os sistemas (péptido/ciclodextrina e péptido/surfactante), pretende-se a determinação dos locais de interação dos péptidos com as respetivas moléculas de aditivo, as alterações conformacionais e as respetivas constantes de associação e sua relação com a hidrofobicidade do péptido. Adicionalmente, este projeto tem também como objetivo a compreensão da química-física de fenómenos de transporte desses sistemas multicomponente. Assim, propomos um estudo experimental e computacional abrangente da difusão mútua isotérmica do péptido e transportadores isolados e do péptido em combinação com moléculas transportadoras (ciclodextrinas e surfactantes), visando avaliar in situ constantes de ligação termodinâmicas para possíveis complexos péptido / transportadores e fornecer informações abrangentes detalhadas tanto de ordem cinética como termodinâmica para esses sistemas com interesse biológico.As técnicas experimentais utilizadas foram o estudo da difusão mútua multicomponente pelo método de dispersão de Taylor; a espectroscopia de RMN uni- e bidimensional de 1H, 13C e, adicionalmente, a espectroscopia de RMN de 23Na, em paralelo com o estudo da espectroscopia de absorção de UV/Vis, espectroscopia de fluorescência e estudos teóricos computacionais. The objective of this project for my Master’s thesis in Chemistry is the structural study of the interaction of cyclodextrins and surfactants with the peptide glycyl-L-phenylalanine. Both cyclodextrins and surfactants are commonly used in pharmaceutical and agrochemical formulations in order to improve the efficiency of the active ingredient.The studies have been focused on the comparative study of the interaction of the peptide glycyl-L-phenylalanine (Gly-L-Phe) with β-cyclodextrin (β-CD) and sodium dodecyl sulfate (SDS).For both systems (peptide / cyclodextrin and peptide / surfactant), it is intended to determine the sites of interaction of the peptides with the respective additive molecule, the conformational changes and the respective association constants and their relationship with the hydrophobicity of the peptide. Additionally, this project also has in view the understanding of the physical-chemistry of transport phenomena of these multicomponent systems. With this, we propose a comprehensive experimental and computational study of the isothermal mutual diffusion of the peptide and isolated transporters and of the peptide in combination with the carrier molecules (cyclodextrins and surfactants), aiming to evaluate in situ thermodynamic binding constants for possible peptide / carrier complexes and provide comprehensive and detailed information on both kinetics and thermodynamic details for these systems of biological interest.The experimental techniques used are the study of multicomponent mutual diffusion by Taylor dispersion; the 1H, 13CNMR spectroscopy and, in addition, the 23NaNMR spectroscopy; in parallel, we also used UV/Vis absorption and fluorescence spectroscopy; and complemented by DFT and TD-DFT studies. Universidade de Coimbra - Os dados de RMN foram obtidos na unidade de RMN da UC, que é parcialmente suportada pelo FEDER - Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional através do COMPETE (Programa Operacional de Competitividade) e pelo Programa Nacional Fundos através da FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia através de doações REEQ / 481 / QUI / 2006, RECI / QEQ-QFI / 0168/2012, CENTRO-07-CT62-FEDER-002012 e Rede Nacional de Ressonância Magnética Nuclear (RNRMN)

En la Memoria de Tesis Doctoral se presentan propiedades termodinámicas y de transporte de sistemas de liberación controlada de fármacos, entre la levodopa y distintas ciclodextrinas (β-CD, HP-β-CD y NaSO3-β-CD), en disolución acuosa, con el fin de obtener información concerniente a las interacciones moleculares que ocurren en estos sistemas, y que puedan tener alguna aplicación en la investigación farmacéutica. Para realizar este trabajo se estudiaron algunas propiedades termodinámicas: la densidad y volumen molar (obtenidos para diferentes temperaturas en el intervalo comprendido entre 294,15±0,01 K y 312,15±0,01 K), y propiedades de transporte: viscosidad y coeficientes de difusión mutua (a las temperaturas de 298,15±0,01 K y de 310,15±0,01 K), de las disoluciones acuosas binarias de la levodopa y de tres distintas ciclodextrinas, así como de las disoluciones ternarias de la levodopa con cada una de las diferentes ciclodextrinas, a distintas concentraciones. Para algunos de los sistemas ternarios, se obtuvieron informaciones complementarias mediante estudios de espectroscopía de RMN. A partir de los valores obtenidos experimentalmente para estas propiedades, se calcularon los coeficientes de actividad y el radio hidrodinámico, los volúmenes molares parciales aparentes del soluto, su volumen molar parcial a dilución infinita, las expansibilidades molares y las molares parciales a dilución infinita para cada uno de los productos bajo estudio (levodopa y ciclodextrinas). Asimismo, se analizaron los valores experimentales determinados para la viscosidad de las disoluciones acuosas binarias y, a partir de su análisis mediante la ecuación de Jones-Dole, se caracterizó la capacidad de los solutos para estructurar o romper la estructura del agua. Mediante el concurso de modelos teóricos, para ajustar los datos experimentales obtenidos para los coeficientes de difusión, así como a partir de los volúmenes molares parciales aparentes de las disoluciones acuosas ternarias (agua + levodopa + ciclodextrina) fue posible estimar los valores de la constante de asociación levodopa–ciclodextrina. Relativamente a los volúmenes de transferencia de la levodopa desde la disolución binaria acuosa hasta las disoluciones acuosas ternarias que contenían cada una de las ciclodextrinas ensayadas. También se determinó la expansibilidad molar parcial a dilución infinita y, a partir de ella, se calculó la constante de Hepler. Asimismo se determinaron los valores de ΔG0, ΔH0 y ΔS0 para los sistemas bajo estudio. Se determinaron valores del coeficiente de viscosidad de transferencia, ΔB, desde cada disolución binaria acuosa hasta las correspondientes disoluciones acuosas ternarias ensayadas. A partir de todas estas informaciones obtenidas, se pudo caracterizar las interacciones moleculares, conocer las características estructurales de los sistemas de liberación controlada del fármaco bajo estudio y estimar la influencia de los grupos sustituyentes de la ciclodextrina, así como de la temperatura, en la interacción ciclodextrina-levodopa.

Dissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia A água, tratando-se de um recurso essencial para a vida, necessita que alguns parâmetros de qualidade sejam controlados para que a sua potabilidade não seja colocada em causa. O Decreto-Lei nº 306/2007 de 27 de Agosto estabelece os requisitos obrigatórios de controlo de qualidade da água destinada ao consumo humano. Neste sentido, cabe aos laboratórios de análise o papel fundamental de assegurar o cumprimento destes requisitos. A ÆMITEQ – Associação para a Inovação Tecnológica e Qualidade, local onde foi desenvolvido o projeto desta dissertação, dispõe de laboratórios capazes de garantir o controlo de parâmetros químicos e físicos.Os metais, quando solubilizados em água e em concentrações que excedem os limites definidos no Decreto-lei nº 306/2007, podem ter um efeito tóxico. A monitorização da concentração destes na água deve então ser feita de forma rigorosa, com recurso a métodos de análise fiáveis adaptados às características de cada composto. Esta dissertação incidiu na implementação e validação de métodos analíticos para a quantificação de crómio, ferro, manganês, cobre e magnésio, exemplos de metais que podem apresentar um risco para a saúde se presentes em concentrações elevadas na água destinada ao consumo humano. O desenvolvimento de metodologias de quantificação foi realizado com recurso à Espectrometria de Absorção Atómica, uma técnica que se baseia na interação da luz ultravioleta ou visível com os átomos do elemento a ser analisado. Dada a elevada toxicidade do crómio, ferro e manganês e consequente perigosidade para a saúde, tendo em conta os valores paramétricos definidos no Decreto-Lei nº 306/2007, a validação de métodos de análise destes elementos foi realizada em Espectrometria de Absorção Atómica com atomização emcâmara de grafite, técnica em que a deteção é possível na ordem dos microgramas por litro. Para os elementos cobre e magnésio, atendendo aos requisitos impostos, a validação foi realizada por Espectrometria de Absorção Atómica com atomização por chama, menos sensível e capaz de quantificar na ordem dos miligramas por litro.Com este trabalho, o laboratório pretende solicitar a acreditação destes métodos ao Instituto Português de Acreditação, oferecendo ao cliente um maior leque de ensaios acreditados na área da Absorção Atómica. Water, as an essential resource for life, requires that certain quality parameters be controlled so that its potability is not put in question. Decree-Law No. 306/2007 of August 27th establishes the mandatory requirements for the quality control of the human consumption water. In this sense, ensure fulfill of these requirements is the fundamental role of the analytical laboratories. The ÆMITEQ - Associação para a Inovação Tecnológica e Qualidade, where the project of this dissertation was developed, has laboratories able to guarantee the control of chemical and physical parameters.Metals, when solubilized in water and in concentrations exceeding the limits defined in Decree-Law no. 306/2007, may have a toxic effect. The monitoring of their concentration in water must then be carried out rigorously, using reliable methods of analysis adapted to the characteristics of each compound.This dissertation focused on the implementation and validation of analytical methods for the quantification of chromium, iron, manganese, copper and magnesium, examples of metals that may present a health risk if present in high concentrations in water intended for human consumption. The development of quantification methodologies was performed using Atomic Absorption Spectrometry, a technique that is based on the interaction of ultraviolet or visible light with the atoms of the element to be analyzed. Given the high toxicity of chromium, iron and manganese and consequent health risk, taking into account the parametric values defined in Decree-Law no. 306/2007, the validation of methods of analysis of these elements was carried out in Atomic Absorption Spectrometry with atomization in graphite chamber, technique in which the detection is possible in the order of micrograms per liter. For the elements copper and magnesium, taking into account the requirements imposed, the validation was performed by Atomic Absorption Spectrometry with flame atomization, less sensitive and able to quantify in the order of milligrams per liter.With this work, the laboratory intends to request the accreditation of these methods to the Portuguese Accreditation Institute, offering the client a wider range of accredited tests in the area of Atomic Absorption.

No âmbito da unidade curricular “Projeto Científico ou Projeto Industrial” do Mestrado em Química, com especialização em Controle de Qualidade e Ambiente, surgiu o interesse em estabelecer a correlação entre a vertente teórica e prática, daí a realização de um estágio curricular na ÆMITEQ – Associação para a Inovação Tecnológica e Qualidade. Trata-se de uma instituição privada de utilidade pública, sedeada em Coimbra, cujo objetivo se prende no apoio à indústria e à comunidade no domínio da química, especializada em controlo químico da qualidade. Numa fase inicial, o foco do trabalho desenvolvido passou pela integração num ambiente empresarial, pela familiarização com a legislação em vigor, no que diz respeito à análise de águas, e com o controlo de qualidade realizado, pelo desenvolvimento de competências na utilização de equipamento, material de laboratório e reagentes e pelo enquadramento nas atividades do laboratório (documentação, gestão de amostras e de equipamento, etc.). Para além disso, também foi importante o conhecimento pelas metodologias que existem dentro e fora do âmbito da acreditação. O trabalho realizado incidiu na implementação e validação de dois métodos analíticos que se encontram, ainda, fora do âmbito da acreditação. O primeiro refere-se à determinação de óleos e gorduras e hidrocarbonetos totais, em águas residuais, por espetroscopia de Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), utilizando como solvente de extração tetracloroetileno. O segundo método analítico alude à determinação de trihalometanos (nomeadamente clorofórmio, bromodiclorometano, dibromoclorometano e bromofórmio) e de solventes clorados, tricloroetileno e tetracloroetileno. Este método analítico é realizado em águas de consumo, através de micro-extração em fase sólida e posterior análise num cromatógrafo gasoso acoplado à espetrometria de massa (SPME-GC-MS). A implementação surge com a finalidade de substituir o ensaio acreditado realizado em cromatografia gasosa acoplada a um detetor de captura de eletrões (GC-ECD).

Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en 2015, Desde un punto de vista farmacológico, la búsqueda del conocimiento del mecanismo de interacción y de las diferentes propiedades de los sistemas de liberación controlada de fármaco va en aumento debido a la gran importancia de la formulación de las dosis de un fármaco en relación con su eficacia terapéutica, posibilitando la optimización de los procesos existentes y incluso de nuevas aplicaciones. El enfoque de este trabajo es físico-químico y pretende utilizar una perspectiva alternativa de forma a obtener información molecular sobre la interacción de solutos en disolución acuosa. En ese sentido, se describen propiedades termodinámicas y de transporte de sistemas de liberación controlada de fármaco, en un modelo ciclodextrina + fármaco en disolución acuosa, con el fin de obtener información a nivel de las interacciones moleculares ocurrentes que pueda tener aplicación en la investigación farmacéutica. Asimismo se analizan los efectos de variables fisiológicas (temperatura, composición iónica en los fluidos biológicos, pH, etc.) sobre las referidas interacciones. Para tal se han utilizado sistemas involucrando dos tipos de molécula de ciclodextrina: la β-ciclodextrina y su derivado hidrofílico hidroxipropil- β-ciclodextrina, y dos fármacos con solubilidad limitada: la cafeína y la teofilina, en virtud de sus aplicaciones farmacológicas como estimulantes de sistema nervoso central y antiasmáticos. La utilización de dos tipos de ciclodextrinas con diferentes características fisicoquímicas permite derivar el efecto de los grupos sustituyentes y de la solubilidad de la ciclodextrina en la interacción con el fármaco. La elección de los fármacos se hizo basada en sus importantes aplicaciones farmacológicas y en su analogía química, al nivel estructural, de manera a comprender la especificidad de las interacciones en estos sistemas. La introducción de las variables temperatura y composición iónica del medio han permitido analizar su efecto sobre la estabilidad de estos sistemas, bajo condiciones que se acercan al entorno biológico. El estudio de estos sistemas se realizó a través de la determinación de propiedades termodinámicas, densidad y volúmenes molares aparentes, y de transporte, viscosidad y coeficientes de difusión mutua de las disoluciones acuosas de fármacos y ciclodextrinas, en tres etapas. En una primera fase se han estudiado las disoluciones acuosas de fármacos y ciclodextrinas per se, en una segunda fase se han estudiado las disoluciones acuosas de fármacos con ciclodextrinas y, en una tercera fase, se han estudiado las disoluciones acuosas de fármacos, ciclodextrinas y iones. El rango de concentraciones se mantuvo entre 0,0005 a 0,01 mol kg-1, en un intento de coincidir con las dosis terapéuticas. Las medidas se llevaron a cabo a las temperaturas de (298,15 ± 0,01) K y (310,15 ± 0,01) K. A través de la cuantificación de las variaciones de volúmenes molares aparentes de las especies en disolución, de los cambios ocurrentes en la viscosidad y del análisis cualitativo y cuantitativo de los coeficientes de difusión de las distintas especies en disolución, se proponen modelos que permiten estimar las constantes de asociación relativas a la complejación de las ciclodextrinas y de los fármacos bajo estudio y se evalúa la influencia de la temperatura y de la composición iónica sobre la estabilidad de esa asociación. Los datos obtenidos en este trabajo sugieren que la combinación de los fármacos con las ciclodextrinas puede constituir un sistema de liberación de fármaco interesante y permitirá contribuir para un mayor conocimiento de los factores que conducen o limitan la interacción entre los fármacos y estos transportadores.

O desenvolvimento da tecnologia e da ciência tem vindo a exigir um conhecimento cada vez mais rigoroso das propriedades termodinâmicas e de transporte das soluções electrólitos. De entre as várias propriedades de soluções, a difusão do cloreto de níquel em meio aquoso na presença de diferentes componentes e em diferentes concentrações é o tema em relação ao qual temos vindo a desenvolver um trabalho experimental. A influência do cloreto de sódio e de ácido clorídrico na difusão de cloreto de níquel em soluções aquosas foi investigada, usando o método de dispersão de Taylor para medir coeficientes de difusão mútua ternários para soluções aquosas de NiCl2 + NaCl, e NiCl2 + HCl, a 298,15 K e no intervalo de concentrações entre (0,000-0,050) mol.dm-3, para cada soluto. Esses resultados foram interpretados com base nos coeficientes de difusão mútua que foram estimados a partir das equações de Nernst. Numa segunda parte deste trabalho foram medidos coeficientes de difusão mútua para os sistemas envolvendo metil-xantinas (i.e., NiCl2+teofilina e NiCl2+Cafeína), a mesma temperatura, usando a mesma técnica e no intervalo de concentrações entre (0,001-0,050) mol dm-3. Os resultados são comparados com os obtidos para os sistemas binários H2O+NiCl2, H2O+teofilina e H2O+cafeína, já publicados. Estes dados permitem-nos ter uma melhor compreensão da estrutura destes sistemas ternários e seus comportamentos termodinâmico. Por exemplo, é possível tirar conclusões sobre a influência deste electrólito na difusão de qualquer um dos componentes em estudo, ou obter informações de alguns parâmetros, tais como o número de moles de cada componente transportados por mole do outro componente impulsionado pelo seu próprio gradiente de concentração