Estudo Computacional das Propriedades Eletroquímicas Relacionadas com a Degradação de Interferentes Endócrinos

• Processo: 18/19103-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de janeiro de 2019
• Vigência (Término): 31 de julho de 2023
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Beneficiário: Michell de Oliveira Almeida
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/03166-0 - Estudo computacional de estruturas de carbono amorfo modificadas com nanopartículas de óxidos metálicos para eletrogeração de peróxido de hidrogênio, BE.EP.PD
• Assunto(s): Simulação de dinâmica molecular Disruptores endócrinos Energia livre
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinâmica Molecular | Energia Livre | Interferentes Endócrinos | Nbo | potencial redox | Qtaim | Técnicas avançadas de tratamento de águas residuárias

Resumo

Este projeto propõe o uso de técnicas de química teórica para entender processos de degradação eletroquímica, obtenção de subprodutos e previsão de sítios de reatividade de cinco moléculas que agem como interferentes endócrinos (ibuprofeno, estradiol, ciprofloxacino, malation e acetocloro). Além disso, será realizado um estudo químico-biológico de dois receptores hormonais (receptor de progesterona e globulina de ligação de hormônios sexuais) e as possíveis interações que podem existir com três moléculas utilizadas em plásticos, sendo que esse estudo busca uma forma de substituir o DEHP, que age como interferente endócrino a partir de duas possíveis substâncias substitutas (DL9TH e ATEC). Para que essas análises sejam realizadas, serão utilizadas metodologias importantes no estudo eletrônico de estruturas moleculares, tais como (i) escolha da função de base a ser utilizada nos cálculos a partir da comparação dos valores teóricos (obtidos por TD-DFT, programa Gaussian 09) e experimentais do »máx de absorção; (ii) otimização geométrica dos cinco interferentes endócrinos e obtenção dos valores de energia de HOMO, LUMO, SOMO e das cargas atômicas, os quais serão relacionados com dados eletroquímicos; (iii) análise NBO do ponto de vista doador-aceptor de par eletrônico, possibilitando a descrição de possíveis transferências eletrônicas; (iv) uso do método QTAIM com o intuito de determinar tipos de ligações e possíveis sítios de reatividade. A segunda parte do projeto envolve o estudo dos dois receptores hormonais e das moléculas DEHP, DL9TH e ATEC, no qual serão empregados os seguintes métodos: (v) acoplamento molecular para inserir as três moléculas nos sítios ativos dos receptores e obtenção de possíveis conformações bioativas; (vi) simulações de dinâmica molecular para que seja avaliado o comportamento dinâmico de DEHP, DL9TH e ATEC em função do tempo; (vii) cálculos de energia livre de ligação com os métodos MM-GBSA e MM-PBSA para que seja avaliada a estabilidade dos três compostos interagindo com os receptores hormonais e (viii) uso de uma ferramenta implementada no programa Amber 18 para o cálculo do potencial redox das três moléculas interagindo com os dois receptores selecionados. Desta forma, o emprego das metodologias computacionais acima será fundamental para o estudo eletrônico e químico-biológico dos interferentes endócrinos.

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

LUCCHETTI, LANNA E. B.; ALMEIDA, MICHELL O.; DE ALMEIDA, JAMES M.; AUTRETO, PEDRO A. S.; HONORIO, KATHIA M.; SANTOS, MAURO C.. Density functional theory studies of oxygen reduction reaction for hydrogen peroxide generation on Graphene-Based catalysts. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 895, AUG 15 2021. (18/19103-8, 17/10118-0, 19/01925-4)

ALMEIDA, MICHELL O.; KOLB, MANUEL J.; LANZA, MARCOS R., V; ILLAS, FRANCESC; CALLE-VALLEJO, FEDERICO. Gas-Phase Errors Affect DFT-Based Electrocatalysis Models of Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide. CHEMELECTROCHEM, v. 9, n. 12, p. 7-pg., 2022-05-13. (20/03166-0, 17/10118-0, 14/50945-4, 18/19103-8, 16/19612-4)

ALMEIDA, MICHELL O.; LANZA, MARCOS R. V.; HONORIO, KATHIA M.. A study of possible substitutes for the endocrine disruptor DEHP in two hormone receptors. JOURNAL OF BIOMOLECULAR STRUCTURE & DYNAMICS, AUG 2021. (17/10118-0, 18/19103-8, 14/50945-4)

CORDEIRO JUNIOR, PAULO JORGE MARQUES; SOUTO, ROBSON SILVA; ALMEIDA, MICHELL DE OLIVEIRA; PEREIRA, GEORGE BUENO SANTANA; FRANCO, MARIANE ARAUJO; HONORIO, KATHIA MARIA; ROCHA, FILLIPE VIEIRA; LANZA, MARCOS ROBERTO DE VASCONCELOS. A combined approach toward enhancing 2-electron oxygen reduction through the incorporation of Pd-based complex into a carbonaceous matrix: Experimental and mechanistic-theoretical studies. Electrochimica Acta, v. 460, p. 13-pg., 2023-05-20. (16/19612-4, 14/50945-4, 18/19103-8, 19/11242-1, 17/10118-0, 22/02876-0)