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Fotoquímica, fotofísica e fotoeletroquímica do íon ranelato

Processo: 18/25974-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de junho de 2019
Vigência (Término): 31 de maio de 2023
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Henrique Eisi Toma
Beneficiário:Luca Michael Sihn
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/24725-4 - Química supramolecular e nanotecnologia, AP.TEM
Assunto(s):Espectroscopia Raman amplificada por superfície   Fotofísica   Fotoquímica   Nanotecnologia

Resumo

O ranelato de estrôncio (SrRan) é um fármaco disponível mais de 70 países com o nome de Protos ou Protelos. É consumido em doses apreciáveis, como chás (2 g/dia), para prevenir e tratar a Osteosporose principalmente em pacientes pós-menopausa. Sua eficiência também tem sido comprovada em pacientes muito idosos, estimulando a regeneração óssea e diminuindo as fraturas. Sua ação envolve os receptores de cálcio, aumentando a formação de osteoblastos que atuam na formação do osso. Ao mesmo tempo, ele induz a secreção da osteoprotegerin nos osteoblastos, inibindo a ação dos osteoclastos em seu papel de dessorção e renovação dos componentes minerais dos ossos. Embora o estrôncio seja um conhecido substituto do cálcio na estrutura óssea, sua relevância pode não estar associada a esse aspecto, pois muitas outras fontes desse elemento são disponíveis e não têm a mesma eficácia. O ranelato de estrôncio embora seja atóxico ou pouco tóxico, está sendo colocado em estado de alerta em vários países, devido aos relatos de aumento de risco de enfarte de miocárdio em pacientes susceptíveis. Sob ponto de vista químico, o aspecto mais curioso do ranelato de estrôncio está relacionado com sua estrutura molecular. Nesta estrutura existe um núcleo central de tiofeno, de onde saem braços carboxílicos e amino-carboxílicos, semelhantes ao EDTA, além de um grupo nitrila. Os grupos carboxílicos retêm os íons estrôncio na estrutura, gerando um arcabouço tridimensional semelhante ao de um MOF (Metal Organic Framework). Nossa tentativa de isolar o ácido ranélico tratando o ranelato de estrôncio com HCl 6 M revelou, de forma inesperada, o aparecimento de uma cor azul marinha, que se destaca pela limpidez do meio, gerando uma tonalidade muito vívida, característica, após algumas horas em condições ambiente. A exposição ao sol acelera bastante o processo, o que despertou nossa curiosidade, pois essa transformação ainda não havia sido reportada na literatura. Somente em 2018, quando todos os dados foram colocados no quebra-cabeça, formou-se um padrão, corroborado por evidências espectrais e de massa, que o corante azul teria uma estrutura dimérica, com núcleo de tiofeno. A elucidação dessa proposta é no momento um grande desafio, pois envolve o isolamento e caracterização dos vários intermediários, bem como o próprio ranelato azul. Sabe-se que o processo é ativado por ácido, e só ocorre por via fotoquímica, etapas ainda a serem investigadas. Por outro lado, o produto azul pode ser obtido pela simples acidulação do ranelato de estrôncio e exposição à luz. Uma vez formado, o corante inédito, mostrou-se bastante estável mesmo sob luz solar por várias semanas, e revelou uma forte fluorescência, suscitando aplicações como marcadores químicos/biológicos e até usos em células solares sensibilizada por corantes. Esses fatos motivaram o prosseguimento dos trabalhos. Porém em outro patamar de investigação, que pode ainda ampliar o conhecimento de uma droga existente no comércio, cuja química permanece quase desconhecida. Todos esses aspectos ainda são inéditos, e a relação com a excitação óptica será devidamente explorada focalizando os processos fotoquímicos, fotofísicos e as aplicações fotoeletroquímicas, tais como fotossensibilizadores de células solares e emissor azul de OLED. (AU)