Interação entre modelos de biomembrana baseados em filmes de Langmuir e vesículas unilamelares gigantes (GUVs) com herbicidas triazínicos e detecção via espectroscopia SERS

Autor(es)

Rafael Jesus Gonçalves Rubira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Presidente Prudente. 2020-12-23.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Ciências e Tecnologia. Presidente Prudente
• Data de defesa: 2020-12-03
• Orientador: Carlos José Leopoldo Constantino

Resumo

Esta tese é dividida em duas vertentes, sendo uma biológica estudando a interação entre herbicidas triazínicos e modelos simples da membrana celular, e outra ambiental tratando da detecção destes herbicidas em meio aquoso. Na primeira vertente foram conduzidos estudos de dois sistemas miméticos simples da estrutura lipídica da membrana plasmática: filmes de Langmuir (monocamadas lipídicas) e vesículas unilamelares gigantes (GUVs – bicamadas lipídicas). Os efeitos causados pelos herbicidas ametrina (AMT), atrazina (ATZ) e prometrina (PRM) no fosfolipídio dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) foram estudados em ambos os sistemas miméticos. As interações entre o fosfolipídio e os herbicidas foram analisadas por meio de filmes de Langmuir de DPPC com os herbicidas dissolvidos na subfase aquosa e caracterizados por isotermas de pressão de superfície vs área molecular média (isotermas π-A), microscopia de ângulo de Brewster (BAM) e espectroscopia no infravermelho com modulação de polarização (PM-IRRAS). Já as GUVs de DPPC foram produzidas através da técnica de eletroformação e caracterizadas por microscopia de contraste de fase. Ambos os modelos simples mostraram que os herbicidas AMT, ATZ e PRM afetam a estruturação do DPPC nas mono e nas bicamadas. A AMT foi o herbicida que induziu mudanças mais drásticas nesta estruturação: 85% das GUVs perderam o contraste de fase (tais valores foram de 38% e 30% para ATZ e PRM, respectivamente) e nas monocamadas de Langmuir foi o herbicida que mais deslocou as isotermas π-A de monocamadas de filmes de Langmuir para maiores valores de áreas (seguida por ATZ e PRM, nesta ordem) e também o único a causar ruptura nesta monocamada. Na vertente ambiental foi estudada a detecção dos herbicidas (PRM, AMT e ATZ) por meio da técnica de espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS) em meio aquoso. Como plataforma SERS foram utilizados coloides de prata (nanopartículas esféricas de prata - AgNP) caracterizados por espectroscopia de extinção no UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz (DLS) e potencial zeta. Foi observado que os herbicidas sofrem hidroxilação em ambientes ácidos e isto interfere diretamente na afinidade com a superfície das AgNP (adsorção), crucial em SERS. Em pH < 5, a PRM e a AMT interagem com as AgNP através do C=O enquanto que em pH > 5 a interação se dá através do nitrogênio protonado. Não foi possível obter espectros SERS da ATZ em pH > 2, provavelmente devido à baixa afinidade com a superfície metálica em virtude da presença do cloro (Cl) na estrutura molecular da ATZ que dificulta a adsorção no metal. Na análise quantitativa, a PRM apresentou isotermas de adsorção do tipo Langmuir enquanto a AMT isotermas do tipo sigmoidal. O limite de detecção (LOD), determinado no intervalo linear de cada isoterma de adsorção, foi de 9,2 ppb para a PRM e 3 ppb para a AMT, concentrações essas abaixo do limite máximo de resíduo permitido para água potável, tanto no Brasil quanto na Europa. (AU)

• Processo FAPESP: 16/09634-0 - Interação entre modelos de biomembrana baseados em filmes de Langmuir e vesículas unilamelares gigantes (GUVs) com herbicidas triazínicos e detecção via espectroscopia SERS.
• Beneficiário: Rafael Jesus Gonçalves Rubira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado