Sistemas bioinspirados aplicados no estudo de interação e sensoriamento de derivados xantênicos

Abstract

In this we have present two patheays of work. The first one brought the results of the phospholipid immobilization as thin films (nanometer thickness) by using the Layer-by-Layer (dipping and spray) and Langmuir-Blodgett (LB) techniques. The main goals were to: i) optimize the thin film growth toward different molecular architectures; ii) explore the efficiency of these different molecular architectures to detect xanthenes derivatives in diluted water solutions; iii) investigate the influence of phospholipids matrices for the immobilization of enzymes in the design of biosensors. In the second pathway, we have addressed the interaction study between the xanthene erythrosine and Langmuir films and giant unilamellar vesicles (GUV) as mimetic systems of biological membrane. Significantly different molecular architectures were obtained depending on the technique used in the growth of the films (LB, dipping-and-spray-LbL). These different molecular architectures have shown to be essential for the response of the sensing units and, therefore, to the discrimination of the solutions. In addition, matrices composed by phospholipid films were proved be superior for the immobilization of enzymes in the design of biosensors, possibly due to a more biologically friendly environment to adsorb biomolecules. Interactions were observed between the the xanthene erythorosine and the lipid membrane, especially when composed by unsaturated phospholipids. The effects of lipid oxidation in GUV, generated by the xanthene photo-activation, were assigned to the interaction between singlet oxygen and unsaturations of phospholipid chains

Nesta tese de doutorado foram apresentadas duas vertentes de trabalho. A primeira trouxe os resultados referentes à fabricação de filmes finos (nanômetros de espessura) de fosfolipídios utilizando as técnicas Layer-by-layer (dipping e spray) e Langmuir-Blodgett (LB). Os objetivos foram: i) otimizar o crescimento dos filmes finos contendo diferentes arquiteturas moleculares; ii) explorar a eficiência destas diferentes arquiteturas moleculares na detecção de derivados xantênicos em soluções diluídas; iii) investigar a influência de filmes contendo fosfolipídios com matrizes para a imobilização de enzimas na construção de biossensores. Na segunda vertente do trabalho foi abordado o estudo de interação entre o derivado xantênico eritrosina e sistemas miméticos de membrana biológica baseados em filmes de Langmuir e vesículas unilameares gigantes (GUV). Arquiteturas moleculares significativamente distintas foram obtidas dependendo da técnica empregada no crescimento dos filmes (LB, dipping-e spray-LbL). Essas diferentes arquiteturas moleculares mostraram-se fundamentais para a resposta dos sensores e, consequentemente, sobre as discriminações das soluções. Além disso, matrizes formadas por filmes de fosfolipídios demonstraram-se superiores para a imobilização de enzimas na construção de biossensores, possivelmente por apresentar um ambiente biologicamente compatível para a adsorção de biomoléculas. Em termos de interação, o derivado xantênico eritrosina apresentou interações com a membrana lipídica, principalmente quando formada por fosfolipídios insaturados. De particular relevância, os efeitos da oxidação lipídica em GUV, gerados pela foto-ativação do xantênico, foram relacionados a interações entre os oxigênios singletos e as insaturações das cadeias dos fosfolipídios