ads:
AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
DESENVOLVIMENTO DE NANOMARCADORES PARA SEREM UTILIZADOS
NA MARCAÇÃO DE HEMOGLOBINA S (ANEMIA FALCIFORME)
ELEN GONÇALVES DOS SANTOS
Dissertação apresentada como parte dos
requisitos para obtenção do grau de Mestre
em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear –
Materiais.
Orientadora:
Dra. Maria Cláudia França da Cunha Felinto
São Paulo
2009
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
DESENVOLVIMENTO DE NANOMARCADORES PARA SEREM UTILIZADOS
NA MARCAÇÃO DE HEMOGLOBINA S (ANEMIA FALCIFORME)
ELEN GONÇALVES DOS SANTOS
Dissertação apresentada como parte dos
requisitos para obtenção do grau de Mestre em
Ciências na Área de Tecnologia Nuclear –
Materiais.
Orientadora:
Dra. Maria Cláudia França da Cunha Felinto
São Paulo
2009
ads:
i
Dedico com todo amor à minha família - aqueles que me
ergueram e me erguem quantas vezes forem necessárias e à
minha Orientadora por todo aprendizado, carinho e amizade.
ii
AGRADECIMENTOS
À Dra. Maria Cláudia França da Cunha Felinto pela amizade, confiança, orientação
e dedicação.
Ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) pela
oportunidade de poder desenvolver este projeto em seus laboratórios e pela bolsa
concedida.
À Comissão de pós-graduação do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares
(IPEN/CNEN-SP) pelos esclarecimentos acerca de créditos, matérias, prazos e por serem
sempre prestativos.
Ao Dr. Hermi Felinto de Brito do laboratório dos Elementos f do Instituto de
Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP), pela obtenção dos espectros de
luminescência.
À Dra. Cláudia Akemi, Dr. Roberval, Lucas, Gerson, Kai e Ana do Instituto de
Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) pela grande ajuda nas análises e pela
amizade.
À Central Analítica do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-
USP), pela análise elementar de carbono e hidrogênio e pela obtenção dos espectros de
infravermelho.
Ao Laboratório de Polímeros do Centro de Química e Meio Ambiente (CQMA) do
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) pelas análises térmicas.
Ao Laboratório de Microscopia Eletrônica de Varredura do Instituto de Pesquisas
Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) pela obtenção das micrografias dos compostos.
Ao Dr. Oscar Vega, pela grande amizade, incentivo e carinho.
iii
À Dra. Denise Zezell do laboratório de Lasers do Instituto de Pesquisas Energéticas
e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) pela parceria e espaço cedido para realizar as análises de
FTIR.
À Felipe Guimarães do laboratório de Lasers do Instituto de Pesquisas Energéticas
e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) por realizar as análises de FTIR, pela amizade, enorme
ajuda e grande dedicação.
À Dra. Maria Regina Toledo Guimarães, pelo apoio e carinho.
À Dra. Marina Baquerizo Martinez, diretora do laboratório de bioquímica do
Hospital Universitário da Universidade de São Paulo, pela doação das amostras.
À Juliana Bannwart de Andrade Machado e Marilice Friedrich do Hospital
Universitário da Universidade de São Paulo pela atenção e grande ajuda.
À Carmen, do Instituto Boldrini de Campinas, pela ajuda e dedicação.
Ao Laboratório de Hematologia da Escola Paulista de Medicina pela doação de
amostras.
À Dra. Duclerc pelo espaço cedido para as análises.
Ao Dr. Luis Felipe Carvalho, Dr. Jorge Vaz, Dra. Ruth Luqueze pela ajuda e
amizade.
À Dra. Fátima pelo apoio e incentivo no meu exame de capacidade.
À Dra. Maria Edileuza Felinto de Brito do Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães
(CPqAM/Fiocruz) pela valiosa ajuda e amizade.
Ao Brandão, pela grande amizade e por ter me dado a oportunidade de conhecer a
Dra. Cláudia Felinto.
iv
Às meninas: Claudinha, Jacinete, Paula, Yara, Thatiana, Heloísa, Liana, Maria,
Roseli, Ana, Thelma e Josiane, pela ajuda, amizade e por me aguentarem.
Aos meninos: Eduardo, Kadu, Edison, Fabio, Coutinho, João, Takeshi, Valdelei,
Pedrão, Ricardinho, Renato, Valsir, pela amizade e momentos de alegria.
Aos meu queridos pais, irmãos, sobrinhos e Tia Cida por serem tudo na minha vida.
À Fernanda Arthuso por todo amor e dedicação.
Ao Leandro Duarte por toda ajuda e carinho.
À Jefferson pelo amor, apoio e carinho.
v
“A imaginação é mais importante que o conhecimento.”
“A tradição é a personalidade dos imbecis.”
“Detesto, de saída, quem é capaz de marchar em formação com prazer ao som de uma banda.
Nasceu com cérebro por engano; bastava-lhe a medula espinhal.”
“Grandes almas sempre encontraram forte oposição de mentes medíocres.”
“O homem erudito é um descobridor de fatos que já existem - mas o homem sábio é um criador de
valores que não existem e que ele faz existir.”
“A percepção do desconhecido é a mais fascinante das experiências. O homem que não tem os
olhos abertos para o misterioso passará pela vida sem ver nada.”
“A luta pela verdade deve ter precedência sobre todas as outras.”
“Deus é a lei e o legislador do Universo.”
Albert Einstein
vi
DESENVOLVIMENTO DE NANOMARCADORES PARA SEREM UTILIZADOS
NA MARCAÇÃO DE HEMOGLOBINA S (ANEMIA FALCIFORME)
Elen Gonçalves dos Santos
RESUMO
Materiais luminescentes, como os complexos de Terras Raras trivalentes, atuam
como marcadores em citologia e imunologia, podendo ser utilizados como biomarcadores
luminescentes, uma vez que, o desenvolvimento destes nanomateriais abre novas
possibilidades para diversos campos, particularmente na medicina diagnóstica, além de
estabelecer uma classe de sondas fluorescentes, para a qual não existem moléculas
orgânicas equivalentes. Devido ao potencial de aplicação no mercado o presente trabalho
teve como objetivo desenvolver materiais luminescentes, viabilizando a utilização de
supermoléculas de lantanídeos como marcadores para diagnóstico de Anemia Falciforme
(HbS). Foram desenvolvidos e caracterizados seis marcadores luminescentes a base de
Terras Raras. A principal técnica utilizada para detecção de HbS foi o fluoroimunoensaio
que já é utilizado na investigação de enzimas, anticorpos, células e hormônios, entre
outros. No decorrer do trabalho utilizou-se também a espectroscopia de absorção no
infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), para detectar a HbS. Os métodos
estudados foram aplicados para o diagnóstico desta doença, de origem gênica,
extremamente comum do grupo das hemoglobinopatias e considerada uma questão de
saúde pública no Brasil (ANVISA). A Anemia Falciforme quando diagnosticada
precocemente reduz expressivamente a morbidade e mortalidade dos seus portadores.
Comparando os resultados obtidos com as metodologias já existentes, concluiu-se que são
métodos viáveis para detecção da HbS e quando totalmente desenvolvidas, estas técnicas
contribuirão originalmente para produção do diagnóstico da Anemia Falciforme e terão
impacto nas Políticas Públicas do Estado de São Paulo e conseqüentemente do Brasil.
vii
DEVELOPMENT OF NANOBIOMARKERS FOR USE IN SICKLE CELL
ANEMIA
Elen Gonçalves dos Santos
ABSTRACT
Luminescent materials, such as the rare earth’s complex, can be used as markers in
cytology and immunology, being also used as luminescent biomarkers, once the
development of these nanomaterials create new possibilities to many fields, particularly in
diagnostic medicine. Besides, it establishes one kind of fluorescent probes, for which there
are no equivalent organic molecules. Due to its potential in market’s application, the
objective of this work was to develop luminescent materials, allowing the use of these
supermolecules of lanthanides as markers for the detection of Sickle Cell Disease (HbS).
Six luminescent markers were developed and marked on rare’s earth base. The main
methodology used for the detection of HbS was fluoroimunoassay, which is already used
in investigation of enzymes, antibodies, cells, hormones, and so on. During this work,
absorption’s spectrum in the infrared by Fourier’s Transform (FTIR) was also used to
detect the HbS. The studied methods were applied for the diagnosis of this disease, which
has genetic origin, very typical of the hemoglobin-pathology group and considered to be a
public health problem in Brazil (ANVISA). When early diagnosed, Sickle Cell Disease
(SCD) has a significant decrease in morbidity and mortality. Comparing the obtained
results to the already known methodologies, it was possible to conclude that they are viable
methods to detect HbS. Besides, when totally developed, these methods will contribute to
the production of Sickle Cell Anemia’s diagnostic, and they will have impact in São Paulo
state’s public measures, as well as in Brazil’s ones.
viii
SUMÁRIO
DEDICATÓRIA ..................................................................................................................... i
AGRADECIMENTOS .......................................................................................................... ii
EPÍGRAFE .............................................................................................................................v
RESUMO.............................................................................................................................. vi
ABSTRACT......................................................................................................................... vii
LISTA DE TABELAS......................................................................................................... xii
LISTA DE FIGURAS......................................................................................................... xiii
LISTA DE ABREVIATURAS.......................................................................................... xvii
1.0 INTRODUÇÃO......................................................................................................1
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................7
2.0 OBJETIVOS .........................................................................................................11
3.0 REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................12
3.1 As Terras Raras.....................................................................................................12
3.2 Espectro de emissão na região do visível .............................................................14
3.2.1 Luminescência dos íons Terras Raras...................................................................18
3.2.2 Efeito antena .........................................................................................................18
3.3 Considerações gerais sobre as β-dicetonas...........................................................22
3.3.1 Tautomeria ceto-enólica das β-dicetonas .............................................................23
3.4 Os macrocíclicos...................................................................................................24
3.4.1 Os calix[n]arenos ..................................................................................................25
3.4.1.1 Representação e nomenclatura dos calix[n]arenos ...............................................26
3.4.1.2 Propriedades dos calix[n]arenos ...........................................................................28
3.4.1.3 Funcionalização dos calixarenos e complexação com metais ..............................30
3.5 Diagnóstico ...........................................................................................................32
3.5.1 Diferentes tipos de marcadores.............................................................................33
3.5.2 Requerimentos para um marcador luminescente ideal .........................................33
3.6 Lantanídeos e seus quelatos..................................................................................34
3.6.1 Tecnologias de ensaios baseadas em quelatos de lantanídeos..............................36
3.7 FTIR......................................................................................................................37
3.7.1 Instrumentação......................................................................................................38
3.8 Anemia Falciforme ...............................................................................................41
3.8.1 Fisiopatologia da doença falciforme.....................................................................41
ix
3.8.2 Manifestações clínicas da doença.........................................................................42
3.8.2.1 Crises álgicas ........................................................................................................42
3.8.2.2 Dor torácica aguda................................................................................................43
3.8.2.3 Febre .....................................................................................................................43
3.8.2.4 Baixa imunidade ...................................................................................................43
3.8.2.5 Crise aplásica ........................................................................................................44
3.8.2.6 Crise de sequestro esplênico.................................................................................44
3.8.2.7 Litíase biliar ..........................................................................................................44
3.8.2.8 Icterícia .................................................................................................................44
3.8.2.9 Acidente Vascular Encefálico...............................................................................44
3.8.2.10 Úlceras de pernas..................................................................................................45
3.8.2.11 Aborto ...................................................................................................................45
3.8.2.12 Priapismo ..............................................................................................................45
3.8.2.13 Manifestações oculares.........................................................................................45
3.9 Diagnóstico atual da anemia falciforme ...............................................................46
3.9.1 Hemograma...........................................................................................................46
3.9.2 Teste de falcização................................................................................................46
3.9.3 Eletroforese de proteínas ......................................................................................47
3.10 Tratamento da anemia falciforme.........................................................................47
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................48
4.0 METODOLOGIA.................................................................................................57
4.1 Reagentes, solventes e aminoácidos .....................................................................57
4.2 Sínteses .................................................................................................................58
4.2.1 Síntese do quelato de β-dicetonas de lantanídeos.................................................58
4.2.2 Síntese do ligante octaacetato calix[8]areno.........................................................58
4.2.3 Síntese das supermoléculas de lantanídeos...........................................................58
4.3 Metodologia para caracterização dos quelatos precursores, do ligante e das
supermoléculas.....................................................................................................................62
4.3.1 Análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio (CHN) ...........................62
4.3.2 Método do vermelho de alizarina S para determinação de Ln
3+
...........................62
4.3.3 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho.....................62
4.3.4 Curvas termogravimétricas...................................................................................62
4.3.5 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)........................................................63
4.3.6 Espectroscopia de luminescência..........................................................................63
x
4.3.6.1 Espectros eletrônicos de excitação e emissão.......................................................63
4.3.6.2 Medidas do tempo de vida....................................................................................63
4.3.7 Conjugação dos quelatos precursores e das supermoléculas de Eu
3+
e Tb
3+
com
glutaraldeído ........................................................................................................................63
4.3.7.1 Curva de calibração dos aminoácidos Valina e Ácido Glutâmico........................64
4.3.8 Conjugação do marcador de Eu
3+
-TTA-Ligante-glutaraldeído às amostras
sanguíneas............................................................................................................................64
4.3.8.1 Conjugação do marcador de Eu
3+
-TTA-Ligante às amostras sanguíneas ............65
4.3.9 Identificação das amostras sanguíneas por FTIR .................................................66
4.3.9.1 Preparação para FTIR ...........................................................................................66
4.3.9.2 Preparação das pastilhas KBr dos aminoácidos Valina e Ácido glutâmico para
identificação por FT-IR .......................................................................................................66
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................68
5.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................69
5.1 Características quantitativas e estequiometria dos compostos .............................69
5.1.1 Análise elementar de carbono, hidrogênio, nitrogênio (CHN) e porcentagem de
lantanídeos (%Ln
3+
).............................................................................................................69
5.1.2 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho.....................71
5.1.2.1 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho do ligante....71
5.1.2.2 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho dos quelatos
precursores e supermoléculas ..............................................................................................73
5.1.2.2.1 Quelatos precursores.............................................................................................73
5.1.2.2.2 Supermoléculas.....................................................................................................75
5.1.3 Caracterização por análise térmica .......................................................................78
5.1.3.1 Decomposição térmica dos quelatos precursores .................................................78
5.1.3.2 Decomposição térmica das supermoléculas .........................................................81
5.2 Microscopia eletrônica de varredura (MEV), do ligante, dos quelatos precursores
e das supermoléculas ...........................................................................................................84
5.3 Estudos fotoluminescentes....................................................................................87
5.3.1 Estudo fotoluminescente dos complexos de Eu
3+
.................................................87
5.3.1.1 Nitrato de európio .................................................................................................88
5.3.1.2 Fotoluminescência das supermoléculas de β-dicetonados de európio e seus
quelatos precussores. ...........................................................................................................89
5.3.1.2.1 Espectros de Excitação .........................................................................................89
xi
5.3.1.2.2 Espectros de Emissão............................................................................................92
5.3.2 Estudo fotoluminescente dos complexos de Tb
3+
.................................................97
5.3.3 Tempo de vida luminescente das supermoléculas de Eu
3+
e Tb
3+
.............................................................................................................................101
5.4 Conjugação das espécies contendo Eu
3+
e Tb
3+
ao espaçador. ..........................103
5.5 Fluoroimunoensaio .............................................................................................107
5.5.1 Curva de calibração dos aminoácidos.................................................................107
5.5.2 Resultados preliminares dos testes do protocolo de análise para HbS
.............................................................................................................................108
5.6 FTIR....................................................................................................................110
5.6.1 Determinação dos aminoácidos valina e àcido glutâmico pela técnica de FTIR110
5.6.2 Resultados estatísticos das análises do grupo com anemia falciforme e do grupo
controle por FTIR ..............................................................................................................111
5.7 Fase seguinte para obtenção do kit para análise de HbS.....................................114
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...............................................................115
6.0 CONCLUSÕES ..................................................................................................117
6.1 PERSPECTIVAS FUTURAS.............................................................................119
7.0 ANEXO. Amostras de anemia falciforme e amostras controle do material
utilizado nas análises por FTIR. ........................................................................................120
xii
LISTA DE TABELAS
TABELA 3.1. Transições mais intensas nos espectros de luminescência dos Ln
3+
. ..........34
TABELA 4.1. Reagentes, solventese aminoácidos usados nos experimentos....................57
TABELA 5.2. Exemplo comparativo dos dados espectrais dos ligantes para-
tercbutilcalix[8]areno e acetato calix[8]areno na região do infravermelho.........................72
TABELA 5.3. Dados espectrais dos quelatos precursores na região do infravermelho. ....76
TABELA 5.4. Dados espectrais das supermoléculas na região do infravermelho. ............76
TABELA 5.5. Dados de decomposição térmica dos quelatos precursores.........................81
TABELA 5.6. Dados de decomposição térmica das supermoléculas.................................84
TABELA 5.8. Energias de transição dos níveis
5
D
3,4
→
7
F
J’
(J’ =0-6) (em cm
-1
) observados
no espectro de emissão do quelato precursor Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
a 77 K.................101
TABELA 5.9. Valores de decaimento para os quelatos precursores e para as
supermoléculas...................................................................................................................103
xiii
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1.1. Estrutura dos níveis de energia para os íons terras raras baseado nas energias
do campo cristalino................................................................................................................2
FIGURA 3.1. Espectros de emissão de alguns íons lantanídeos. .......................................13
FIGURA 3.2. Diagrama esquemático mostrando os principais processos de decaimento de
moléculas poliatômicas........................................................................................................14
FIGURA 3.3. Diagrama de coordenada configuracional....................................................16
FIGURA 3.4. Mecanismos para transferência de energia intramolecular em quelatos de
lantanídeos ...........................................................................................................................19
FIGURA 3.5. Diagrama hipotético de níveis de energia usados para descrever o
mecanismo de transferência de energia Ligante-TR
3+
.........................................................21
FIGURA 3.6. Formas tautoméricas das β
ββ
β-dicetonas ..........................................................22
FIGURA 3.7. Representação do anel quelato para os compostos metálicos com as β-
dicetonas. .............................................................................................................................23
FIGURA 3.8. Tautomerismos ceto-enólicos. .....................................................................24
FIGURA 3.9. Fórmula estrutural do calix[4]areno “pai”. ..................................................25
FIGURA 3.10. Modelo molecular tipo space filling para o tetrâmero cíclico (esquerda) e
um vaso calix crater (direita)...............................................................................................26
FIGURA 3.11. Diagrama das representações do calix[4]areno..........................................27
FIGURA 3.12. Sequência de numeração para a nomenclatura dos calix[n]arenos............28
FIGURA 3.13. A diferentes conformações dos calix[4]arenos. .........................................29
FIGURA 3.14. Lower rim e upper rim dos calixarenos não funcionalizados (calixarenos
“pai”)....................................................................................................................................30
FIGURA 3.15. Exemplos de calixarenos funcionalizados. ................................................31
FIGURA 3.16. Perfis de decaimento de emissão de uma mistura de quelatos de Eu, Tb, Dy
e Sm em uma solução de crescimento baseado em pivaloiltrifluoroacetona.......................35
FIGURA 3.17. Esboço do espectro eletromagnético. Distribuição da intensidade da
radiação eletromagnética em relação ao seu comprimento de onda ou freqüência
[72]
........37
xiv
FIGURA 3.18. Esquema dos modos vibracionais. (+ e – indicam movimento
perpendicular ao plano da página)
[73]
..................................................................................38
FIGURA 3.19. Diagrama óptico de um espectrômetro dispersivo.....................................39
FIGURA 3.20. Diagrama óptico de um espectrômetro FTIR.............................................41
FIGURA 3.21. Hemoglobina A e Hemoglobina S, respectivamente. ................................42
FIGURA 4.1. Fluxograma de rota de síntese das β-dicetonas de lantanídeos (III) (Ln(β-
dicetona)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
).....................................................................................................59
FIGURA 4.2. Fluxograma de rota de síntese do octaacetato ⊂
⊂⊂
⊂ calix[8]areno. .................60
FIGURA 4.3. Fluxograma de rota de síntese das supermoléculas de β-dicetonas de
lantanídeos (III) com o ligante macrocíclico octaacetatocalix[8]areno...............................61
FIGURA 4.4. Placa de 96 poços utilizada para leitura em fluroimunoensaios. .................65
FIGURA 4.5. Espectrofluorímetro para leitura das placas de fluoroimunoensaios, Victor
2
-
R, da Perkin Elmer...............................................................................................................65
FIGURA 4.6. Espectrômetro de infravermelho: ThermoNicolet, modelo 6700-FTIR.............67
FIGURA 5.1. Espectros de absorção na região do infravermelho do ligante para-tercbutil-
calix[8]areno e octaacetatocalix[8]areno.............................................................................71
FIGURA 5.2. Espectros de absorção na região do infravermelho do quelato precursor:
Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
e da supermolécula: [Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato
calix[8]areno. .......................................................................................................................77
FIGURA 5.3. Espectros de absorção na região do infravermelho do quelato precursor:
Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
e da supermolécula: [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato
calix[8]areno. .......................................................................................................................77
FIGURA 5.4. Espectros de absorção na região do infravermelho do quelato precursor:
Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
e da supermolécula [Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato
calix[8]areno. .......................................................................................................................78
FIGURA 5.5. Curvas TGA e DTGA dos quelatos precursores: (a)
[Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
, (b) [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
e (c)
[Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
, sob atmosfera de nitrogênio com vazão 50 mL/minuto e
razão de aquecimento 10°C min
-1
.......................................................................................80
xv
FIGURA 5.6. Curvas TGA e DTGA das supermoléculas: (a) [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetato calix[8]areno, (b) [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato calix[8]areno e (c)
[Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato calix[8]areno sob atmosfera de nitrogênio com
vazão 50 mL/minuto e razão de aquecimento 10°C min
-1
..................................................83
FIGURA 5.7. Micrografias do (a) Acetato Calix[8]areno e (b,c e d) dos quelatos
precursores...........................................................................................................................85
FIGURA 5.8. Micrografias das supermoléculas (e, f e g). .................................................86
FIGURA 5.9. Espectros de excitação (a) e emissão (b) dos nitratos de Eu
3+
a temperatura
ambiente (300K) e a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Excitação monitorada na
5
D
0
→
7
F
2
(λ
exc
= 612nm) e emissão monitorada em 394nm................................................89
FIGURA 5.10. Espectros de excitação do quelato precursor: Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm)..........................................................................90
FIGURA 5.11. Espectros de excitação da supermolécula: [Eu(TTA)
2
(NO
3
).2H
2
O]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm). ..................................91
FIGURA 5.12. Espectros de excitação do quelato precursor: Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
, (a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm)..........................................................................91
FIGURA 5.13. Espectros de excitação da supermolécula: [Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm). ..................................92
FIGURA 5.14. Espectros de emissão do quelato precursor: Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
exc.
=394 e 320nm)...................................................................93
FIGURA 5.15. Espectros de emissão da supermolécula: [Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm). ..................................94
xvi
FIGURA 5.16. Espectros de emissão do quelato precursor: Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O. (a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm)..........................................................................94
FIGURA 5.17. Espectros de emissão da supermolécula: [Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm). ..................................95
FIGURA 5.18. Diagrama de nível de energia para o íon Tb
3+
. Somente alguns níveis são
apresentados.........................................................................................................................97
FIGURA 5.19. Espectros de excitação do quelato precursor: Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
emissão
=546 nm).........................................................................99
FIGURA 5.20. Espectros de excitação da supermolécul: [Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]⊂
octaacetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do
nitrogênio líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
emissão
=546 nm). .................99
FIGURA 5.21. Espectros de emissão do quelato precursor: Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
ex
= 546 nm). ...........................................................................100
FIGURA 5.22. Espectros de emissão da supermolécula: [Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
emissão
=546 nm)..................................100
FIGURA 5.23. Curva de decaimento para os quelatos precursores e as supermoléculas de
Eu
3+
e Tb
3+
.........................................................................................................................102
FIGURA 5.24. Espectros de excitação (a) e emissão (b) do quelato de Eu-TTA-
glutaraldeído. Espectros de excitação (c) e emissão (d) da supermolécula de Eu-TTA-
glutaraldeído. .....................................................................................................................104
FIGURA 5.25. Espectros de excitação (a) e emissão (b) do quelato de Eu-ACAC-
glutaraldeído. Espectros de excitação (c) e emissão (d) da supermolécula de Eu-ACAC-
glutaraldeído. .....................................................................................................................105
FIGURA 5.26. Espectros de excitação (a) do quelato de Tb-ACAC-glutaraldeído.
Espectros de excitação (c) e emissão (d) da supermolécula de Tb-ACAC-glutaraldeído..106
xvii
FIGURA 5.27. Curva de calibração do àcido glutâmico e da valina com os marcadores Eu-
TTA-Calix[8]areno (nc) e Eu-TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c)................................107
FIGURA 5.28. Imagem representativa da placa de ELISA usada para fazer as contagens
da curva de calibração da valina com os marcadores Eu-TTA-Calix[8]areno (nc) e Eu-
TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c). ...............................................................................108
FIGURA 5.29. Fluoroimunoensaio com os marcadores Eu-TTA-Calix[8]areno (nc) e Eu-
TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c). 0 e 25: Controle negativo; 1-24: HbS em diferentes
porcentagens conforme 7.0 ANEXO.................................................................................109
FIGURA 5.30. Espectro de infravermelho dos aminoácidos em pastilha de KBr ...........110
FIGURA 5.31. Espectro detalhando as características gerais das amostras de sangue
analisadas por FTIR...........................................................................................................111
FIGURA 5.32. Gráfico de PCA da estatística multivariável............................................112
FIGURA 5.33. Gráfico PCA mostrando uma separação entre as amostras (abaixo de 50%
e acima de 60% de HbS) em relação ao grupo controle. ...................................................113
FIGURA 5.34. Gráfico PCA que utiliza somente a diferenciação entre as amostras HbS.
...........................................................................................................................................113
FIGURA 5.35. Estatística das porcentagens de HbA, HbA
2
, HbS e HbF. A intensidade é
dada em unidades de absorbância em função do número de onda. ...................................114
xviii
LISTA DE ABREVIATURAS
ACAC - Acetil acetona
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária
CaF
2
-
Fluoreto de cálcio
c - conjugado
Eu
3+
- Európio
FIA - Fluoroimunoassay
FTIR - Espectroscopia de absorção no infravermelho por Transformada de Fourier
HbA – Hemoglobina normal
HbF – Hemoglobina fetal
HbS – Hemoglobina “alterada”
KBr - Brometo de Potássio
nc – não conjugado
SCD - Sickle cell disease
Tb
3+
- Térbio
T.R. – Terras Raras
TTA - 2-tenoil-trifluoroacetona
WHO – Organização Mundial de Saúde
ZnSe - Seleneto de zinco
Capítulo 1 – Introdução
1
1.0 INTRODUÇÃO
O interesse pela química de complexos de terras raras trivalentes (TR
3+
) tem
crescido muito nos últimos quinze anos, particularmente no que se refere à química de
lantanídeos em solução, sendo este assunto tema de pesquisa em vários laboratórios no
mundo
[1]
. Complexos de elementos terras raras têm sido aplicados na indústria
radiofarmacêutica
[2]
(por exemplo, usando-se
90
Y em radioimunoterapia), como agente de
imagem em ressonância magnética por imagem (IRM) (uso de Gd
3+
)
[3]
, agente de
deslocamento de RMN
[4]
(usando-se os íons Pr
3+
, Eu
3+
e Yb
3+
), agente de relaxação para
proteínas
[5]
e sondas substituindo cátions de interesse biológico
[6]
. Complexos de terras
raras, especialmente aqueles com Eu
3+
e Tb
3+
, têm sido também usados como sondas
fluorescentes em ensaios fluoroimunológicos
[7]
e em outras aplicações clínicas
[8]
. Estes
complexos luminescentes são promissores, devido sua atuação como marcadores em
citologia e imunologia, podendo ser utilizados também como biomarcadores luminescentes
[9]
. Eles têm também apresentado também potencial para atuar como possíveis drogas no
tratamento do câncer
[10]
.
Os compostos com íons terras raras trivalentes (TR
3+
) apresentam propriedades
ópticas interessantes e úteis, que vêm sendo estudadas já há bastante tempo. Essas
propriedades são sensíveis ao ambiente químico no qual o íon TR
3+
se encontra em um
determinado composto. Os fundamentos da teoria do campo ligante aplicada a esses
compostos são bem conhecidos, e inúmeras aplicações e interpretações têm sido obtidas e
desenvolvidas. Da mesma forma, a teoria das intensidades espectrais 4f – 4f tem-se
mostrado uma ferramenta muito útil na descrição e previsão de propriedades ópticas desses
compostos, dentre os quais os complexos com ligantes orgânicos têm um papel de destaque
e nesses últimos tempos, vêm recebendo, uma atenção especial.
Existe um interesse maior em complexos de TR
3+
desde que WEISSMAN descobriu
que nestes compostos a excitação pode ser efetuada sob condições aceitáveis, através da
luz absorvida pelos ligantes com subseqüente transferência de energia para o centro
metálico
[11]
. A transferência de energia, do cromóforo orgânico para o íon terra rara,
proporciona um caminho efetivo para excitar a emissão fina e de tempo de vida longo. A
excitação direta dos íons TR
3+
é difícil devido à natureza proibida destas transições
eletrônicas nestes íons. Uma das mais importantes aplicações dos complexos de terras raras
Capítulo 1 – Introdução
2
é como marcadores luminescentes em diagnóstico clínico onde estes são uma alternativa às
sondas radioativas
[12-15]
.
A espectroscopia eletrônica de absorção e emissão é uma técnica poderosa e muito
útil na química de estado sólido e em solução de íons TR
3+
. A maior vantagem do
comportamento espectroscópico dos íons TR
3+
é que os elétrons 4f
N
interagem fracamente
com os elétrons dos átomos circundantes e, conseqüentemente, as propriedades eletrônicas
são apenas ligeiramente afetadas pela vizinhança química. Em particular, os orbitais 4f das
espécies nos estados sólido, gasoso e em solução mantêm em grande parte, seu caráter
atômico, facilitando a interpretação dos níveis de energia através de seus espectros (FIG.
1.1)
[16-21]
.
FIGURA 1.1. Estrutura dos níveis de energia para os íons terras raras baseado nas energias
do campo cristalino
[16]
.
A pesquisa envolvendo compostos de coordenação de íons TR
3+
, como materiais
luminescentes, tem sido alvo de interesse nestas duas últimas décadas. Isto se deve às
várias aplicações encontradas para esse tipo de compostos, como por exemplo: fósforos
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb
Capítulo 1 – Introdução
3
eficientes, marcadores ópticos, fluoroimunoensaio, compostos bioinorgânicos
fotossensíveis, eletroluminescência, sistemas ópticos de alta tecnologia e lasers
[22-27]
.
Essas aplicações em particular, são devido à alta intensidade luminescente observadas
quando estes compostos são excitados por radiação na região UV, o que os incluem na
classe de Dispositivos Moleculares Conversores de Luz (DMCL).
Dentre os compostos de terras raras que apresentam luminescência; os mais
estudados são os íons Eu
3+
e Tb
3+
(emitem luz vermelha e verde, respectivamente), por
apresentarem maior intensidade luminescente na região do visível, devido às estruturas dos
seus níveis de energia. Deve-se considerar, também, que existem compostos de TR
3+
que
emitem em outras regiões espectrais tais como: infravermelho próximo (Yb
3+
, Nd
3+
e Er
3+
),
laranja (Sm
3+
), amarelo (Dy
3+
), azul (Tm
3+
) e UV-próximo (Ce
3+
e Gd
3+
)
[28]
.
A principal característica dos espectros de absorção e emissão dos íons TR
3+
é a
presença de bandas finas em compostos nos estados sólido (na forma de pó e cristais),
gasoso e em solução. Em princípio, é possível investigar interações no estado sólido por
medidas ópticas com um alto grau de precisão. Nas últimas três décadas foram preparadas
centenas de compostos de TR
3+
que apresentavam luminescência intensa conduzindo ao
desenvolvimento de pesquisas nas áreas de simulações quantitativas das sequências de
níveis de energia para configurações f
N
, contribuindo com um grande número de
parâmetros para diferentes componentes (eletrostática, covalente, etc.) em função da
ligação química (circunvizinhança química). A fim de projetar marcadores ópticos,
envolvendo principalmente íons európio e térbio trivalente, considera-se as seguintes
características:
i) Proteção do íon TR
3+
da interação com moléculas de solvente e ou grupos
ligantes como os osciladores de alta freqüência;
ii) Grupos múltiplos absorvendo e transferindo energia eficientemente ao íon
metálico (efeito antena);
iii) Alta estabilidade cinética;
iv) Solubilidade;
v) Baixa toxicidade se o sensor for usado “in vivo”.
Os compostos de coordenação mais estudados são aqueles envolvendo os complexos
que contém ligantes β-dicetonas, devido às suas habilidades de coordenação serem bem
estabelecidas
[29]
. Vários tipos de ligantes podem formar adutos com os quelatos de TR
3+
-
tris(β-dicetonatos), dentre eles: sulfóxidos, dimetilformamida, óxido de trifenilfosfina,
Capítulo 1 – Introdução
4
além de heterocíclicos que tem átomos de nitrogênio (doador), tais como: piridina, 2,2’-
dipiridil, 1,10-fenantrolina 2,2’: seis’, 2’’-terpiridina, entre outros
[30-33]
.
Com o intuito de obter materiais altamente luminescentes, têm-se preparado os sais
de β-dicetonatos (ex: TTA e DBM) de terras raras hidratados, com posterior substituição
das moléculas de água por ligantes (sulfóxidos, fosfinóxidos e amidas). Estes ligantes
coordenados ao íon TR
3+
possibilitaram uma melhor eficiência na transferência de energia
ligante-metal (L→TR
3+
). Esta coordenação envolve geralmente o denominado efeito
antena, isto é, absorção da luz ultravioleta incidente pela parte orgânica, transferindo
eficientemente energia para o centro luminescente (íons TR
3+
) e subseqüente emissão.
A fluorescência resolvida no tempo e a labilidade dos quelatos de terras raras têm
estabelecido um importante papel no desenvolvimento de novos ensaios bioanalíticos ultra-
sensíveis
[34-36]
. Durante os últimos anos, devido às características únicas dos quelatos de
terras raras, uma das tendências notadas é a de produzir materiais marcados, tais como
streptavidinas, que são proteínas macromoleculares conjugadas
[37]
, com um grau de
labilidade muito alto, para detecção de compostos bioativos ou complexos poliméricos
[38,
39]
.
Supermoléculas de terras raras com ligantes macrocíclicos tem sido muito utilizadas
como marcadores biológicos
[40]
, especialmente dos ligantes criptandos, devido estas
cavidades protegerem os íons terras raras de interações com a água, evitando a supressão
na luminescência destas espécies. Dentro da classe de ligantes encapsuladores os
calixarenos apresentam um grande potencial de utilização. Os calixarenos são
macrocíclicos formados de n unidades fenólicas ligadas entre elas por pontes metilênicas
ao nível das posições "orto" da função hidroxila
[41-43]
. Eles geralmente são obtidos pela
condensação do formaldeido por um alquil fenol em meio básico requerendo também altas
temperaturas. A denominação "calixareno" foi dada por Gutshe devido à semelhança
estrutural destes com um vaso grego denominado “calix crater”.
Já a Espectroscopia de Absorção no Infravermelho por Transformada de Fourier
(do inglês Fourier Transformed Infrared, FT-IR) é uma técnica que utiliza a região do
infravermelho do espectro eletromagnético para caracterizar moléculas e biomoléculas. A
chamada radiação infravermelha corresponde à parte do espectro eletromagnético situada
entre as regiões do visível e das microondas, pois é onde ocorrem vibrações e torções
características de diversos grupos funcionais
[44]
. As ligações químicas das substâncias
possuem freqüências de vibração específicas, as quais correspondem a níveis vibracionais
Capítulo 1 – Introdução
5
de energia. A radiação infravermelha provoca vibração de átomos ou grupos de átomo e
estas vibrações podem ter amplitudes e freqüência diferentes. As energias de vibrações são
quantizadas, ou seja, existem determinadas quantidades de energia que fazem os grupos
vibrar
[45]
.
Nesse trabalho os esforços foram aplicados ao desenvolvimento de um material
luminescente para diagnosticar a anemia falciforme.
A anemia falciforme é uma doença gênica extremamente comum do grupo das
hemoglobinopatias. É causada por uma mutação no cromossomo 11
[46]
, determinando uma
substituição do aminoácido ácido glutâmico (Glu) pela valina (Val) na posição 6 da cadeia
β-globina
[47]
. Quando dois genes são afetados (homozigose), o indivíduo possui a anemia
falciforme, contudo quando apenas um gene é afetado, ele é considerado portador da
doença.
O mecanismo fisiopatológico da mutação do gene da hemoglobina normal (HbA)
para o da hemoglobina S (HbS) ainda permanece desconhecido
[48]
. A anemia falciforme
foi descrita em 1910
[48, 49]
por Herrick. Provavelmente surgiu em países do centro oeste
africano, da India e do leste da Ásia há cerca de 50 a 100 mil anos. Essa doença é mais
freqüente em indivíduos da raça negra, mas não exclusiva, devido à miscigenação
[50]
.
Embora não se conheça a real prevalência no mundo, estima-se que aproximadamente 7%
da população mundial seja acometida pelos transtornos das hemoglobinas
[51,52]
. No Brasil,
provavelmente, é a doença hereditária mais prevalente
[47]
. Estima-se que existem pelo
menos dois milhões de portadores da HbS – heterozigotos
[53,54]
. Devido a grande
miscigenação populacional, a anemia falciforme afeta cerca de 0,04% da população geral e
em torno de 0,1% a 0,3% da população negra. A Bahia é o estado com a maior freqüência
dos casos. Acredita-se que as regiões Norte, Nordeste e Sudoeste abrigam a maior
concentração da doença, uma vez que grande parte da população é de cor negra.
Na região Sudeste, a prevalência estimada de portadores (heterozigotos) é de 2% na
população geral e, entre os negros, de 6% a 10%
[53]
. Em Minas Gerais, foi relatada a
incidência de um caso de anemia falciforme (homozigoto) para cada 2.800 nascimentos e
no Rio de Janeiro, verificou-se a existência de um caso para cada 1.196 nascimentos
[54]
.
No Brasil o programa de doenças negligenciadas e a prevenção de doenças não
transmissíveis como é o caso da anemia falciforme são fatos preocupantes.
Diante dos fatos apresentados acima, o Programa de fluoroimunoensaio da Rede de
Nanotecnologia Molecular e Interfaces (RENAMI) e o laboratório de Química
Supramolecular e Nanotecnologia do IPEN/CNEN-SP, vem trabalhando no intuito de
Capítulo 1 – Introdução
6
apresentar alternativas nacionais para bioensaios barateando os custos dos exames clínicos.
A substituição dos kits ou a implemetação de novos produtos no mercado tornarão esses
benefícios mais acessíveis à população mais carente o que justifica os esforços nessa
direção.
Capítulo 1 – Introdução
7
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[01] SOINI, E.; HEMMILA, L.; DHALEN, P. Time-resolved fluorescence in biospecific
assays. Ann. Biol. Chin., v. 48, n. 8, p. 567-571, 1990.
[02] FRITZBERG, A.R. Radiopharmaceuticals: Progress and Clinical Perpectives,
Boca Raton CRC, 1986.
[03] PARKER, D. Targeting metal-complexes. Chem. Br. v. 30, n. 10, p. 818-822, 1994.
[04] SINK, R.M.; BUSTER, D.C.; SHERRY, A.D. Synthesis and characterization of a
series of macrocyclic chelates containing O-donors and N-donors - prospects for use
as NMR shift agents for alkali-metal cations. Inorg. Chem., v. 29, n. 19, p. 3645-
3649, 1990.
[05] DICK, L.R.; GERALDES, C.F.G.C.; SHERRY, A.D.; GRAY, C.W.; GRAY, D.M.
C-13 NMR of methylated lysines of FD gene-5 protein - evidence for a
conformational change involving lysine-24 upon binding of a negatively charged
lanthanide chelate Biochem., v. 28, n. 19, p. 7896-7904, 1989.
[06] SHERRY, A.D.; MALLOY, C.R.; JEFFREY, F.M.H.; CACHERIS, W.P.;
GERALDES, C.F.G.C. Dy(DOTP)5 - a new, stable Na-23 shift-reagent. J. Mag.
Reson., v. 76, n. 3, p. 528-533, 1988.
[07] BÜNZLI, J.-C. G., Lanthanoid Probes in Life. Amsterdan: Elsevier, 1989.
[08] EVANS, C.H. Biochemistry of the lanthanides, Plenum Press. New York, 1990.
[09] LEIF, R.C.; VALLARINO, L.M. Cell separation science and technology.:
Washington DC: American Chemical Society, 1991.
[10] WANG K., L.; LI, R.C.; CHENG, Y.; ZHU, B. Lanthanides - the future drugs?
Coord. Chem. Rev., v. 190, p. 297-308, 1999.
[11] WEISSMAN, S. I. Intramolecular energy transfer the fluorescence of complexes of
europium. J. Chem. Phys., v. 10, p. 214-217, 1942.
[12] MATHIS, G. Rare-earth cryptates and homogeneous fluoroimmunoassays with
human sera. Clin. Chem., v. 39, n. 9, p. 1953-1959, 1993.
Capítulo 1 – Introdução
8
[13] MAYER, A.; NEUENHOFER, S. Luminescent labels - more than just an alternative
to radioisotopes. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., v. 33, n. 10, p. 1044-1072, 1994.
[14] HEMMILA, I. Luminescent lanthanide chelates - a way to more sensitive diagnostic
methods. J. Alloys Compd. v. 225, n. 1-2, p. 480-485, 1995.
[15] DICKSON, E.F.G.; POLLAK, A.; DIAMANDIS, E. P. Time-resolved detection of
lanthanide luminescence for ultrasensitive bioanalytical assays. J. Photochem.
Photobiol. B Biol., v. 27, n. 1, p. 3-19, 1995.
[16] CARNALL, W. T.; GOODMAN, G. L.; RAJANK, K. AND RANA, R. S., A
systematic analysis of the spectra of the lanthanides doped into single crystal
LaF
3
. Argonne (United States) Argonne Solution National Laboratory, 1988.
[17] WYBOURNE, B. G. Spectroscopic properties of rare earths. New York:
Interscience, 1965.
[18] KRUPA, J. C.; Spectroscopic properties of tetravalent actinide ions in solids. Inorg.
Chem. Acta., v. 139, n. 1-2, p. 223-241, 1987.
[19] CARNALL, W.T.; CROSSWHITE, H.; The chemistry of the actindes elements.
New York Chapman and Hall, 1986.
[20] BRITO, H.F.; LIU, G.K. Crystal field influence on the S-8(7/2) ground state splitting
of Bk4+ in CeF4. J. Chem. Phys., v. 112, n. 9, p. 4334-4341, 2000.
[21] CARNALL, W. T., A systematic analysis of the spectra of trivalent actinide chlorides
in D3h site symmetry. J. Chem. Phys., v. 96, n. 12, p. 8713-8726, 1992.
[22] HEMMILA, I.; MUKKALA, V. M.; TAKALO, H.; Development of luminescent
lanthanide chelate labels for diagnostic assays. J. Alloys Compd., v. 249, n. 1-2, p.
158-162, 1997.
[23] KAWA, M.; FRECHET, J.M.J. Self-assembled lanthanide-cored dendrimer
complexes: enhancement of the luminescence properties of lanthanide ions through
site-isolation and antenna effects. Chem. Mat., v. 10, n. 1, p. 286-296, 1998.
[24] ELBANOWSKI, M.; MAKOWSAKA, B. The lanthanides as luminescent probes in
investigations of biochemical systems. J. Photochem. Photobiol. A-Chem., v. 99, n.
2-3, p. 85-92, 1996.
[25] MATSUMOTO, K.; YUAN; J.G.; WANG, G.L.; KIMURA, H. Simultaneous
determination of alpha-fetoprotein and carcinoembryonic antigen in human serum by
time-resolved fluoroimmunoassay. Anal. Biochem., v. 276, n. 1, p. 81-87, 1999.
[26] YUAN, J.L.; MATSUMOTO, K.; KIMURA, H.; A new tetradentate beta-diketonate-
europium chelate that can be covalently bound to proteins for time-resolved
fluoroimmunoassay. Anal. Chem., v. 70, n. 3, p. 596-601, 1998.
[27] YUAN, J.L.; MATSUMOTO, K. Functionalization of fluorescent lanthanide
complexes and their applications to biotechnology. Bunseki Kagaku, v. 48, n. 12, p.
1077-1083, 1999.
Capítulo 1 – Introdução
9
[28] SÁ, G.F.; MALTA, O.L.; DONEGA, C.M.; SIMAS, A.M.; LONGO, R.L.; SANTA-
CRUZ, P. A.; SILVA JR., E.F.; Spectroscopic properties and design of highly
luminescent lanthanide coordination complexes. Coord. Chem. Rev., v. 196, 165-
195, 2000.
[29] MEHROTRA, R.C.; BOHRA, R.; GAUR, D.P. Metal β
ββ
β-diketonates and allied
derivatives. New York: Academic Press, 1978.
[30] BRECHER, C.; SAMELSON, H.; LEMPICKI, A. Laser phenomena in europium
chelates .3. Spectroscopic effects of chemical composition and molecular structure
J.Chem.Phys., v. 42, n. 3, p. 1081, 1965.
[31] SINHA, A.P.B. Spectroscopy in Inorganic Chemistry. London: Academic Press,
1971.
[32] BLASSE, G.; GRABMAIER, B. C. Luminescent materials. Heidelberg: Springer
Verlag, 1994.
[33] LIS, S.; ELBANOWSKI, M.; MAKOWSKA, B.; HNATEJKO, Z. Energy transfer in
solution of lanthanide complexes. J. Photochem. Photobiol. A-Chem., v. 150, n. 1-
3, p. 233-247, 2002.
[34] KRICKA L.J.; Selected strategies for improving sensitivity and reliability of
immunoassays. Clin Chem., v. 40, n. 3, p. 347-357, 1994.
[35] HEMMILA, I.; MUKKALA, V.M. Time-resolution in fluorometry technologies,
labels, and applications in bioanalytical assays. Crit. Rev. Clin. Lab. Sci., v. 38, n.
6, p. 441-519, 2001.
[36] DICKSON, E.F.G.; POLLAK A.; DIAMANDIS E.P. Time-resolved detection of
lanthanide luminescence for ultrasensitive bioanalytical assays. J Photochem
Photobiol B Biol., v. 27, n. 1, p. 3-19, 1995.
[37] MORTON, R.C.; DIAMANDIS, E.P. Streptavidin-based macromolecular complex
labeled with a europium chelator suitable for time-resolved fluorescence
immunoassay applications. Anal. Chem., v. 62, n. 17, p. 1841-1845, 1990.
[38] SCORILAS, A., BJARTELL, A.; LILJA, H., MOLLER, C.; DIAMANDIS, E.P.
Streptavidin-polyvinylamine conjugates labeled with a europium chelate:
applications in immunoassay, immunohistochemistry and microarrays. Clin Chem.,
v. 46, n. 9, p. 1450-1455, 2000.
[39] QIN, Q.P.; LOVGREN, T.; PETTERSSON, K.; Development of highly fluorescent
detection reagents for the construction of ultrasensitive immunoassays. Anal Chem.,
v. 73, n. 7, p. 1521-1529, 2001.
[40] MATHIS G. Rare earths. Madri: Editorial Complutense, 1998.
[41] VICENS, J., BÖHMER, V. Calixarenes: a versatile class of macrocyclic
compounds. Kluwer: Academic Publishers, 1991.
[42] GUTSCHE, C. D. Calixarenes Cambridge: Royal Society of Chemistry, 1989.
Capítulo 1 – Introdução
10
[43] FELINTO, M.C.F.C.; ALMEIDA,V.F. Solvent extraction separation of uranium (VI)
with acetatecalix[n]arene and beta-diketone (HTTA). J. Alloys Comp., v. 303, p.
524-528, 2000.
[44] PAVIA, D. L.; LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S.; VYVYAN J. A.; Introduction to
Spectroscopy (2000), Brooks/Cole Pub Co: 3-12.
[45] SILVERSTEIN, R. M.; KIEMLE, D. J.; WEBSTER, F. X.; Identificação
Espectrométrica de Compostos Orgânicos (2000), LTC: 60-74.
[46] SAIZ, A; RODRIGUEZ, J. A. Respuesta inmune humoral anti-streptococcus
pneumoniae en pacientes con anemia de celulas falciformes: Descripcion de un caso.
Rev. Asoc. Colomb. Alerg. Inmunol;8(3):54-54, sept. 1999.
[47] BANDEIRA FMGC, LEAL MC, SOUZA RR, FURTADO VC, GOMES YM,
MARQUES NM. Características de recémnascidos portadores de hemoglobina S
detectados através de triagem em sangue de cordão umbilical. J Pediatr (Rio de J).
1999;75(3):167-71.
[48] GALIZA NETO, GENTIL CLAUDINO DE et al. Análise dos haplótipos do gene da
SS-globina no Ceará . J. Bras. Patol. Med. Lab., Out 2005, vol.41, no.5, p.315-321.
[49] GÓMEZ-CHIARI M, PUIGBERT JT, ARAMBURU JO. Drepanocitosis:
experiência de um centro. An Pediatr. 2003;58:95-9.
[50] WHO. Working Group – Hereditary anemias: genetics basis, clinical features,
diagnosis and treatment. Bull WHO, v. 60, p. 643-60, 1982.
[51] BOK YOO, HUGO HYUNG et al. Síndrome aguda do tórax como primeira
manifestação de anemia falciforme em adulto. J. Pneumologia, Jul. 2002, vol.28,
no.4, p.237-240.
[52] WEATHERALL DJ, CLEGG JB. Inherited haemoglobin disorders: an increasing
global health problem. Bull World Health Organ 2001;79(8):704-12.
[53] PAIXÃO MC, CUNHA FERRAZ MH, JANUARIO JN, VIANA MB, LIMA JM.
Realibility of isoelectrofocusing for the detection of Hb S, Hb C, and Hb D in a
pioneeringpopulation-based program of the newborn screening in Brazil.
Hemoglobin 2001;25(3):297-303.
[54] LOBO CLC, BUENO LM, MOURA P, OGEDA LL, CASTILHO S, CARVALHO
SMF. Triagem neonatal para hemoglobinopatias no Rio de Janeiro, Brasil. Ver
Panam Salud Pública 2003;13:154-9.
Capítulo 2 – Objetivos
11
2.0 OBJETIVOS
O presente trabalho teve como objetivo geral estudar e desenvolver supermoléculas
de β-dicetonatos de lantanídeos com macrocíclicos para serem utilizadas como marcadores
na detecção de Hemoglobina S em amostras sanguíneas. Com o desenvolvimento de
nanomateriais luminescentes para aplicação em ensaios biológicos para diagnóstico, serão
avaliadas as propriedades luminescentes das supermóleculas em estado sólido e solução e
sua capacidade de atuação como marcador de aminoácidos.
Como objetivos específicos do projeto tem-se:
A síntese e caracterização dos nanomateriais luminescentes.
A avaliação das suas propriedades espectroscópicas em estado sólido e em
solução.
A conjugação destes materiais aos analitos alvo e avaliação de sua capacidade
de atuação como biomarcadores;
Análises de FT-IR para quantificação de Hemoglobina S.
O presente estudo almeja contribuir originalmente para produção de diagnósticos,
com a finalidade de formular políticas públicas para o desenvolvimento econômico,
cultural e social.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
12
3.0 REVISÃO DA LITERATURA
3.1 As Terras Raras
A Comissão de Nomenclatura em Química Inorgânica da IUPAC (International
Union of Pure and Applied Chemistry) recomenda a expressão “metais de terras raras”
para os elementos Sc, Y e de La a Lu (a palavra “rara” refere-se ao processo de difícil
separação destes elementos). Enquanto que o termo “série do lantânio” é reservado para os
elementos de número atômico de 57 a 71 (La a Lu) a expressão “série lantanídica” é ainda
mais restrita porque exclui o elemento lantânio, indo do elemento de número atômico 58
ao elemento de número atômico 71. Justifica-se a inclusão do Sc na série das terras raras
devido sua similaridade química, embora sua estrutura eletrônica seja bem diferente.
Caracteriza-se a série lantanídica pelo preenchimento sucessivo e progressivo dos
orbitais internos 4f. No estado metálico estes elementos possuem o caráter eletrônico do
xenônio: [Xe] = 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
6
4d
10
5s
2
5p
6
e apresentam no estado fundamental
a seguinte configuração eletrônica: [Xe] 4f
1−n
5d
1
6s
2
(La, Ce, Gd, e Lu) e [Xe] 4f
n
6s
2
para
os demais elementos da série.
O fenômeno da contração lantanídica surge devido à blindagem imperfeita que um
elétron 4f exerce sobre outro elétron 4f produzindo um aumento de carga nuclear efetiva e
consequentemente uma redução no raio com o aumento do número atômico. No caso dos
íons Ln
3+
existe uma diminuição dos seus raios ao longo da série em aproximadamente
22%, causando diferenças apreciáveis nas suas propriedades
[1-7]
, tais como: diminuição do
número de coordenação; aumento do caráter ácido; diminuição da temperatura de
decomposição; decréscimo do caráter iônico; maior estabilidade do estado de oxidação 3
+
.
O principal fator que distingue os íons Ln
3+
dos outros íons metálicos é o fato de que
seus elétrons de valência se encontram nos orbitais 4f, que são mais internos e estão
blindados pelas camadas 5s e 5p, conferindo-lhe uma química de natureza iônica. Fatores
Capítulo 3 – Revisão da literatura
13
eletrostáticos e considerações estéricas parecem ser mais importantes na determinação da
estabilidade, estrutura e química dos complexos de lantanídeos, do que as interações entre
orbitais do metal e do ligante
[1-8]
.
Os íons lantanídeos absorvem radiação eletromagnética na região espectral que se
estende do ultravioleta próximo, passando pelo visível, até o infravermelho próximo. As
transições eletrônicas que ocorrem nestas regiões espectrais como resultado das
subcamadas 4f incompletas, são as transições internas 4f 4f, transição
4f
n
4f
1−n
5d, ou transição de transferência de carga
[9]
dependendo do centro metálico e
de seu estado de oxidação, bem como do ligante em questão.
Os íons lantanídeos apresentam um potencial iônico relativamente baixo,
caracterizando uma polarizabilidade baixa, fato este que se reflete na interação metal-
ligante, induzindo um caráter predominantemente iônico à ligação. Os tamanhos radiais
dos íons Ln
3+
levam os complexos a apresentarem número de coordenação variando de 6 a
12 (solução e estado sólido), sendo os números 8 e 9 os mais comumente observados
[4]
.
Os íons lantanídeos podem ser considerados como ácidos “duros” de acordo com a
classificação de PEARSON
[10]
. Íons que apresentam esta propriedade, tendem a ligar-se à
bases “duras”, especialmente aquelas que contêm oxigênio e/ou nitrogênio como átomos
doadores.
A blindagem efetiva dos elétrons 4f pela camada 5s
2
5p
6
faz com que os estados das
configurações 4f
n
sejam pouco afetados pela vizinhança química ao redor dos íons
lantanídeos tripositivos
[11]
. O orbital 4f das espécies no estado sólido mantém, em grande
parte, seu caráter atômico, facilitando a interpretação dos níveis de energia através de seus
espectros (FIG. 3.1).
FIGURA 3.1. Espectros de emissão de alguns íons lantanídeos.
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Capítulo 3 – Revisão da literatura
14
3.2 Espectro de emissão na região do visível
Materiais luminescentes são compostos capazes de emitir radiações quando
submetidos à excitação por radiação ultravioleta, raios X, bombardeamento de elétrons,
fricção ou alguma outra forma de excitação
[9,10]
.
A fotoativação conduz moléculas a estados eletrônicos excitados e estas, ao
voltarem para o estado fundamental, são desativadas por processos físicos e químicos. Os
processos físicos podem ser divididos em radiativos e não radiativos e classificados como
processos de relaxação intramolecular ou intermolecular. Entre os processos radiativos
incluem-se a luminescência (fosforescência e fluorescência) e transferência de energia.
Nos processos não radiativos estão incluídos a relaxação vibracional (molecular e de rede),
a conversão interna, o cruzamento intersistema e as transferências de energia por
ressonância ou troca
[12-14]
.
Quando um quantum de luz incide sobre uma molécula este é absorvido em cerca de
10
-15
segundos, acontecendo uma transição ao estado eletrônico mais alto. Esta absorção de
radiação é altamente específica, sendo absorvida apenas por uma estrutura característica.
Neste processo, a molécula é levada a um estado singleto excitado S
1
, S
2
, S
3
, etc.
Estas transições de absorção normalmente originam-se no nível vibracional mais baixo do
estado eletrônico fundamental
[15]
.
Na FIG. 3.2 representa-se o diagrama de Jablonski mostrando os processos de
fluorescência e fosforescência molecular. Neste diagrama estão representados os principais
níveis de energia eletrônicos e vibracionais das moléculas poliatômicas e as relaxações
radiativas e não radiativas. Este diagrama também é utilizado para entendimento de
sistemas inorgânicos
[12]
e, atualmente, de supermoléculas
[14]
.
FIGURA 3.2. Diagrama esquemático mostrando os principais processos de decaimento de
moléculas poliatômicas.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
15
As multiplicidades de estados são importantes nos processos de relaxação radiativa
uma vez que a natureza do processo de emissão depende delas.
A molécula pode estar no estado excitado durante um período de 10
-4
segundos, no
qual qualquer energia em excesso é rapidamente dissipada e o nível vibracional mais baixo
do estado singleto excitado (S
1
) é atingido. Se a energia absorvida na transição não for
dissipada por colisões com outras moléculas, o elétron retorna ao estado fundamental (S
0
)
com emissão de energia. Geralmente, quando os estados eletrônicos, onde se origina e
termina a emissão, tem a mesma multiplicidade (∆S=0), a luminescência é chamada de
fluorescência. Este processo, comumente, ocorre entre o primeiro estado singleto excitado
(S
1
) e o singleto fundamental (S
0
). Como parte da energia absorvida é perdida no breve
período anterior à emissão, a energia emitida tem um comprimento de onda maior que o
comprimento de onda da energia absorvida.
Se os estados nos quais a emissão se inicia e termina apresentam multiplicidade de
spin diferente (∆S≠0), o processo é chamado fosforescência. Tal fenômeno envolve um
cruzamento intersistema (processo não radiativo), visto que a transição do estado
fundamental ao estado tripleto excitado é proibida (altamente improvável), com emissão do
primeiro estado tripleto excitado, T
1
, ao estado singleto fundamental, S
0
[14- 16]
.
Para os processos não radiativos envolvendo estados eletrônicos diferentes duas
denominações são utilizadas: conversão interna, se os estados têm a mesma multiplicidade
de spin e, conversão intersistema, para o estado com multiplicidades de spin diferentes.
Estes processos dependerão das posições relativas dos diferentes níveis de energia
eletrônica em energia vibracional (relaxação vibracional).
É comum se fazer à distinção entre fluorescência e fosforescência baseando-se no
tempo de vida da emissão. Como as transições permitidas ocorrem somente para ∆S=0,
tempos de vida de emissão da ordem de 10
-10
a 10
-7
segundos são observados na
fluorescência, enquanto que tempos de vida da ordem de 10
-3
a 10 segundos são
observados na fosforescência
[12,14-16]
. O critério que utiliza regras de seleção é
preferencialmente empregado, ou seja, iguais multiplicidades de spin (fluorescência) e
diferentes multiplicidades de spin (fosforescência)
[12]
, embora o termo geral luminescência
evite confusões.
Emissões de estados eletrônicos diferentes do estado excitado mais baixo de uma
dada multiplicidade são raros em sistemas orgânicos e inorgânicos, ocorrendo
predominantemente desativação não radiativa
[17]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
16
DEMAS
[17]
faz comparações entre sistemas orgânicos e inorgânicos tanto para
processos radiativos como para processos não radiativos. Quando não há variação nas
multiplicidades de spin as velocidades dos sistemas são semelhantes. Mas, se ∆S≥1 as
constantes de velocidade são muito diferentes. Estas diferenças se justificam pela relaxação
das regras de seleção (principalmente a regra de spin), devido às constantes de
acoplamento spin-órbita (íons metálicos que têm maiores número atômicos), que provocam
misturas dos estados singleto e tripleto. Nos sistemas orgânicos que contêm átomos com
baixos números atômicos os cruzamentos intersistema são formalmente proibidos.
Um diagrama esquemático apresentado na FIG. 3.3, ilustra as curvas de energia
potencial de estados eletrônicos, fundamental e excitado em função da distância
internuclear e pode ser usado como modelo para sólidos luminescentes
[1,18-19]
. Estes
modelos são baseados no que se denomina diagrama de coordenadas configuracionais e
representam a energia potencial (E) do centro luminescente em função da distância (R)
deste centro aos íons ao seu redor, nos estados fundamental e excitado. No diagrama
representa-se o estado eletrônico fundamental por “S
0
” e o estado eletrônico excitado é
“S
1
”. As linhas horizontais indicam os níveis vibracionais.
FIGURA 3.3. Diagrama de coordenada configuracional.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
17
A absorção óptica (AB) corresponde à transição do estado eletrônico fundamental
“S
0
” ao estado excitado “S
1
”. A emissão (Em) é a transição reversa. Quando ∆R≠0, a
emissão mostra um deslocamento Stokes, ou seja, o comprimento de onda da emissão é
maior do que o comprimento de onda de absorção.
A transição de absorção a temperaturas baixas se dá no nível vibracional mais baixo
(n=0) em “S
0
”, começando com o valor R
0
. Esta transição está indicada pela linha AB na
FIG. 3.3 e corresponde ao máximo da banda de absorção. Entretanto, pode-se começar em
valores de R diferentes de R
0
, embora a probabilidade seja menor, levando a um
alargamento da banda de absorção. O estado excitado “S
1
” é atingido após absorção de
radiação com energia apropriada (normalmente na região do ultravioleta) e a seguir, por
relaxação, decai até o nível vibracional mais baixo do estado excitado, dissipando o
excesso de energia como calor da rede cristalina. Deste estado ou níveis próximos, o
sistema retorna ao estado eletrônico “S
0
” emitindo radiação que é caracterizado no espectro
por uma banda larga. Finalmente, o sistema relaxa ao nível vibracional mais baixo “S
0
”.
As bandas de emissão situam-se numa região de menor energia do que as de
absorção. Este deslocamento é conhecido como deslocamento Stokes, sendo uma
conseqüência direta dos processos de relaxação que ocorrem após a transição óptica.
Apenas as transições zero-fônon, ou seja, aquelas dos níveis vibracionais mais baixos dos
estados eletrônicos “S
0
” (n=0) e “S
1
” (n’=0), ocorrem com a mesma energia nos espectros
de absorção e emissão. Nesta consideração, bandas de emissão em espectros atômicos são
encontradas apenas quando as curvas de coordenada configuracional são idênticas quanto à
forma e têm a mesma distância de equilíbrio como no caso dos íons terras raras
[1,18,20-21]
.
Processo não radiativo do estado eletrônico excitado ao fundamental é possível
através do ponto de interseção ISC entre as curvas. Desta forma, através do diagrama de
coordenadas configuracionais pode-se entender a supressão térmica na emissão, pois o
centro luminescente pode ocupar um nível vibracional mais alto, situado no ponto de
interseção ISC, através do fornecimento de energia de ativação, ∆E, com o aumento de
temperatura. Nessa situação, o sistema retorna ao estado eletrônico fundamental de forma
não radiativa, dissipando calor no processo
[1]
. Para sistemas deste tipo quanto menor a
temperatura, maior a intensidade de emissão.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
18
3.2.1 Luminescência dos íons Terras Raras
A luminescência dos íons TR
3+
consiste de bandas de emissão finas
(correspondentes às transições internas f-f-), do tipo espectros atômicos, pois os estados
eletrônicos são minimamente afetados pela vizinhança química ao centro metálico, uma
vez que os elétrons 4f são blindados pelo arranjo 5s
2
5p
6
. Desta forma, as propriedades dos
íons terras raras são quase sempre mantidas após a formação de compostos com ligantes
orgânicos, ao contrário do que ocorre com os compostos de metais de transição. Os
espectros de fluorescência comparam-se aos espectros de absorção, estando ambos ligados
a esta blindagem experimentada pelos orbitais 4f e, portanto, nem todas as transições
possíveis resultam em fluorescência, enfatizando a importância dos efeitos relacionados ao
ambiente químico e os efeitos de simetria
[4,22-23]
.
Os íons TR
3+
, particularmente aqueles do meio da série, tais como samário, európio,
térbio e disprósio, formam complexos que quando submetidos à excitação na região
ultravioleta próxima
[4,21-23]
freqüentemente emitem na região do visível, devido às
transições internas f-f.
A fluorescência característica dos quelatos de terras raras pode ocorrer a partir
[23-24]
do ligante excitado perturbado pelo cátion; do cátion excitado perturbado pelo ligante; da
transferência de energia intramolecular não radiativa do ligante excitado ao cátion, e
posterior emissão.
A excitação eletrônica de compostos de terras raras ao estado singleto excitado mais
baixo (S
1
) de um ligante resulta na observação de luminescência e, este fenômeno consiste
de fluorescência molecular, fosforescência molecular e emissão correspondente às
transições internas f-f (FIG. 1.1).
3.2.2 Efeito antena
O processo de sensibilização da luminescência de compostos de coordenação de
íons TR
3+
foi reportado primeiramente por WEISSMAN em 1942
[25]
, que demonstrou que
sob excitação na região de absorção dos ligantes estes sistemas exibiam emissões
características do íon metálico central. Notou-se que um ligante orgânico apresentando alto
coeficiente de absortividade molar, quando coordenado ao íon metálico é capaz de
transferir energia eficientemente para o íon terra rara, intensificando sua luminescência.
Além disso, o ligante pode ser escolhido no sentido de fornecer ao sistema determinada
Capítulo 3 – Revisão da literatura
19
funcionalidade com desejadas propriedades, tais como: solubilidade, atividade
eletroquímica, afinidade de ligação a outros sistemas moleculares, respostas a estímulos
externos, etc
[11,26]
.
Nos estudos sobre os processos de transferência de energia intramolecular, três
mecanismos pelos quais a energia absorvida pelo ligante pode ser transferida para o TR
3+
têm sido propostos
[25-26]
. Estes mecanismos estão ilustrados na FIG. 3.4.
FIGURA 3.4. Mecanismos para transferência de energia intramolecular em quelatos de
lantanídeos
[29]
.
Mecanismo I - A energia é absorvida pelo ligante (FIG. 3.4) para o estado excitado
(singleto, S1) que após cruzamento intersistema para o estado tripleto (T), ocorre
transferência de energia Ligante-TR
3+
a partir do primeiro estado excitado T para o nível
emissor (E
1
) do íon TR
3+
. Posteriormente, ocorre emissão de luz através das transições
intraconfiguracionais 4f
N
característica do íon TR
3+
[27- 29]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
20
Mecanismo II - Neste caso, o estado T não participa do processo de transferência de
energia (FIG 3.4) sendo considerado apenas a transferida de energia diretamente do estado
excitado S
1
para o nível emissor (E
1
) do íon TR
3+
, FIG. 3.4
[30]
.
Mecanismo III - Observa-se na FIG. 3.4 que além dos níveis de energias já
considerados (S
1
, T e E
1
), existe a participação de um nível excitado (E
2
) do íon TR
3+
com
energia maior do que a do estado T. O processo de transferência de energia é então descrito
pelas seguintes etapas: i) transferência de energia do estado S
1
para o nível excitado E
2
do
metal; ii) transferência de energia do nível E
2
(TR
3+
) para o estado tripleto T do ligante e
iii) transferência de energia do estado T para o nível E
1
do íon TR
3+
[31]
.
Como pode ser observado na FIG. 3.4, os estados eletrônicos do ligante (antena) e
dos íons terras raras podem ser descritos separadamente, desde que a interação (covalente)
entre o ligante e o íon TR
3+
é muito fraca, conduzindo somente a pequenas misturas de
seus estados.
Apesar do mecanismo I mostrar-se mais concordante com os resultados
experimentais, a existência de estados T com energias acima do nível excitado Em do íon
TR
3+
pode promover uma transferência de energia T→E
2
. Deve-se considerar ainda que
adicionalmente aos processos descritos nos mecanismos supracitados, outros processos
fotofísicos podem ocorrer nos sistemas promovendo relaxações eletrônicas, dentre estes se
destacam:
i) Fluorescência do ligante resultante de uma transição S
1
→S
0
;
ii) Decaimento não radiativo via mecanismos de conversão interna do estado S
1
para o estado S
0
;
iii) Decaimento não radiativo do estado T excitado para o estado fundamental S
0
via cruzamento intersistema;
iv) Fosforescência via transição do estado tripleto para o estado fundamental S
0
.
Observa-se que nos complexos com íons terras raras, a fosforescência dos ligantes
sensibilizadores (antenas) seja observada quando os níveis excitados do íon metálico
central estão localizados energeticamente acima do primeiro estado excitado T do ligante
(ex.: íon Gd
3+
,
8
S
7/2
→
6
P
7/2
~32.000 cm
-1
) ou quando os íons TR
3+
não apresentarem
elétrons 4f opticamente ativos (ex.: La
3+
e Lu
3+
). No entanto, quando existe ligantes onde o
estado T com energia acima dos níveis emissores dos íons TR
3+
a transferência de energia
intramolecular Ligante-metal é geralmente operante resultando na luminescência oriunda
Capítulo 3 – Revisão da literatura
21
do íon terra rara. Deve-se salientar que, sob excitação indireta (via ligante) a transferência
de energia Ligante-Metal está intimamente relacionada com a posição dos estados T da
antena e dos níveis excitados do íon TR
3+
[21]
.
A FIG. 3.5 ilustra os principais processos fotofísicos envolvendo mecanismos de
transferência de energia intramolecar em compostos de coordenação contendo íons TR
3+
.
Estes processos estão consistentes com os estudos experimentais e teóricos
[32]
.
FIGURA 3.5. Diagrama hipotético de níveis de energia usados para descrever o
mecanismo de transferência de energia Ligante-TR
3+
.
Na FIG. 3.5 as setas sólidas representam os processos radiativos e as pontilhadas
estão associadas aos processos de decaimento não radiativos
[34]
.
Do ponto de vista da luminescência do íon metálico, os íons TR
3+
coordenados têm
sido classificados em três grupos
[21]
:
i. Íons que não apresentam luminescência, tais como La
3+
(4f
0
) e Lu
3+
(4f
14
), e a
aqueles no qual este fenômeno é raramente observado por apresentarem os
estados excitados em alta energia, Gd
3+
(4f
7
);
ii. Íons que exibem luminescência intensa por apresentarem níveis de energia
abaixo dos estados tripletos dos ligantes e, adicionalmente, apresenta grande
diferença de energia entre os níveis excitados e fundamentais (Sm
3+
, Eu
3+
, Tb
3+
e
Dy
3+
);
iii. Aqueles íons, tais como: Pr
3+
, Nd
3+
, Ho
3+
, Er
3+,
Tm
3+
e Yb
3+
, que exibem
intensidades de luminescência muito fraca devido a grande contribuição dos
processos não radiativos resultantes da pequena diferença entre as energias dos
estados.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
22
Nos processos de transferência de energia intramolecular, para que o ligante seja
considerado uma “antena eficiente” (bom sensibilizador luminescente) é necessário que ele
contenha um grupo que contribua para sua alta absortividade (grupo cromóforo) e
apresente condição de ressonância entre seus estados dos ligantes e os níveis emissores do
íon terra rara. Adicionalmente, o ligante não pode apresentar canais de supressão de
luminescência, tais como, modos vibracionais de alta freqüência e estados eletrônicos com
energia abaixo do nível emissor do íon TR
3+.
Neste contexto, várias classes de ligantes têm
sido testadas como antenas, sendo os anions β-dicetonatos os que apresentam maior
interesse
[33-34]
.
3.3 Considerações gerais sobre as β
ββ
β-dicetonas
As β-dicetonas têm sido estudadas como materiais para transferência de energia e
têm apresentado grande interesse nas últimas duas décadas. Uma propriedade importante
que estas moléculas apresentam é o tautomerismo, como apresentado na FIG. 3.6.
C
R
H
CC
R
R
O O
C
H
CC
R
R
O O
H
C
H
CHHC
R
R
O O
H
FORMA CETO FORMAS ENÓLICAS
FIGURA 3.6. Formas tautoméricas das β-dicetonas.
O átomo de hidrogênio do grupo CHR
3
sofre ativação pelo grupo adjacente C = O,
e o sistema conjugado surge por um “deslocamento prototrópico”.
As formas tautoméricas existem entre si em equilíbrio, possuindo uma configuração
cis e uma configuração syn. Sob condições apropriadas o átomo de hidrogênio do ligante
na forma enólica pode ser substituído por um cátion metálico produzindo um anel quelato
Capítulo 3 – Revisão da literatura
23
de seis membros, deslocando o equilíbrio ceto-enólico para direita e favorecendo a forma
enólica, conforme mostrado na FIG. 3.7.
C
CC
R
1
R
2
O O
R
3
M /n
FIGURA 3.7. Representação do anel quelato para os compostos metálicos com as β-
dicetonas.
Um grande número de β-dicetonas com diferentes substituintes R
1
, R
2
e R
3
são
citados na literatura e algumas abreviações são utilizadas para identificar cada tipo de R
[34-
37]
.
A síntese das β-dicetonas, na maioria dos casos, segue o método de Claisen no qual
a cetona que contém um átomo de hidrogênio α sofre acilação com ácido acético, cloreto
de ácido ou éster na presença de uma base.
3.3.1 Tautomeria ceto-enólica das β
ββ
β-dicetonas
Tautômeros são compostos cujas estruturas diferem consideravelmente uma da outra
pela disposição dos átomos, mas que se encontram em equilíbrio. O tipo mais freqüente de
tautomeria é apresentado em estruturas que diferem quanto ao ponto onde se ligam certos
átomos de hidrogênio.
As formas ceto-enólicas surgem com facilidade, em conseqüência da polaridade da
ligação O – H.
O íon hidrogênio separa-se facilmente do átomo de oxigênio com formação de um
ânion híbrido, regressor, esse próton tanto pode fixar-se no átomo de oxigênio como no
átomo de carbono do ânion. Estes fatos levam-nos a considerar os seguintes caminhos: se o
Capítulo 3 – Revisão da literatura
24
próton pode retornar ao oxigênio, pode voltar a sair facilmente; se fixar no átomo de
carbono ou tender a manter-se onde está.
As β-dicetonas apresentam os tauterismos ceto-enólicos
[34,37]
representados na FIG.
3.8. Estas formas tautoméricas existem em equilíbrio entre si, mas sob condições
apropriadas o átomo de hidrogênio do ligante na forma enólica pode ser substituído por um
cátion metálico.
R
C
C
C
R'
R'
H
H
H
O
O
O
R
C
C
H
O
C
R'
H
+
O
R
C
C
H
O
+
C
R'
O
R
C
C
H
O
C
R'
O
R
C
C
H
O
H
+
+
FIGURA 3.8. Tautomerismos ceto-enólicos.
3.4 Os macrocíclicos
O contínuo interesse em projetar novos receptores macrocíclicos para íons metálicos
é uma conseqüência do uso destes como modelos para ligações proteína-metal, como
agente seqüestrante específico para metais pesados tóxicos e como substâncias efetivas
práticas para serem utilizadas como agentes terapêuticos. Existem numerosas classes de
ligantes macrocíclicos e duas rotas de síntese para se obter um complexo do tipo
“hospedeiro-convidado”: (i) reações diretas do íon metálico com o receptor (ii) reações de
coordenação assistida (template reactions) promovida pelo metal no qual o ligante se
forma com melhores rendimentos do que quando a interação ocorre com o íon metálico
que direciona para o arranjo estérico da reação de ciclização (efeito template).
Capítulo 3 – Revisão da literatura
25
3.4.1 Os calix[n]arenos
Os calix[n]areno são macrocíclicos formados por n unidades fenólicas ligadas entre
si por pontes metilênicas nas posições orto à hidroxila. O termo “n” descreve a quantidade
de unidades fenólicas que estão no anel e que pode variar de 3 a 20
[38]
.
A FIG. 3.9 apresenta a fórmula estrutural de uma molécula de calix[n]areno. Estas
moléculas podem ser funcionalizadas, a fim de que se obtenha diversidade de tamanho das
cavidades destas e, com isso se consiga uma seletividade destas moléculas na complexação
de íons metálicos.
OH
OH
OHOH
OH
CH
2
n=4
FIGURA 3.9. Fórmula estrutural do calix[4]areno “pai”.
A denominação “calix[n]areno” foi primeiro dada por GUTSCHE
[39]
e provém de
sua forma de cone truncado e semelhança estrutural destes com um vaso grego
denominado calix crater. O termo calix significa em grego cálice ou vaso e areno indica a
presença de grupos aromáticos (FIG. 3.10).
Capítulo 3 – Revisão da literatura
26
FIGURA 3.10. Modelo molecular tipo space filling para o tetrâmero cíclico (esquerda) e
um vaso calix crater (direita).
A geometria de cone truncada se mantém devido à interação que ocorre entre o
hidrogênio e o oxigênio dos grupos hidroxilas, permitindo assim o uso destes, devidamente
funcionalizados, como receptores de moléculas neutras e íons metálicos. Porém devido ao
seu tamanho e sua natureza cíclica os calix[n]arenos podem existir em várias formas
conformacionais.
A multiplicidade das formas com que os calix[n]arenos podem ser obtidos, a
diversidade de tamanho de suas cavidades, e a sua seletividade na complexação de íons e
moléculas neutras abrem um grande campo dentro da Química Supramolecular,
possibilitando várias aplicações práticas destes macrocíclicos.
3.4.1.1 Representação e nomenclatura dos calix[n]arenos
Durante anos foram propostas diversas formas para representação dos
calix[n]arenos, no entanto, poucas foram aceitas como padrão.
As representações mais comuns dos calix[n]arenos conhecidos como calix[n]arenos
“pai” (calix[n]arenos não funcionalizados) podem ser vistas na FIG. 3.11. A representação
mais freqüente em publicações é a forma simplificada (D).
Capítulo 3 – Revisão da literatura
27
FIGURA 3.11. Diagrama das representações do calix[4]areno.
O sistema de nomenclatura, pela IUPAC, para os calix[n]arenos, resulta em grandes
nomes os quais tornam a sua utilização rotineira impraticável, como se pode verificar na
molécula de calix[n]areno (ciclo tetrâmero) representada pela FIG. 3.12, cuja nomenclatura
IUPAC é 5,11,17,23-tetrakis(1,3-dimetil)pentaciclo-[19.3.1.1.
3,7
1
9,13
1
15,19
] octacosa-1(25),
3,5,7(28),9,11,13(27),15,17,19(26)21,23-dodecano-25,26,27,28-tetraol
[40]
.
Um método menos complicado que facilita a nomenclatura dos calix[n]arenos,
mostra a estrutura básica destes ciclos tetrâmeros e simplifica em demasia os seus nomes, é
o caso do exemplo citado que se torna 5,11,17,23-tetra-terc-butil-25,26,27,28-
tetrahidroxicalix[4]areno. Os números são designados para indicar as quatro unidades que
se repetem ao longo da molécula.
Outro método menos formal para descrever a nomenclatura desta estrutura, é
considerar esta unidade básica e chamá-la de para-terc-butilcalix[4]areno ou simplesmente
de calix[4]areno.
Outros calix[n]arenos, tais como os hexâmeros e octâmeros, também se utilizam da
mesma nomenclatura IUPAC, bem como dos nomes menos complicados, tais como
calix[6]areno e calix[8]areno (FIG. 3.12).
Capítulo 3 – Revisão da literatura
28
FIGURA 3.12. Sequência de numeração para a nomenclatura dos calix[n]arenos.
3.4.1.2 Propriedades dos calix[n]arenos
Os calix[n]arenos diferenciam-se dos seus correspondentes oligômeros lineares
pelos seus altos pontos de fusão e relativa insolubilidade em muitos solventes orgânicos.
Os diferentes pontos de fusão servem de parâmetro para a separação e identificação desses
calix[n]arenos, uma vez que as outras propriedades que possuem são muito similares entre
os calix[n]arenos. Por exemplo, o calix[4]areno possui ponto de fusão em torno de 342°C a
344°C, o calix[6]areno em torno de 380°C a 381°C e o calix[8]areno em torno de 411°C a
412°C, embora seus espectros de ressonância magnética nuclear de prótons sejam muito
similares.
A mudança por substituintes na posição para nos calix[n]arenos pode ter um efeito
significativo no ponto de fusão. Isto tem sido verificado em vários
p-n-alquilcalix[6]arenos, que apresentam ponto de fusão de aproximadamente 110°C. O
mesmo acontece com as substituições no oxigênio dos grupos fenólicos com éteres,
ésteres, ácidos ou outras funcionalizações. Geralmente, os pontos de fusão diminuem
quando das funcionalizações, contudo existem algumas exceções, como por exemplo, o
tetraacetatocalix[4]areno que apresenta ponto de fusão em torno de 383°C a 386°C.
Uma importante característica no espectro de infravermelho dos para-terc-
butilcalix[n]arenos, é a baixa freqüência da vibração OH, a qual ocorre a 3150 cm
-1
para o
tetrâmero e 3300 cm
-1
para o pentâmero, ficando os outros com os valores neste intervalo.
Isto é o resultado de uma forte ligação intramolecular de hidrogênio, que é mais forte para
o tetrâmero e mais fraca para o pentâmero.
Para os calix[4]arenos podem existir quatro confôrmeros, os quais foram nomeados
por GUTSCHE
[39]
como cone, cone parcial, 2 alternado e 1,3 alternado, como
Capítulo 3 – Revisão da literatura
29
representados na FIG 3.13. A conformação cone pode ser descrita como a que possui todos
os grupos fenólicos voltados para baixo, a conformação cone parcial tem três grupos
fenólicos voltados para baixo e as duas conformações alternadas tem dois grupos fenólicos
para baixo e dois para cima, sendo que na conformação 1,2 alternado os grupos fenólicos,
que estão voltados para baixo, encontram-se adjacentes um ao outro e, na 1,3 alternada
estão em faces opostas da molécula de calix[n]areno.
FIGURA 3.13. A diferentes conformações dos calix[4]arenos.
Uma das propriedades dos calix[n]arenos que chamou a atenção foi a sua baixa
solubilidade em muitos solventes orgânicos. Este é um dos fatores pelos quais alguns
calix[n]arenos são tão difíceis de se isolar, purificar e mesmo caracterizar.
O recurso que se emprega para melhorar a propriedade de solubilidade dos
calix[n]arenos é a funcionalização destes, isto é, realizar substituições na posição da
hidroxila e ou do radical terc-butil localizados no grupamento fenólico do anel, fazendo
com que se tenha uma maior diversidade de solventes orgânicos empregada para
solubilizá-lo; principalmente nos trabalhos de extração com solventes
[39,41]
.
Os calixarenos “pais”, ou os para-terc-butilcalix[n]arenos não funcionalizados, são
os macrocíclicos formados de unidades fenólicas possuindo os hidróxidos na posição orto
em relação ao grupamento metilênico. Eles possuem duas cavidades em forma de cesto:
uma de preferência hidrofílica delimitada pelos grupos hidroxila: parte debaixo do anel,
lower-rim. Uma outra de preferência lipofílica delimitada pelos grupamentos terc-butílicos
em relação a posição para dos hidróxidos: parte de cima do anel, upper-rim (FIG. 3.14).
Capítulo 3 – Revisão da literatura
30
FIGURA 3.14. Lower rim e upper rim dos calixarenos não funcionalizados (calixarenos
“pai”).
A mobilidade das unidades fenólicas em volta dos grupos metilênicos da parte de
cima da cavidade permite aos calixarenos adotarem diferentes conformações em solução.
AIME e seus colaboradores
[40]
têm denominado muitos por compostos tetrâmeros segundo
a imersão de uma ou duas unidades fenólicas em relação ao plano médio da molécula.
GUTSCHE
[39]
as têm denominado cone; cone parcial; 1,2 alternado e 1,3 alternado.
No estado sólido as fortes ligações de hidrogênio intramolecular bloqueiam o
composto tetrâmero “pai” dentro da conformação de cone. Este fato é que levou GUTSHE
a batizá-los como calixarenos, devido a sua semelhança com um cálice (calix em grego).
3.4.1.3 Funcionalização dos calixarenos e complexação com metais
Os calixarenos “pai” obtidos pelos métodos anteriormente descritos podem sofrer
modificações que facilitam sua solubilidade tanto em água como em solventes orgânicos e
melhorando sua purificação e caracterização. As modificações nos calixarenos “pai” são
possíveis, pois estes exibem algumas reações típicas de fenóis como esterificação,
esterilização, sulfonação e nitração. É o caso da sulfonamida-calixarenos, nitro-alixareno,
sulfonato-calixarenos, amônio-calixarenos e carboxil-alixarenos
[41-45]
representados na
FIG. 3.15.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
31
CH
2
O
CH
2
CH
2
O
R
O
O
O O
OR
N
R
R
n=4 a 8
n=4 a 8
n=4 a 8
Cetonas Ésteres Amidas
FIGURA 3.15. Exemplos de calixarenos funcionalizados.
As propriedades de complexação dos calixarenos com metais podem ser comparadas
com as de antibióticos cíclicos naturais que contêm sítios de complexação com ésteres
carboxílicos, uma vez que ésteres de calixarenos podem “esconder” o íon metálico em seu
interior, revelando ao meio a sua “face” lipofílica.
Comparando as propriedades complexantes de etóxi-carbonil-metano-para-terc-
butilcalix[6]arenos e etóxi-carbonil-metano-para-terc-butilcalix[8]arenos
[46]
sobre picratos
de metais alcalinos e alcalino-terrosos, observa-se uma eficiência muito maior nos
primeiros, que apresentam grupos éster do que naqueles com grupo éter. Dentro de uma
mesma classe de derivados, há uma correlação entre o tamanho da cavidade e o tamanho
do cátion.
Pesquisadores avaliaram uma série de derivados funcionalizados nos grupos
hidroxílicos: ésteres, cetonas
[47]
, as amidas e sulfamidas
[48]
, observando que ésteres e
cetonas de calix[4]arenos mostram seletividade para íon Na
+
, enquanto que os derivados de
calix[6]arenos e calix[8]arenos são seletivos para íon Cs
+
. Os ionóforos com átomos de
nitrogênio e enxofre extraem metais de transição, com clara seletividade para prata, o que
motivou a construção de eletrodos seletivos
[49]
.
A alta seletividade para sódio exibida por alguns ionóforos motivou a construção de
eletrodos específicos para sódio
[50]
, com baixa sensibilidade ao potássio, posteriormente
aplicados com sucesso na determinação de íons sódio em plasma humano.
A seletividade com metais motivou a síntese de um calix[4]areno que pudesse
responder, por fluorimetria, à presença de íons, através da adição de duas unidades de
pireno ou 9-antraceno na parte fenólica. Observou-se que o produto também responde à
polaridade do meio.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
32
Macrocíclicos como os calixarenos, com ou sem adição de grupos moleculares para
atuar como antena, são capazes de transferir energia para o íon lantanídeo, Ln
3+
, sob
excitação no nível de energia adequado. Atualmente um grande interesse por sensores para
íons lantanídeos e para FIA’s tem sido demonstrado, mas algumas das atribuições
necessárias são: o complexo tem que ser estável; tem que apresentar alta absortividade
molar e o cátion tem que ser blindado dos efeitos de supressão causados pelo solvente e
aumentar o tempo de vida do estado excitado.
Embora os calixarenos formem complexos estáveis com os elementos f poucos
trabalhos têm sido publicados neste campo e um design de ligantes calixarenos para suprir
as necessidades dos fatores que governam a seletividade de grupos não estão
completamente entendidos ou resolvidos
[47- 50]
.
3.5 Diagnóstico
O diagnóstico como um todo representa um mercado muito grande, bem
estabelecido e em contínua expansão. Particularmente no clima atual de “prevenir ao invés
de curar” a necessidade de se obter limites de detecção cada vez mais baixos em diversas
áreas de aplicação soma-se a um requerimento para monitoramento contínuo e controle
com baixo custo em áreas tradicionais
[51]
. Um dos maiores mercados diagnósticos do
mundo é, sem dúvida, aquele com testes clínicos e dentro deste campo, os marcadores
desempenham um papel chave.
Em termos gerais, como definição da IUPAC, um marcador ou rotulador
[52]
é um
composto químico que é distinguido pelo observador, mas não pelo sistema e que é usado
para identificar um traçador
[53]
que é um membro marcado de uma população usada para
medir certas propriedades inerentes àquela população. Na prática, biomoléculas (como as
proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos ou lipídeos) marcadas com um material
luminescente ligam-se seletivamente a um antígeno particular, carboidrato, seqüência de
ácido nucléico ou em hepitopo previamente proporcionando o meio de detecção destes
alvos biológicos
[54]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
33
3.5.1 Diferentes tipos de marcadores
Em geral, os marcadores podem ser divididos em três grupos principais: marcadores
radioativos, marcadores enzimáticos e marcadores luminescentes
[55]
.
Os marcadores radioativos são os menos acessíveis e tem a vantagem do não
impedimento estérico. Eles proporcionam uma medida quase sem background, tornando
estes marcadores muito sensíveis que mesmo quando em quantidades extremamente
pequenas podem ser detectados. Infelizmente, esses marcadores possuem um tempo de
utilização limitado devido ao decaimento radioativo. Além disso, o manuseio e a
disposição do material radioativo requerem um alto grau de monitoramento e de segurança
o que leva a custos altos.
As enzimas são os marcadores mais largamente difundidos, onde o tipo de ensaio
enzimático mais conhecido é o ensaio ELISA. O ensaio enzimático tem uma alta
sensibilidade desde que o produto detectável da reação seja continuamente produzido. A
principal desvantagem dos ensaios enzimáticos são a necessidade da adição de reagentes, o
requerimento de etapas de lavagens repetidas e a necessidade de um tempo de incubação
que pode levar à denaturação das proteínas. Finalmente, o uso de proteínas de cadeias
longas pode causar impedimento estérico nos eventos de ligação.
Marcadores luminescentes têm ganhado muita popularidade nos últimos anos. Eles
possuem uma alta sensibilidade desde que cada evento de ligação continuamente gere um
sinal devido à regeneração de fótons emitidos. Além disso, matrizes de marcadores
luminescentes são comercialmente acessíveis em vários comprimentos de onda. Quando se
utiliza um marcador luminescente, vários parâmetros podem ser medidos: intensidade de
luminescência, tempo de vida, anisotropia, espectros de emissão.
3.5.2 Requerimentos para um marcador luminescente ideal
Um marcador luminescente ideal deve possuir as seguintes propriedades:
absortividade molar e rendimento quântico altos para obtenção de uma intensidade de luz
alta; fotoestabilidade; solubilidade em água; acessível comercialmente a baixos custos; alta
reatividade para perfazer ligações covalentes às proteínas à temperatura ambiente em
condições amenas de reação; não interagir com qualquer espécie presente que leve à
mudança nas propriedades fotofísicas, como absortividade molar, tempo de vida ou
Capítulo 3 – Revisão da literatura
34
rendimento quântico; uma absorbância máxima em uma faixa de comprimento de onda
longo (não ultravioleta) para eliminar background de ondas curtas de fluorescência e que
seja preferencialmente não tóxico
[55]
.
3.6 Lantanídeos e seus quelatos
Os lantanídeos têm um número de propriedades que podem ser exploradas em
medidas bioanalíticas. O gadolínio, paramagnético, é comumente utilizado como agente de
contraste em imagem por ressonância magnética (RMI), os isótopos radioativos dos
lantanídeos são aplicados como agentes seletivos para tecidos ou alvos em radioterapia
[56]
e ainda somando-se a fotoluminescência, a detecção eletroluminescente de térbio resolvida
no tempo é extremamente sensitiva e pode ser utilizada para imunoensaios por geração de
elétron resolvido temporalmente
[57]
.
A luminescência dos quelato de Ln
3+
por sensibilização do ligante tem
excepcionalmente tempo de decaimentos longos que transformou estes marcadores nos
mais utilizados para diagnostico por TR
3+
[58-59]
.
Na TAB. 3.1 estão sumarizadas algumas das propriedades de fluorescência dos
lantanídeos mais usados por esta técnica e na FIG. 3.16 é mostrado o perfil de emissão de
quatro lantanídeos com maior fluorescência na forma de seus β-dicetonatos.
TABELA 3.1. Transições mais intensas nos espectros de luminescência dos Ln
3+
.
Ln(III) Nível
emissor
Transição
Linha de
emissão (nm)
Tempo de
decaimento
(µ
µµ
µs)
Rendimento
quântico
Eu
5
D
0
7
F
1
7
F
2
7
F
4
590
613-615
690-695
500-730 Até 85%
Tb
5
D
4
7
F
6
7
F
5
490
545
100-1500 Até 40%
Sm
4
G
5/2
6
H
7/2
6
H
9/2
598
643
50 2%
Dy
4
F
9/2
6
H
13/2
575 1-20 2%
Nd
4
F
5/2
4
I
9/2
4
I
11/2
900
1060
Capítulo 3 – Revisão da literatura
35
Tempo (ms)
Tb Dy Eu Sm
400
200
FIGURA 3.16. Perfis de decaimento de emissão de uma mistura de quelatos de Eu, Tb, Dy
e Sm em uma solução de crescimento baseado em pivaloiltrifluoroacetona
[55]
.
A rota de supressão de luminescência mais efetiva para os quelatos de Eu é pelo
acoplamento vibrônico dos níveis das moléculas de H
2
O de mais alta energia e seus
overtones que combina com o gap de energia dos estados excitados dos lantanídeos. O
número de moléculas de água, coordenadas na esfera interna de coordenação do íon, está
inversamente relacionada com o tempo de decaimento do quelato
[60]
. Concordando com
isso pode-se dizer que um quelato ideal é composto de um agente quelante onde o acesso
de moléculas de água na primeira esfera de coordenação é proibida. Adicionalmente,
sistemas para proteção de supressão estão sendo usados com quelatos com coordenação
incompleta tais como óxido de trioctilfosfina (TOPO) para as β-dicetonas e fluoreto de
potássio para os criptatos
[61]
. Usar superfícies secas também tem sido uma alternativa para
aumentar a luminescência
[62]
. As vibrações N-H e C-H podem originar processos de
desativação dos estados excitados embora de maneira menos eficiente do que o OH
[63-65]
.
Para o térbio, a luminescência é fortemente suprimida por ligantes que possuem
estados tripletos muito baixos, por um mecanismo de retrodoação de energia. Diferindo do
Eu
3+
que aceita energias de excitação do nível
5
D
1
, o Tb
3+
aceita energia de excitação
diretamente do seu nível emissor
5
D
4
. Em um quelato de Tb
3+
otimizado o nível tripleto do
ligante deve ficar acima de 20000cm
-1
para minimizar a supressão deste
[66-67]
.
Eu
3+
, Tb
3+
e Sm
3+
são os íons mais utilizados como marcadores, mas o Dy
3+
também
pode ser usado pelo menos em sistemas DELFIA (Dissociative Enhancement Lanthanide
Fluoroimmunoassays)
[68-70]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
36
3.6.1 Tecnologias de ensaios baseadas em quelatos de lantanídeos
Desde as primeiras idéias apresentadas nos anos 70
[71]
, um grande número de
quelatos têm sido sintetizados. A idéia primogênita era baseada em assumir que o quelato
de β-dicetona pode ser usado sem alterações. LEIF e colaboradores
[71]
descreveram um
ensaio onde um isotiocianato derivado da orto-fenantrolina foi sintetizado para
acoplamento e WIEDER sintetizou o isotiocianato derivado da β-dicetona como um
ligante bifuncional. Desde então, o conhecimento de quelatos e uma série de necessidades
por ensaios biológicos novos têm aumentado e quelatos com estabilidade apropriada e
rendimento de fluorescência alto têm sido encontrados.
A tecnologia dos quelatos de lantanídeos pode ser classificada de acordo com o
caminho seguido para se fazer o ensaio, o tipo de energia utilizada, de acordo com a
estrutura do agente complexante e do caminho utilizado para o aumento de fluorescência.
Desta maneira classifica-se a tecnologia de quelatos como:
• Ensaios por aumento do sinal de fluorescência – usa-se íons metálicos como
marcador e uma troca de ligantes ou formação de um novo quelato para desenvolver a
fluorescência depois que o ensaio é feito;
• Detecção de ligantes fluorogênicos pela formação de quelatos fluorescentes depois
do ensaio pela adição de excesso de lantanídeos ou quelatos não fluorescentes;
• Adição de um agente sensibilizador da fluorescência (antena) em um agente quelante
já conhecido, tais como o ácido dietileno triaminopentaacético (DTPA);
• Criar as condições de estabilidade pela incorporação de vários ligantes fluorogênicos
em uma estrutura (podandos e calixarenos) ou fechar a estrutura para formar
compostos do tipo gaiolas policíclicas (criptatos);
• Criar um quelante muito forte associando grupos quelantes através de um braço de
ligação a um ligante fluorogênico.
Os grupos mais comuns utilizados para captação de energia podem ser divididos em
quatro subgrupos: β-dicetonas, carboxilatos e estruturas correlatas, priridinas e compostos
heterociclicos derivados e seus oligômeros,metais ligados a proteínas ou peptídeos.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
37
3.7 FTIR
A Espectroscopia de Absorção no Infravermelho por Transformada de Fourier (do
inglês Fourier Transformed Infrared – FTIR) é uma técnica que utiliza a região do
infravermelho do espectro eletromagnético para caracterizar moléculas e biomoléculas
(FIG. 3.17). A chamada radiação infravermelha corresponde à parte do espectro
eletromagnético situada entre as regiões do visível e das microondas, pois é onde ocorrem
vibrações e torções características de diversos grupos funcionais
[72]
. A porção mais
comumente usada está situada entre 4000 e 400 cm
-1
(1014 e 1012 Hz)
[73]
, (FIG. 3.17).
FIGURA 3.17. Esboço do espectro eletromagnético. Distribuição da intensidade da
radiação eletromagnética em relação ao seu comprimento de onda ou freqüência
[72]
.
As ligações químicas das substâncias possuem freqüências de vibração específicas,
as quais correspondem a níveis vibracionais de energia. A radiação infravermelha provoca
vibração de átomos ou grupos de átomos e estas vibrações podem ter amplitudes e
freqüência diferentes. As energias de vibrações são quantizadas, ou seja, existem
determinadas quantidades de energia que fazem os grupos vibrarem
[74]
.
As vibrações moleculares podem ser classificadas em deformações axiais ou
estiramento e deformações angulares como mostra a FIG. 3.18. Uma vibração de
Capítulo 3 – Revisão da literatura
38
deformação axial é um movimento ao longo do eixo da ligação que faz com que a distância
interatômica aumente e diminua alternadamente. As vibrações de deformação angular
correspondem a variações de ligações que têm um átomo em comum ou o movimento de
um grupo de átomos em relação ao resto da molécula.
Somente as vibrações que levam à alteração do momento de dipolo da molécula são
observadas no infravermelho
[73]
.
FIGURA 3.18. Esquema dos modos vibracionais. (+ e – indicam movimento
perpendicular ao plano da página)
[73]
.
3.7.1 Instrumentação
Dois tipos de espectrômetros são empregados na espectroscopia de infravermelho:
os mais antigos do tipo dispersivo (FIG. 3.19) e os modernos com transformada de Fourier
(FIG. 3.20).
Até o início dos anos 80 a maioria dos instrumentos era do tipo dispersivo baseados
em redes de difração, mas desde então estes vêem sendo substituídos pelos de
transformada de Fourier, que fornece uma escala de número de ondas altamente
reprodutível, com melhor resolução e sensibilidade mais alta do que o outro
[75]
.
O projeto óptico dos instrumentos dispersivos é de feixe duplo, em que o feixe de
infravermelho passa alternadamente através da amostra e da referência. Eles trabalham
com prisma ou grade de difração, para dispersar a luz policromática em várias faixas de
comprimento de onda, obtendo assim uma radiação monocromática.
Esta radiação após atravessar a amostra é refletida por um sistema de espelhos e
passa por fendas estreitas indo em direção ao detetor e deste para um registrador. Este tipo
Capítulo 3 – Revisão da literatura
39
de sistema apresenta fraca potência de radiação infravermelho, dificultando sua medição e
necessitando de grades de difração apuradas, pois a sua precisão é afetada pelo frequente
desalinhamento do sistema óptico, resultando em uma relação sinal ruído lento
[76]
, (FIG.
3.19).
FIGURA 3.19. Diagrama óptico de um espectrômetro dispersivo.
Na FIG. 3.19 têm-se um diagrama óptico de um espectrômetro dispersivo onde os
feixes gerados pela freqüência (N) passam pelo interruptor circular (C1) em que uma
metade, um semicírculo é um espelho e a outra metade acha-se aberta que gira com
velocidade sincronizada cont rolada (desdobramento no tempo). À medida que C1 gira a
parte que tem o espelho fica alternadamente fora e dentro do feixe. Quando o interruptor
C1 se encontra fora do feixe a radiação da fonte é refletida por um espelho convergente e
passa através da amostra. Quando o interruptor C1 fica dentro do feixe a radiação é
refletida e contorna a amostra como um feixe de referência. Os espelhos planos refletem
ambos os feixes no segundo interruptor C2 (em sincronismo com C1), onde são reunidos,
indo em direção a entrada S1 para o primeiro monocromador. A abertura das fendas é
ajustada para termos a melhor combinação de resolução e potência de radiação. O feixe
sofre uma dispersão inicial pelo prisma (P), após passar por uma fenda intermediária sofre
dispersão adicional pela grade de difração (G), o feixe duplamente dispersado atravessa a
fenda de saída (S3) e alcança o detetor (D). Este sinal é amplificado e vai para o registrador
(R)
[76]
.
Os instrumentos com transformada de Fourier não apresentam nenhum elemento
dispersivo e todos os comprimentos de onda são detectados e medidos simultaneamente.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
40
Em vez de um monocromador, um interferômetro é usado para produzir padrões de
interferência que contêm a informação espectral do infravermelho.
Os mesmos tipos de fontes empregadas nos dispersivos são utilizados nos de
transformada de Fourier. Os transdutores tipicamente são os fotocondutivos. Para se obter
a potência radiante em função de medidas precisas do comprimento de onda, um
dispositivo denominado interferômetro de Michelson, modula o sinal da fonte de maneira
que este possa ser decodificado por uma técnica matemática denominada transformada de
Fourier
[77]
.
No interferômetro de Michelson (FIG. 3.20), a radiação de uma fonte policromática
hipotética é dividida em dois feixes, cada um correspondendo idealmente a 50% do
original, no "beamsplitte" (divisor de feixe). Um dos feixes (A) segue em direção ao
espelho de posição fixa no qual reflete de volta para o "beamsplitter", onde parte deste
feixe reflete de volta para a fonte e parte vai para o detector. O outro feixe (B) parte do
"beamsplitter" em direção ao espelho móvel. O espelho móvel também reflete o feixe B,
parte de volta para a fonte e parte para o detector. Se a posição do espelho móvel é tal que
o feixe B percorre a mesma distância que o feixe A antes de chegar ao detector (δ=nλ, onde
n=0, 1, 2,...), então os dois feixes estão em fase, reforçando um ao outro (interferência
construtiva) e, neste caso, a energia que chega ao detector será máxima. Por outro lado, se
a posição do espelho móvel for tal que o caminho do feixe B seja diferente daquele do
feixe A por (n+1)λ/2, então os dois feixes estarão 90° fora de fase, cancelando um ao
outro. A energia que chega ao detector, nesse caso, será mínima.
Portanto, à medida que o espelho móvel percorre determinada distância, um
interferograma é formado, como mostrado na FIG. 3.20. A intensidade da radiação que
chega ao detector, I(δ), varia como uma função coseno da retardação óptica δ
[77]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
41
FIGURA 3.20. Diagrama óptico de um espectrômetro FTIR.
3.8 Anemia Falciforme
3.8.1 Fisiopatologia da doença falciforme
A simples substituição pontual do aminoácido ácido glutâmico pela valina na
posição seis da cadeia beta da hemoglobina irá modificar a estrutura molecular da
hemoglobina A (HbA), considerada normal, para hemoglobina S (HbS), considerada
alterada FIG. 3.21. A denominação de hemoglobina S deriva do inglês “sickle”, que
significa formato de foice
[78,79]
. A hemoglobina S difere tanto no aspecto estrutural como
no aspecto elétrico da molécula de hemoglobina A. Com a perda do ácido glutâmico, que é
substituído pela valina, há perda de duas cargas elétricas por molécula de hemoglobina.
Esta modificação leva a hemoglobina S a uma alteração de estabilidade e solubilidade. A
alteração de estabilidade é a forte tendência a formação de polímeros pela baixa tensão de
oxigênio, devido à interação dos receptores fenilalanina e leucina com a valina. A
formação dos polímeros depende de algumas variáveis, sendo o grau de oxigenação e a
concentração de hemoglobina S no sangue as principais. Isto explica a quase inexistência
de sinais de anemia falciforme em recém-nascidos ou outras hemoglobinopatias
associadas, devido a maior concentração de hemoglobina fetal (HbF). A alteração de
solubilidade associada à instabilidade leva a desidratação celular devido às perdas de íons
potássio (K
+
) e de água.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
42
Os principais mecanismos destas perdas ocorrem pela ativação excessiva do canal
de transporte dos íons potássio e cloro (K
+
Cl
-
), estimulados pela acidificação e pelo edema.
Isto ocorre com conseqüente aumento da concentração dos íons cálcio (Ca
++
)
[78]
. Outra
conseqüência é a perda da elasticidade da célula devido ao incremento da concentração de
HbS intracelular, resultando no aumento da viscosidade no citosol, à polimerização da HbS
e à rigidez da membrana. Todos os fatores acima citados, associados a uma maior adesão
da hemácia em aspecto de foice (falcizada), favorecem a formação de microtrombos na
circulação sanguínea, principalmente em vasos de menor calibre. Estes microtrombos são
os responsáveis pelo quadro clínico do paciente com anemia falciforme, incluindo os
sintomas descritos a seguir
[80]
.
FIGURA 3.21. Hemoglobina A e Hemoglobina S, respectivamente.
3.8.2 Manifestações clínicas da doença
As manifestações da anemia falciforme são variáveis, pois seu aspecto de
aparecimento depende do grau de hemoglobina S e do grau de oxigenação da hemácia.
Dentre os principais sintomas relacionados à anemia falciforme, alguns merecem destaque,
tais como:
3.8.2.1 Crises álgicas
Geralmente é a primeira manifestação clínica da anemia falciforme. É decorrente da
obstrução do fluxo sanguíneo pelas hemácias falcizadas
[81]
. As crises dolorosas ocorrem
Capítulo 3 – Revisão da literatura
43
entre quatro a seis dias, podendo persistir por semanas. Hipóxia, infecção, febre, acidose,
desidratação e exposição ao frio extremo podem precipitar as crises álgicas.
Em pacientes idosos, a dor é mais comum em extremidades, abdômen e costas,
podendo estas ser desencadeadas por depressão ou exaustão
[82]
. Em crianças, a dor mais
comum é a dactilite ou síndrome mão-pé
[81,82]
. Manifestações músculo esqueléticas
coexistem, sendo difícil o diagnóstico diferencial com osteomielite, artrite séptica, sinovite
e febre reumática. A dor abdominal pode simular abdômen agudo cirúrgico ou infeccioso,
ou processos ginecológicos
[83]
.
3.8.2.2 Dor torácica aguda
Caracterizada por dor aguda de forte intensidade, acompanhada de febre, tosse,
dispnéia moderada a grave
[84,85]
. Geralmente é causada por infecção, embolia de medula
óssea necrótica, vaso-oclusão pulmonar e seqüestro esplênico. A mortalidade é alta se
medidas suportivas não forem tomadas
[86]
.
3.8.2.3 Febre
Devido à alta associação de infecções em pacientes com anemia falciforme, a febre
é um dos sinais mais comuns
[81,84]
.
O risco de septicemia ou até mesmo meningite por Streptococcus pneumoniae ou
Haemophilus influenzae chega a ser 600 vezes maior em crianças com anemia falciforme.
Tais infecções podem provocar morte em poucas horas
[85,86]
. Pneumonias, infecções renais
e osteomielites também ocorrem com freqüência maior em crianças e adultos com doença
falciforme
[86]
. Episódios de febre devem ser encarados como situações de risco
[81]
.
3.8.2.4 Baixa imunidade
Os processos vaso-oclusivos repetidos no baço levam a asplenia funcional, uma
redução da função esplênica, que diminui a capacidade imunológica
[87]
. A diminuição da
capacidade imunológica faz com que haja mais susceptibilidade de infecções por
Pneumococcus pneumoniae e Haemophilus influenzae
[85]
. Deve-se iniciar um programa
eficaz de imunizações em crianças com anemia falciforme, antes dos cinco anos de idade
[81, 82, 84]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
44
3.8.2.5 Crise aplásica
Caracterizada por sintomas de anemia aguda sem aumento do baço, podendo até
mesmo ser acompanhada de sinais de choque hipovolêmico. Ocorre geralmente após
processos infecciosos e a infecção pelo Parvovírus B19 é a de maior gravidade
[88,89]
.
3.8.2.6 Crise de sequestro esplênico
É o acúmulo de grande volume de hemácias no baço levando a uma esplenomegalia
e a uma diminuição súbita na hemoglobina plasmática, podendo levar a choque
hipovolêmico. É a causa mais comum de mortes em crianças com anemia falciforme,
ocorrendo geralmente a partir dos cinco meses de vida, sendo rara após os dois anos
[88]
.
3.8.2.7 Litíase biliar
Ocorre em 14 % das crianças menores de dez anos, em 30 % dos adolescentes e em
75% dos adultos portadores de anemia falciforme. Os cálculos biliares são múltiplos e em
60 % dos casos são radiopacos. Podem ser assintomáticos por muito tempo ou causar
sintomas crônicos como empaxamento, náuseas, vômitos e dor no quadrante superior
direito
[90]
. As complicações mais comuns são a colecistite, obstrução do ducto biliar e,
mais raramente, pancreatite aguda
[87]
.
3.8.2.8 Icterícia
Devido a menor sobrevida dos eritrócitos na doença falciforme. A degradação
aumenta os níveis séricos de bilirrubina, sendo freqüente a presença de icterícia. Esta pode
ser exacerbada em situações de aumento da taxa de hemólise, como a que ocorre em
infecções associadas
[81]
.
3.8.2.9 Acidente Vascular Encefálico
Ocorre em 10% dos pacientes com doença falciforme
[91]
devido à isquemia e
infarto decorrentes da obstrução de artérias cerebrais. As manifestações neurológicas são
geralmente focais e podem incluir hemiparesia, hemianestesia, deficiência do campo
Capítulo 3 – Revisão da literatura
45
visual, afasia e paralisia de nervos cranianos. Sinais mais generalizados como coma e
convulsões podem ocorrer
[92]
. A recidiva do acidente vascular cerebral provoca danos
maiores e aumenta a mortalidade
[93]
.
3.8.2.10 Úlceras de pernas
Presentes entre 8 a 10% dos portadores de doença falciforme, sendo mais comum
após os dez anos de vida
[94]
. As úlceras geralmente se localizam no terço inferior das
pernas, próximas aos maléolos medial e lateral. Podem aparecer sobre a tíbia ou dorso do
pé [95]. Está associada a crises vaso-oclusivas e a microtraumatismos
[94,95]
.
3.8.2.11 Aborto
Na doença falciforme a gravidez promove maior risco para a gestante e o aborto
espontâneo ocorre freqüentemente. Apesar dos riscos, não se contra-indica uma gravidez
desejada. Todas as mulheres devem, porém, ser informadas do risco de abortamento
[96]
.
3.8.2.12 Priapismo
É a ereção dolorosa do pênis, que pode ocorrer em episódios breves e recorrentes
ou em episódios longos, podendo causar impotência sexual. Ocorre com relativa
freqüência, devido à baixa tensão de oxigênio e estase pela congestão venosa do pênis em
ereção, o que cria condições para trombose e oclusão vascular, podendo deixar seqüelas
orgânicas e causar impotência. Pode acompanhar-se de dor abdominal, dor perineal,
disúria, retenção urinária, edema escrotal e aumento de próstata
[97,98,99]
.
3.8.2.13 Manifestações oculares
As alterações oculares podem afetar a conjuntiva, retina, coróide e câmara anterior
do olho, e caracterizam-se pela tortuosidade e dilatação das vênulas. Tais alterações
decorrem da falcização dos eritrócitos
[100]
. Existem dois tipos de retinopatia nos pacientes
com doença falciforme: proliferativa e a não-proliferativa. A retinopatia não-proliferativa
inclui oclusões vasculares, hemorragia da retina e alterações maculares. Essas alterações
geralmente não afetam a acuidade visual. Já a retinopatia proliferativa se caracteriza por
Capítulo 3 – Revisão da literatura
46
uma neovascularização retiniana, acometendo pacientes com idade entre 20 e 40 anos
[101,
102]
.
3.9 Diagnóstico atual da anemia falciforme
O diagnóstico da anemia falciforme é realizado principalmente em pacientes de cor
negra ou afro-descendentes, porém ela afeta grande parte da população brasileira, devido à
grande miscigenação racial.
3.9.1 Hemograma
No caso de traço falcêmico, o hemograma pode apresentar discreta anemia ou se
apresentar normal. O hemograma apresenta uma anemia hemolítica, na maioria das vezes
normocrômica e normocítica. Em alguns casos pode ser hipocrômica ou macrocítica. Há
sinais indiretos de hemólise devido os achados de hiperbilirrubinemia indireta e
reticulocitose
[86]
. A presença de leucocitose com moderada neutrofilia não se correlaciona
necessariamente com infecção. Trombocitose é mais comum em quadros de crises de vaso-
oclusão, enquanto que a trombocitopenia é mais comum nos quadros de seqüestro
esplênico
[88]
.
Ao exame microscópio de sangue periférico, a presença de anisopoiquilocitose e
policromasia são bastante comuns. Dentre estes, destacam-se a presença de hemácias em
forma de foice e um grande número de eritroblastos em várias formas maturativas. Quando
se observa eritroblastos de tamanhos aumentados, há a presença de reticulocitose ou a
carência de folato associados ao quadro de anemia
[86, 103]
.
3.9.2 Teste de falcização
O teste é realizado coletando-se aproximadamente 3 ml de sangue periférico em
tubos contendo EDTA de pacientes em jejum de no mínimo 4 horas. Tais tubos podem ser
refrigerados por até 24 horas. Em seguida, faz-se a incubação das hemácias com
metabissulfito de sódio a 2 % por certo período de tempo (varia conforme kit laboratorial)
e o preparo é analisado em microscópio. A presença de grande quantidade de eritrócitos
alterados confirma a presença de hemoglobina S
[104, 105]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
47
3.9.3 Eletroforese de proteínas
Eletroforese é uma técnica baseada na separação de partículas em um determinado
gel, a base de agarose ou poliacrilamida, de acordo com sua massa e carga. É utilizado para
separação de diversas moléculas orgânicas, como lipoproteínas, proteínas, RNA e DNA
[106]
. Para a confirmação diagnóstica de anemia falciforme, a técnica mais eficaz é a
eletroforese em gel de agarose em pH alcalino (variando de 8 a 9). É realizada em meio
básico, pois permite análises qualitativas e quantitativas das frações da hemoglobina.
Associa-se a técnica da eletroforese em gel de agarose em pH ácido para diferenciar a
heterozigose entre hemoglobina S e hemoglobina D, que apresentam migrações similares
em pH alcalino
[107]
.
3.10 Tratamento da anemia falciforme
O tratamento precoce é indispensável para a sobrevida de crianças com o
diagnóstico de anemia falciforme, pois é uma das doenças que mais levam a óbito. Vale
lembrar que cerca de 25% a 30% das crianças menores de cinco anos morrem devido a
complicações dessa doença
[108]
. As opções atualmente disponíveis e consideradas eficazes
para o tratamento da anemia falciforme são o transplante de medula óssea (TMO) e a
hidroxiuréia. O transplante é considerado medida curativa, porém sua aplicação é restrita,
devido à necessidade de doador compatível e a alta taxa de complicações
[109, 110, 111]
.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
48
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] BLASSE, G.; GRABMAIER, B. C. Luminescent materials. Berlin: Springer, 1994.
[2] DIEKE, G. H. Spectra and energy levels of rare earth ions in crystals. New York:
Interscience Publishers, 1968.
[3] TECOTZKY, M. Industrial applications of rare earth phosphors. In: 15
th
RARE
EARTH CONFERENCE, Missouri, 1981.
[4] THOMPSON, L. M. Complexes. In: GSCHNEIDNER, K. A.; LEROY, E.
Handbook on the physics and chemistry of the rare earth. Naew York: North
Holand Publishing Company, v. 3, p. 209-297,1978.
[5] SABBATINI, N.; GUARDIGLI, M.; MANET, I; UNGARO, R.; CASNATI, A.;
ZIESSEL, R.; ULRICH, G.; ASFARI, Z.; LEHN, J. M. Lanthanide complexes of
encapsulating ligands: luminescent devices at the molecular level. Pure and Appl.
Chem. v. 67, p. 135-140, 1995.
[6] SABBATINI, N.; MECATI, A.; GUARDIGLI, M.; BALZANI, V.; LEHN, J. M.;
ZIESSEL, R.; UNGARO, R. Lanthanide luminescence in supramolecular species. J.
of Lumin. v. 48, p. 463-468, 1991.
[7] ABRÃO, A. Química e tecnologia das terras raras. Rio de Janeiro: Cetem, 1994.
[8] COTTON, S. Lanthanides and actinides. New York: Oxford University Press,
1991.
[9] FORSBERG, J. H. Complexes of lanthanide(III) ions with hidrogen donor ligands.
Coord. Chem. Rev. v. 10, p.195-226, 1973.
[10] BLASSE, G.; BRIL, A. Characteristic luminescnce. Philips Techn. Rev. v. 31, p.
303-331, 1970.
[11] BÜNZLI, J. C. G.; CHOPPIN, G. R. Lanthanide probes in life, chemical and earth
science. Amsterdan: Elsevier, 1989.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
49
[12] DAVOLOS, M. R. Complexos de manganês(II) e fosfinóxidos: absorção e
luminescência. São Paulo, 1983. Tese de Doutorado. Instituto de Química,
Universidade de São Paulo.
[13] MATOS, J. R. Estudo comparativo dos compostos de adição entre
metanossulfonatos de lantanídeos(III) e aminóxidos aromáticos como ligantes.
São Paulo, 1989. Tese de Doutorado. Instituto de Química, Universidade de São
Paulo.
[14] BECKER, R. S. Theory and interpretation of fluorescence and phosphorescence.
New York: Wiley Interscience, 1969.
[15] GUILBALT, G. G. Practical fluorescence. New York: Marcel Dekker, 1973.
[16] SIMONS, J. P. Photochemistry and spectroscopy. London: Wiley Interscience,
1971.
[17] DEMAS, J. N. Photophysical pathways in metal complexes. J. of Chem. v. 60, p.
803-808, 1983.
[18] BLASSE, G. Luminescence of inorganic solids: from isolated centers to concentrated
systems. Progress in Sol. State Chem. v.18, p. 79-171, 1988.
[19] BLASSE, G. Chemistry and physics of R-ativated phosphors. In: GSCHNEIDNER,
K. A.; LEROY, E. Handbook on the physics and chemistry of the rare earth.
New York: North Holand Publishing Company, v. 4, p. 237-274, 1979.
[20] BALZANI, V.; SABBATINI, N.; SCANDOLA, F. 2
nd
sphere photochemistry and
photophysics of coordination compounds. Chem. Rev. v. 86, p. 319-337, 1986.
[21] BUONOCORE, G. E.; LI, H.; MARCINIAK, B. Quenching of excited states by
lanthanide ion and chelates in solutions. Coord. Chem. Rev. v. 99, p.55-87, 1990.
[22] MOELLER, T. The chemistry of the lanthanides. New York: Reinhold Publishing
Corporation, 1963.
[23] SINHA, S. P. Complexes of rare earths. New York: Pergamon Press, 1966.
[24] CARNALL, W. T.; GOODMAN, G. L.; RAJANK, K.; RANA, R .S. A systematic
analysis of the spectra of the lanthanides doped into single crystal LaF
3
solution.
Chicago: Argonne National Laboratory Report, 1988.
[25] WEISSMAN, S. I. Intramolecular energy transfer the fluorescence of complexes of
europium. J. of Chem. Phys. v. 10, p. 214-217, 1942.
[26] DE LA TORRE, M.A.C.; GOMEZ-HENS, A.; Anal. Chim. Acta, 407, 53 (2000).
[27] TOBITA, S.; ARAKAWA, M.; TANAKA, I. The paramagnetic metal effects on the
ligand localized S1-T1 intersystem crossing in the rare earth metal complexeswith
mehtyl salycilate. J. of Phys. Chem. v. 89, p. 5649-5654, 1985.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
50
[28] CROSBY, G. A.; ALIRE, R. M.; WHAN, R. E. Intramolecular energy transfer in
rare earth chelates: role of triplet state. J. Phys. Chem. v. 34, p. 743-748, 1961.
[29] WHAN, R. E.; CROSBY, G. A. Luminescence studies of rare earth complexes:
benzoylacetonate dibenzoylmethide chelates. J. of Mol. Spectroscopy. v. 8, n. 4, p.
315-327, 1962.
[30] KLEINERM, M. Energy migration in lanthanide chelates. J. of Chem. Phys. v. 51,
p. 2370-2381, 1969.
[31] BHAUMIK, M. L.; ELSAYED, M. A.. Mechanism and rate of intramolecular energy
transfer process in rare earth chelates. J. of Chem. Phys. v. 42, p. 787-788, 1965.
[32] SÁ, G.F.; MALTA, O.L.; DONEGA, C.M.; SIMAS, A.M.; LONGO, R.L.; SANTA-
CRUZ, P. A.; SILVA JR., E.F.; Spectroscopic properties and design of highly
luminescent lanthanide coordination complexes. Coord. Chem. Rev., v. 196, 165-
195, 2000.
[33] SABBATINI, N.; GUARDIGLI, M.; LENH, J.M.; Luminescente lanthanide
complexes as photochemical supramolecular devices. Coord. Chem. Rev. v.123,
n.1-2 p.201-228 (1993).
[34] TEOTONIO, E.E.S. Síntese e investigação das propriedades fotoluminescentes de
dispositivos moleculares conversores de luz (DMCL) de complexos dicetonatos
de terras raras com ligantes amidas. São Paulo, 2004. Tese de Doutorado. Instituto
de Química, Universidade de São Paulo.
[35] BINNEMAN K., Rare-earth beta-diketonates, Handbook on the Physics and
Chemistry of Rare Earths. Elsevier, 2005.
[36] MEHROTRA R. C., BOHRA R. ;GAUR D. P. Metal ß-Diketonates and Allied
Derivatives. London: Academic Press, 1978.
[37] MENEZES, J. F. S. Estudo fotoluminescente de tristenoiltrifluoroacetonatos de
lantanídeos com sulfóxidos. São Paulo, 1999. Tese de Doutorado. Instituto de
Química, Universidade de São Paulo.
[38] SHINKAI, S.; MORI, S.; TSUBAKI, T.; SONE, T.; MANABE, O. New water
soluble host molecules derived from calix[6]arene. Tetrahedron Lett. v. 25, p.
5315-5318, 1984.
[39] GUTSCHE, C. D. Calixarenes. Saint Louis: Royal Society of Chemistry, 1989.
[40] AIME, S.; BOTTA, M.; PARKER, D.; WILLIAMS, J. A. G. Extent of hydration
octadentate lanthanide complexes incorporating phosphinate donors: solution
relaxometry and luminescence studies. J. of Chem. Soc. Dalton Transactions. v. 1,
p. 17-23, 1996.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
51
[41] SHINKAI, S.; TSUBAKI, T.; SONE, T.; MANABE, O. A new synthesis of para-
nitrocalix[6]arene. Tetrahedron Lett. v. 26, p. 3343-3344, 1985.
[42] CHANG, S. K.; KWON, S. K.; CHO, I. Calixarene based amide ionophores for
group IIA metal cations. Chem. Lett. v. 5, p. 947-948, 1987.
[43] MOSHFEGH, A. A.; BADRI, R.; HOJJATIE, M.; KAVIVANI, M.; NADERI, B;
NAZMI, A. H.; RAMEZANIAN, M.; ROOZPEIKAR, B.; HAKIMELAHI, G. H.
Helvetica Chim. Acta. v. 65, p. 1221-1228, 1982.
[44] NOMURA, E.; TANIGUCHI, H.; KAWAGUCHI, K.; OTSUJI, Y. Catalytic ability
of flexible octopus calix[6]arene in ester forming reactions and its structural
properties. J. of Org. Chem. v. 58, p. 4709-4715, 1993.
[45] SCHWING, M. J.; ARNAUD, F.; MARQUES, E. Cation binding properties of alkyl
calixaryl derivatives: a new family of molecular receptors. Pure and Appl. Chem. v.
61, p. 1597-1603, 1989.
[46] MANDOLINI, L.; UNGARO, R., Calixarene in Action. Imperial College Press,
1999.
[47] VICENS, J.; ASFARI, Z. HARROWFIELD J. M. (Ed) Calixarenes 50
th
anniversary: commemorative issue. Dordrecht-Kluwer, 1994.
[48] PEACHEY, B. J. The synthesis and characterization of new calix[n]arenes and
their use as solvent extraction agents for the lanthanides and actinides. Western.
Tese de Doutorado. University of Western, 1995.
[49] TANG, J.; WAI, C. M. Solvent extraction of lanthanides with a crown ether
carnoxylic acid. Anal. Chem. v. 58, p. 3233-3235, 1986.
[50] GUTSCHE, C. D.; DHAWAN, B.; LEVINE, J. A.; NO, K. H., BAUER, L. J.
Calixarenes conformational isomers of the ethers and esters of calix[4]arenes.
Tetrahedron. v. 39, p. 409-426, 1983.
[51] HALL, E. A. H.. Biosensors in context. In Biosensors, Buckingham: Open University Press, p.
3-29. 1990.
[52] KAROL, P. J. Label. In Glossary of terms for radiochemistry and nuclear techniques
(http://www.iupac.org/V7_karol/Main.html), 2001.
[53] KAROL, P. J. Tracer. In Glossary of terms for radiochemistry and nuclear techniques
(http://www.iupac.org/V7_karol/Main.html), 2001.
[54] HAUGLAND, R. P. Ultrasensitive detection technology. In Handbook of fluorescent probes
and research chemicals, 8
th
edition (http://www.probes.com/handbook/sections/0600.html),
Molecular Probes, Eugene, 2001
Capítulo 3 – Revisão da literatura
52
[55] HEMMILÄ I, HARJU R. TIME-RESOLVED FLUOROMETRY. IN I HEMMILÄ,
T STÅHLBERG AND P MOTTRAM (eds). Bioanalytical Applications of Labelling
Technologies, EG&G Wallac, Turku, pp.83–119(1994).
[56] KETRING, A. R. 153Sm-EDTMP and 186Re-HEDP as bone therapeutic
radiopharmaceuticals. International Journal of Radiation Applications and
Instrumentation B. v. 14, p. 223-232, 1987.
[57] KULMALA, S.; ALA-KLEME, T.; LATVA, M.; LOIKAS, K.; TAKALO, H. Hot
electron-induced electrogenerated chemiluminescence of rare earth(III) chelates at
oxide-covered aluminum electrodes.
J. of Fluorescence.
v. 8, p. 59-65, 1998.
[58] DICKSON, E. F.; POLLAK, A.; DIAMANDIS, E. P. Time-resolved detection of
lanthanide luminescence for ultrasensitive bioanalytical assays. Journal of
Photochem. and Photobiol. B. v. 27, p. 3-19, 1995.
[59] SAMMES, P. G.; YAHIOGLU, G. Modern bioassays using metal chelates as
luminescent probes. Natural Product Reports. v. 13, p. 1-28, 1996.
[60] HORROCKS, W. D.; SUDNICK, D. R. Lanthanide ion probes of structure in
biology. Laser-induced luminescence decay constants provide a direct measure of the
number of metal-coordinated water molecules. J. of Am. Chem. Soc. v. 101, p. 334-
340, 1979.
[61] MATHIS G. Rare earth cryptates and homogeneous fluoroimmunoassays with
human sera. Clin. Chem. v. 39, p. 1953-1953, 1993.
[62] HEMMILÄ, I.; BATSMAN, A. Time-resolved immunofluorometry of HCG.
Clin.
Chem.
v. 34, p. 1163-1164, 1988.
[63] FAULKNER, S.; BEEBY, A.; DICKINS, R. S.; PARKER, D.; WILLIAMS, J. A. G.
Generating a warm glow: lanthanide complexes which luminesce in the near-IR. J. of
Fluorescence. v. 9, p. 45-49, 1999.
[64] BUONOCORE, G.E.; LI, H.; MARCINIAK, B. Quenching of excited-states by
lanthanide ions and chelates in solution.
Coord. Chem. Rev.
v. 99, p. 55-87, 1990.
[65] WOLBERS, M.P.O.; VAN VEGGEL, F.C.J.M.; HEERINGA, R.H.M.;
HOFSTRAAT, J.W.; GEURTS, F.A.J.; VAN HUMMEL, G.J.; HARKEMA, S.;
REINHOUDT, D. N. Biscalix[4]arene ligands for dinuclear lanthanide ion
complexation.
Liebigs Annalen-Recueil.
v. 12, p. 2587-2600, 1997.
[66] HEMMILÄ, I.; MUKKALA, V. M.; TAKALO, H. Development of luminescent
lanthanide chelate labels for diagnostic assays.
J. of Alloys and Comp.
v. 249, p.
158-162, 1997.
[67] LATVA, M.; TAKALO, H.; MUKKALA, V. M.; MATACHESCU, C.;
RODRIGUEZUBIS, J. C.; KANKARE, J. Correlation between the lowest triplet state
energy level of the ligand and lanthanide (III) luminescence quantum yield.
J. of
Lumin.
v. 75, p. 149-169, 1997.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
53
[68] HEMMILÄ I. Optimized chelate-labels for homogeneous and heterogeneous
screening assays in HORI, W.; SAVAGE, L. M. (eds.) High-Throughput Screening
II. Novel Assay Design, Rapid Target Development and Accelerated Level
Optimization. Southborough: IBC Library Series. 1997.
[69] HEMMILÄ I. Lanthanides as probes for time-resolved fluorometric immunoassays.
Scandinavian J. of Clin. and Laboratory Investigation. v. 48, p. 389-399, 1988.
[70] HEMMILÄ I. Photoluminescence immunoassays in JOHNSTONE, A. P.;
TURNER, M. W. (ed.) Immunochemistry: a practical approach. New York: IRL
Press. 1997.
[71] LEIF, R. C.; CLAY, S. P.; GRATZNER, H. G.; HAINES, H. G.; RAO, K. V.;
VALLARINO, L. M. in Markers for instrumental evaluation of cells of the
female reproductive tract: existing and new markers In: WIED, G. L.; BHAR, G.
F.; BARTELO, P. H. (eds.)The automation of uterine cancer cytology. Chicago:
Tutorials of Cytology. 1976.
[72] PAVIA, D. L.; LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S.; VYVYAN J. A. Introduction to
Spectroscopy. Brooks/Cole Pub Co: 3-12, 2000.
[73] SILVERSTEIN, R. M.; KIEMLE, D. J.; WEBSTER, F. X. Identificação
Espectrométrica de Compostos Orgânicos, LTC: 60-74. 2000
[74] COLTHUP N.B.; DALY L.H.; WIBERLEY S.H.; Introduction to Infrared and
Raman Spectroscopy, Academic Press, New York and London, 275, 1964.
[75] MENDHAM, J.; DENNEY, R. C.; BARNES, J. D.; THOMAS, M. J. K. V. Análise
Química Quantitativa. 6 Ed. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2002.
[76] HARRIS, D. C.; Análise Química Quantitativa. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.
[77] SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.; Fundamentals of Analytical
Chemistry, 6ªedição Sounders College Publishing: EUA, 1996.
[78] GALIZA NETO, GENTIL CLAUDINO DE, PITOMBEIRA, MARIA DA SILVA.
Aspectos moleculares da anemia falciforme. J. Bras. Patol. Med. Lab.,
2003(1):3951-56.
[79] BUNN, H.F. e FORGET, B.G. Hemoglobin: molecular, genetic and clinical
aspects. 1. ed. W.B. Saunders Company, 1986, 690p.
[80] BALLAS, S.K. e MOHANDAS, N. Pathophisiology of vaso-occlusion.
Hematology/Oncology Clinics of North America, 10(6), 1996.
[81] EJINDU VC, HINE AL, MASHAYEKHI M, SHORVON PJ, MISRA RR.
Musculoskeletal manifestations of sickle cell disease. Radiographics. 2007 Jul-
Aug; 27(4):1005-21. Review.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
54
[82] ALMEIDA A, ROBERTS I. Bone involvement in sickle cell disease. Br J
Haematol. 2005 May; 129(4):482-90. Review.
[83] MEDDEB N, GANDOURA N, GANDOURA M, SELLAMI S. Osteoarticular
manifestations of sickle cell disease. Tunis Med. 2003 Jul; 81(7):441-7. Review.
[84] BENNETT OM, NAMNYAK SS. Bone and joint manifestations of sickle cell
anaemia. J Bone Joint Surg Br. 1990 May; 72(3):494-9.
[85] ARDILES T, DARK D. Pulmonary complications of sickle cell disease in adults.
Mo Med. 2007 May-Jun; 104(3):250-4. Review.
[86] SIDDIQUI AK, AHMED S. Pulmonary manifestations of sickle cell disease.
Postgrad Med J. 2003 Jul; 79(933):384-90. Review.
[87] FRENETTE PS, ATWEH GF. Sickle cell disease: old discoveries, new concepts,
and future promise. J Clin Invest. 2007 Apr; 117(4):850-8. Review.
[88] WILLIAM BM, CORAZZA GR. Hyposplenism: a comprehensive review. Part I:
basic concepts and causes. Hematology. 2007 Feb; 12(1):1-13. Review
[89] SERVEY JT, REAMY BV, HODGE J. Clinical presentations of parvovirus B19
infection. Am Fam Physician. 2007 Feb 1; 75(3):373-6. Review.
[90] KHATTAB AD, RAWLINGS B, ALI IS. Care of patients with haemoglobin
abnormalities: history and biology. Br J Nurs. 2006 Oct 12-25; 15(18):994-8.
Review.
[91] MAZUMDAR M, HEENEY MM, SOX CM, LIEU TA. Preventing Stroke Among
Children With Sickle Cell Anemia: An Analysis of Strategies That Involve
Transcranial Doppler Testing and Chronic Transfusion. Pediatrics. 2007 Sep
[92] ADAMS RJ, MCKIE VC, HSU L, FILES B, VICHINSKY E, PEGELOW C,
ABBOUD M, GALLAGHER D, KUTLAR A, NICHOLS FT, BONDS DR,
BRAMBILLA D. Prevention of a first stroke by transfusions in children with
sickle cell anemia and abnormal results on transcranial Doppler
ultrasonography. N Engl J Med. 1998 Jul 2; 339(1):5-11
[93] ADAMS RJ. Lessons from the Stroke Prevention Trial in Sickle Cell Anemia
(STOP) study. J Child Neurol. 2000 May; 15(5):344-9. Review.
[94] NOLAN VG, ADEWOYE A, BALDWIN C, WANG L, MA Q, WYSZYNSKI DF,
FARRELL JJ, SEBASTIANI P, FARRER LA, STEINBERG MH. Sickle cell leg
ulcers: associations with haemolysis and SNPs in Klotho, TEK and genes of the
TGFbeta/ BMP pathway. Br J Haematol. 2006 Jun; 133(5):570-8.
[95] SERJEANT GR, SERJEANT BE, MOHAN JS, CLARE A. Leg ulceration in sickle
cell disease: medieval medicine in a modern world. Hematol Oncol Clin North
Am. 2005 Oct; 19(5):943-56, viii-ix. Review.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
55
[96] XU K, SHI ZM, VEECK LL, HUGHES MR, ROSENWAKS Z. First unaffected
pregnancy using preimplantation genetic diagnosis for sickle cell anemia. JAMA.
1999 May 12; 281(18):1701-6.
[97] GBADOE AD, GERALDO A, GUEDENON K, KOFFI S, AGBETIAFA K,
AKPAKO P. Stuttering priapism in children with sickle cell anemia in Togo.
Arch Pediatr. 2007 Jul; 14(7):861- 3. Epub 2007 Apr 24.
[98] ELLIOTT L, ASHLEY-KOCH AE, DE CASTRO L, JONASSAINT J, PRICE J,
ATAGA KI, LEVESQUE MC, BRICE WEINBERG J, ECKMAN JR, ORRINGER
EP, VANCE JM, TELEN MJ. Genetic polymorphisms associated with priapism in
sickle cell disease. Br J Haematol. 2007 May; 137(3):262-7.
[99] HSU L, DIWAN B, WARD JM, NOGUCHI CT. Pathology of “Berkeley” sickle-
cell mice includes gallstones and priapism. Blood. 2006 Apr 15; 107(8):3414-5.
[100] CUSICK M, TOMA HS, HWANG TS, BROWN JC, MILLER NR, ADAMS NA.
Binasal visual field defects from simultaneous bilateral retinal infarctions in
sickle cell disease. Am J Ophthalmol. 2007 May; 143(5):893-6.
[101] ADEWOYE AH, RAMSEY J, MCMAHON L, SAKAI O, STEINBERG MH.
Lacrimal gland enlargement in sickle cell disease. Am J Hematol. 2006 Nov;
81(11):888-9.
[102] WITKIN AJ, ROGERS AH, KO TH, FUJIMOTO JG, SCHUMAN JS, DUKER JS.
Optical coherence tomography demonstration of macular infarction in sickle
cell retinopathy. Arch Ophthalmol. 2006 May; 124(5):746-7.
[103] SONATI, E. et al. Hereditary hemoglobinopathies in a population from
Southeast Brazil. Hemoglobin, v. 20, n. 2, p. 175 – 179, 1996.
[104] RUIZ M.A., ANGELA I. Proposta de um protocolo para portadores de doença
falciforme. Boletim. 1988; 10:183-190.
[105] VICHINSKY E., LUBEN B.H. Suggested guidelines for the treatment of children
with sickle cell anemia. Hematology/ Oncologym clinics of North America. 1987;
11:183-498.
[106] VELLA, F. Acid agar gel electrophoresis of human hemoglobins. Am. J. Clin.
Pathol v. 49, p.440, 1968.
[107] NAOUM P. Eletroforese: técnicas e diagnósticos. São Paulo: Santos; p. 91, 1990.
[108] DI NUZZO DVP, FONSECA SF. Anemia falciforme e infecções. Jornal de
Pediatria; 80(5):347-354, 2004.
[109] BUCHANAN GR, et al. Sickle Cell Disease. American society of Hematology; 35-
47, 2004.
Capítulo 3 – Revisão da literatura
56
[110] FERSTER A, et al. Five years of experience with hydroxyurea in children and young
adults with sickle cell disease. Blood; 97(11):3.628-3.632, 2001.
[111] SCHNOG JB, et al. Sickle cell disease; a general overview. The Journal of
Medicine;62(10):364-374,2004.
Capítulo 4 – Metodologia
57
4.0 METODOLOGIA
4.1 Reagentes, solventes e aminoácidos
As substâncias utilizadas neste trabalho foram empregadas sem tratamento prévio.
Na TAB. 4.1 encontra-se a relação dos principais reagentes e solventes usados nos
experimentos.
TABELA 4.1. Reagentes, solventese aminoácidos usados nos experimentos.
Reagentes, solventes e aminoácidos Procedência
para-terc-butilcalix[8]arenos, pureza >95%; C
11
H
16
O
anidrido acético, p. a.; C
4
H
6
O
3
ácido sulfúrico, p.a. 95-98%; H
2
SO
4
metanol, p. a. ; CH
3
OH
clorofórmio, p.a.; CHCl
3
hidróxido de amôneo; NH
4
OH
etanol, p.a. 99,8%; C
2
H
6
O
acetona,p.a. 99,5%; C
3
H
6
O
hidróxido de sódio, p.a.; NaOH
ácido nítrico, p.a. 70%; HNO
3
óxido de európio (III), 99,99%
ácido clorídrico, p.a. 37%; KCl
2-tenoil-trifluoroacetona,(TTA); C
8
H
6
SO
2
F
3
acetil acetona (ACAC); C
5
H
8
O
2
brometo de potássio; KBr
glutaraldeído; C
5
H
8
O
2
valina; (CH
3
)
2
CHCH(NH
3+
)CO
2
-
àcido glutâmico; C
5
H
9
NO
4
seleneto de zinco; ZnSe
fluoreto de cálcio; CaF
2
Aldrich
Merck
Merck
Merck
Merck
Merck
Aldrich
Merck
Merck
Vetec
Sigma
Merck
Merck
Merck
Merck
Vetec
Merck
Merck
Pike Technologies
Pike Technologies
Capítulo 4 – Metodologia
58
Neste trabalho as atividades experimentais foram divididas em cinco partes; a síntese das
supermóleculas de β-dicetonatos de Lantanídeoas (Ln
3+
), a caracterização destas supermoléculas, o
estudo das suas propriedades luminescentes, a conjugação das supermoléculas ao espaçador e alguns
ensaios biológicos.
4.2 Sínteses
4.2.1 Síntese do quelato de β-dicetonas de lantanídeos
Os quelatos de β-dicetonatos (acetil acetona, ACAC ou 2-tenoiltrifluoroacetona, TTA) de Eu
3+
e Tb
3+
foram obtidos dissolvendo-se soluções aquosas do nitrato de lantanídeo (1mol/L) e adicionando-
se o mesmo volume de uma solução alcoólica de β-dicetonato (2 mol/L). Esta solução final foi
aquecida até temperatura de 60ºC sob agitação, por duas horas, até formação de um precipitado.
Seguiu-se a evaporação dos solventes, dissolução em acetona e a recristalização do precipitado por
evaporação conforme mostrado na FIG. 4.1
[1-2]
.
4.2.2 Síntese do ligante octaacetato calix[8]areno
O acetato calix[8]areno foi sintetizado segundo reação de acetilação apresentada na FIG. 4.2.
Para a síntese do acetato calix[8]areno o para-terc-butilcalix[8]areno foi refluxado à temperatura de
ebulição do anidrido acético, 140°C, na presença de ácido sulfúrico concentrado, pois este é um “para
dirigente” em anéis aromáticos, para fixação de grupo acetato. A solução em refluxo apresentou
coloração marrom clara durante o intervalo de aquecimento, permanecendo assim até as etapas de
purificação dos cristais de octaacetato calix[8]areno formados. Seguindo-se o refluxo, iniciou-se o
processo de evaporação da solução até a completa precipitação dos cristais do octaacetato calix[8]areno
e purificação. Na FIG. 4.2 estão resumidas as etapas de obtenção do ligante octaacetato calix[8]areno.
4.2.3 Síntese das supermoléculas de lantanídeos
As supermoléculas de Eu
3+
e Tb
3+
foram sintetizadas utilizando-se os respectivos quelatos
precursores e o ligante octaacetato calix[8]areno, ambos dissolvidos em álcool etílico na proporção
molar 2:1 e posterior junção das duas soluções. A solução resultante foi deixada sob agitação para a
evaporação do solvente e posterior obtenção dos cristais. As etapas de obtenção das supermoléculas
estão resumidas no fluxograma na FIG. 4.3.
Capítulo 4 – Metodologia
59
-dicetona
2 Mols
-dicetona
dissolvida
Etanol
H
4
OH
até pH 5
Ln(O
3
)
3
.6H
2
O
(1Mol)
Agitação
(2 horas)
Filtração
Filtrado
Ln(β-dicetona)
2
.(O
3
).(H
2
O)
2
(Impuro)
Cristalização por
evaporação
Dissolução com
acetona
Recristalização
Ln(β-dicetona)
2
.(O
3
).(H
2
O)
2
FIGURA 4.1. Fluxograma de rota de síntese das β-dicetonas de lantanídeos (III) (Ln(β-
dicetona)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
).
Capítulo 4 – Metodologia
60
FIGURA 4.2. Fluxograma de rota de síntese do octaacetato
⊂calix[8]areno.
Capítulo 4 – Metodologia
61
Ln(β-dicetona)
2
(O
3
).(H
2
O)
2
Calix[8]areno
Ln(β-dicetona)
2
(O
3
).(H
2
O)
2
dissolvido
Calix[8]areno
dissolvido
Álcool
etílico
Álcool etílico
Agitação e
aquecimento até
precipitação
Evaporação do
solvente
Secagem em
dessecador
Ln(β-dicetona)
2
(O
3
).(H
2
O)
2
acetato calix[8]areno
FIGURA 4.3. Fluxograma de rota de síntese das supermoléculas de β-dicetonas de
lantanídeos (III) com o ligante macrocíclico octaacetatocalix[8]areno.
Capítulo 4 – Metodologia
62
4.3 Metodologia para caracterização dos quelatos precursores, do ligante e das
supermoléculas
Os quelatos precursores, o ligante e as supermoléculas foram caracterizados utilizando-se as
seguintes técnicas: análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio, determinação
espectrofotométrica da porcentagem de lantanídeo (III), espectroscopia de absorção na região do
infravermelho, análise térmica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia eletrônica de
emissão e excitação e medidas de tempo de vida.
4.3.1 Análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio (CHN)
Os teores de carbono, hidrogênio e nitrogênio do ligante, quelatos de lantanídeos e
supermoléculas, foram determinados no laboratório de microanálise na Central Analítica do IQ-USP,
por processos microanalíticos, no qual utilizou-se o analisador de CHN da Perkin-Elmer, modelo 240.
4.3.2 Método do vermelho de alizarina S para determinação de Ln
3+
O vermelho de alizarina S é um agente cromóforo utilizado na determinação de lantanídeos,
com os quais desenvolve um complexo avermelhado. É empregado em uma solução aquosa a 0,1%
abrangendo um intervalo de concentração de 10 a 120µg de lantanídeo/10mL. Os demais reagentes
são: fenolftaleína (225mg/L); HNO
3
(0,04mol/L); NaOH (2mol/L) e tampão ácido acético
(2mol/L)/acetato de sódio (2mol/L) (pH~4,7)
[3]
.
4.3.3 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho
Os espectros de absorção na região do infravermelho foram registrados na faixa espectral de
4.000 a 400 cm
-1
utilizando pastilhas de KBr em um espectrômetro FTIR-BOMEM, Modelo MB-102.
4.3.4 Curvas termogravimétricas
Obtiveram-se as curvas termogravimétricas (TGs) em um Mettler Toledo TGA/SDTA 851
com termobalança, sob atmosfera de nitrogênio com vazão 50 mL/minuto, utilizando-se cadinho de
alumina como recipiente para amostra. Fez-se a termocomposição com razão de aquecimento de
10ºC.min
-1
e registrando-se as curvas DTGs a partir da diferenciação eletrônica do sinal TG.
Capítulo 4 – Metodologia
63
4.3.5 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
Para analisar a morfologia das amostras, utilizou-se um microscópio eletrônico de
varredura, da marca PHILIPS XR-30, do Centro de Ciências e Tecnologia de Materiais
(CCTM) do IPEN-CNEN/SP. As amostras foram pulverizadas sobre um suporte metálico
adequado e recobertas com ouro pela técnica de sputtering. Esta técnica consiste em
recobrir uma amostra, carregada positivamente em uma câmara de alto vácuo, através de
elétrons ejetados que estão carregados negativamente. Por uma diferença de potencial
aplicada, os elétrons aceleram para o eletrodo positivo, colidindo com uma molécula de
gás, liberando íons e elétrons livres. Os íons positivos são então acelerados para o alvo,
negativamente carregado, recobrindo desta forma a amostra
[4]
.
4.3.6 Espectroscopia de luminescência
4.3.6.1 Espectros eletrônicos de excitação e emissão
Os espectros eletrônicos de excitação e emissão, dos complexos em estado sólido e
solução, a temperatura ambiente (~300K ou 25°C) e do nitrogênio líquido (~77 K ou -
196°C), no intervalo espectral de 250 a 720 nm, foram obtidos em um espectrofluorímetro,
SPEX-FLUOROLOG 2, com monocromadores duplos 0,22 m do tipo SPEX 1680,
utilizando-se uma lâmpada de Xenônio de 450 W como fonte de radiação.Todo o aparato
foi controlado por um sistema do tipo DM3000F.
4.3.6.2 Medidas do tempo de vida
As curvas de decaimento de luminescência foram registradas a temperatura
ambiente. Para tal utilizou-se um fosforímetro SPEX 1934D acoplado ao
espectrofluorímetro com fonte de excitação e uma lâmpada pulsada de xenônio de 150W.
Todos esses aparatos foram controlados por um sistema do tipo DM3000F.
4.3.7 Conjugação dos quelatos precursores e das supermoléculas de Eu
3+
e Tb
3+
com
glutaraldeído
Os complexos de Eu-TTA-glutaraldeído/Eu-TTA-Ligante-glutaraldeído, Eu-
ACAC-glutaraldeído/Eu-ACAC-Ligante-glutaraldeído e Tb-ACAC-glutaraldeído/Tb-
ACAC-Ligante-glutaraldeído foram obtidos adicionando-se glutaraldeído a uma solução
Capítulo 4 – Metodologia
64
dos complexos acima (25 µg/mL) relação v/v 1:2. A solução foi encubada e deixou-se
overnight a 4ºC sendo posteriormente utilizada para marcação das amostras biológicas.
4.3.7.1 Curva de calibração dos aminoácidos Valina e Ácido Glutâmico
Preparou-se uma solução estoque em agua bidestilada dos respectivos aminoácidos
a 0,01g/mL e em seguida soluções em água bidestilada, dos respectivos aminoácidos, a 10,
20, 50, 75, 100 e 200ng/mL. Em uma placa de fluoroimunoensaio (ELISA), FIG. 4.4, fez-
se a curva de calibração seguindo o protocolo abaixo:
1) Em cada poço da placa em sextuplicata: 100 µL do [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ octaacetato
calix[8]areno conjugado mais 100 µL das soluções dos aminoácidos nas respectivas
concentrações ( 10, 20, 50, 75, 100 e 200 ng/mL).
2) A fim de comparar o sinal, também repetiu-se o procedimento acima com
[Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂octaacetato calix[8]areno sem glutaraldeído.
3) Fez-se a leitura no espectrofluorímetro Victor
2
R com filtro de corte de 340nm, FIG.
4.5.
4) Obtiveram-se as curvas de calibração dos aminoácidos para análise dos resultados.
4.3.8 Conjugação do marcador de Eu
3+
-TTA-Ligante-glutaraldeído às amostras
sanguíneas
A conjugação do marcador às amostras sanguíneas de pacientes com anemia
falciforme e grupo controle, seguiu o protocolo desenvolvido abaixo e foi aplicada apenas
para o composto [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ octaacetato calix[8]areno.
1) Em cada poço da placa em quintuplicata: 100 µL do
[Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂octaacetato calix[8]areno conjugado com glutaraldeido mais 100 µL
da amostra sanguinea diluida 1:50 com água bidestilada.
2) Deixou-se as placas à temperatura ambiente; sob agitação durante 10 min.
3) Fez-se a leitura no espectrofluorímetro Victor
2
R com filtro de corte de 340nm.
4) Analisou-se os resultados.
Capítulo 4 – Metodologia
65
4.3.8.1 Conjugação do marcador de Eu
3+
-TTA-Ligante às amostras sanguíneas
A fim de comparar o sinal, também repetiu-se o procedimento acima com
[Eu(TTA)2(NO3)·(H
2
O)
2
]
2
⊂octaacetato calix[8]areno sem glutaraldeído.
FIGURA 4.4. Placa de 96 poços utilizada para leitura em fluroimunoensaios.
FIGURA 4.5. Espectrofluorímetro para leitura das placas de fluoroimunoensaios, Victor
2
-
R, da Perkin Elmer.
Capítulo 4 – Metodologia
66
4.3.9 Identificação das amostras sanguíneas por FTIR
4.3.9.1 Preparação para FTIR
Neste trabalho utilizamos um espectrômetro de absorção no infravermelho por
transformada de Fourier cobrindo a região espectral: 4000-400 cm
-1
, marca
ThermoNicolet, modelo 6700-FTIR, acoplado com microscópio espectrômetro
infravermelho Nicolet, modelo Continuµm-XL, ano 2007, adquirido pelo Centro de Laser
e Aplicações do IPEN via projeto CEPID/FAPESP nº 05/51689-2- Centro de Pesquisa em
Óptica e Fotônica. Para processamento dos resultados o pacote computacional estatístico
utilizado foi o Minitab®, que supre as operações necessárias para a obtenção de
componentes principais e agrupamento hierárquico, inclusive o tratamento prévio de
padronização e escalonamento dos dados.
No experimento, utilizou-se janelas de ZnSe (seleneto de zinco) e CaF
2
(fluoreto de
cálcio), formando-se um filme fino da amostra. O equipamento foi mantido em sala com
temperatura e umidade controladas. A faixa espectral utilizada compreendeu entre 4000 e
400 cm
-1
.
4.3.9.2 Preparação das pastilhas KBr dos aminoácidos Valina e Ácido glutâmico
para identificação por FTIR
O KBr foi previamente dessecado em estufa à 120ºC até peso constante e triturado
em almofariz de ágata. Posteriormente foram colocados 100 mg do KBr e 2mg do
aminoácido no pastilhador seguido de compressão em prensa hidráulica Perkin Elmer®
modelo 4037 com pressão de 4 toneladas por 10 minutos, para obtenção das pastilhas finas
e transparentes. O equipamento foi mantido em sala com temperatura e umidade
controladas. A faixa espectral utilizada compreendia números de onda entre 4000 e 400
cm
-1
.
Capítulo 4 – Metodologia
67
FIGURA 4.6. Espectrômetro de infravermelho: ThermoNicolet, modelo 6700-FTIR.
Capítulo 4 – Metodologia
68
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[01] BLASSE, G.; GRABMAIER, B. C. Luminescent materials. Berlin: Springer, 1994.
[02] MALTA, O.L.; BRITO, H.F.; MENEZES, J.F.S.; SILVA, F.R.G.E.; ALVES, S.;
FARIAS, F.S.; DE ANDRADE, A.V.M. Spectroscopic properties of a new light-
converting device Eu(thenoyltrifluoroacetonate)(3) 2(dibenzyl sulfoxide). A
theoretical analysis based on structural data obtained from a sparkle model. J. of
Lumin. v. 75, n. 3, p. 255-268, 1997.
[03] RINEHART, R. W. Spectrophotometric determination of some rare earths and ytrium
with Alizarin Red S. Anal. Chem. v. 26, n 11, p. 1820-1822, 1954.
[04] GOSDSTEIN, J. I.; NEWBURY, D. E.; ECHLIN, P.; JOY, D. C.; LYMAN, C. E.;
LIFSHIN, E.; SAWYER, L.; MICHAEL, J. R. Scanning electron microscopy and
X-ray microanalysis. New York: Kluwer Academic, 2003.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
69
5.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 Características quantitativas e estequiometria dos compostos
Os compostos sintetizados neste trabalho, ligante, quelatos precursores e supermoléculas,
mostram comportamento pouco higroscópico em condições ambientes (~25ºC).
5.1.1 Análise elementar de carbono, hidrogênio, nitrogênio (CHN) e porcentagem de
lantanídeos (%Ln
3+
)
O ligante, os quelatos precursores, e as supermoléculas foram caracterizados por análise
elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio e foi determinada a porcentagem de európio e térbio nos
quelatos e supermoléculas.
O ligantes octaacetato calix[8]areno foi caracterizado por análise elementar de carbono e
hidrogênio. Observa-se que os valores calculados e experimentais encontram-se em concordância, o
que demonstra o alto grau de pureza do ligante sintetizado. Na TAB. 5.1 foram listados estes valores. Já
para os quelatos precursores, TR(β-dicetona)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(onde β-dicetona = ACAC e TTA) e as
supermoléculas, foram determinadas também a percentagem de TR
3+
utilizando o método
espectrofotométrico da alizarina S. Os resultados obtidos mostraram concordância com os dados
teóricos (TAB. 5.1).
De acordo com os dados obtidos propõe-se as estequiometrias TR(β-dicetona)
2
.(NO
3
).(H
2
O)
2
para o quelato e [(TR(β-dicetona)
2
.(NO
3
).(H
2
O)
2
]⊂octaacetatocalix[8]areno para as supermoléculas
estudadas.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
70
Tabela 5.1. Valores de porcentagem, teórico e experimental, de carbono, hidrogênio e nitrogênio para o ligante, quelatos precursores e
supermoléculas e a porcentagem de európio e térbio para os quelatos precursores e supermoléculas.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
71
5.1.2 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho
5.1.2.1 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho do
ligante
Uma das propriedades características dos calixarenos, em seus espectros vibracionais de
absorção na região do infravermelho, é o aparecimento de uma banda de estiramento do grupo OH na
região de baixa freqüência, próximo a 3150 cm
-1
para o tetrâmero cíclico e demais calixarenos. Na
região de “impressão digital” dos calixarenos, todos parecem semelhantes especialmente na região entre
1500 – 900 cm
-1
. Na região de 500 - 900 cm
-1
, entretanto, os modelos variam um pouco. As absorções
que parecem ser características de cada calixareno individualmente encontram-se na região de 693 cm
-1
e 571 cm
-1
para o pentâmero cíclico, 762 cm
-1
para o hexâmero cíclico e 796 cm
-1
no heptâmero cíclico.
O octâmero cíclico se distingue dos demais por uma absorção bem menos resolvida na região de 500 -
600 cm
-1
. Uma banda próxima a 400 cm
-1
é para diferenciar o tetrâmero cíclico do hexâmero e
octâmero cíclicos
[1]
. Estes resultados têm sido atribuídos especialmente às fortes ligações de hidrogênio
intramoleculares destes compostos, característica esta discutida por GUTSCHE. As ligações de
hidrogênio em moléculas circulares são responsáveis por algumas características “ímpares” dos
calixarenos. Isto foi confirmado no trabalho de GUTSCHE
[2]
, onde utilizaram a técnica de FTIR,
confirmando as características intramoleculares das ligações e mostraram que essas interações são fortes
para o tetrâmero cíclico e fracas para o pentâmero. O espectro de absorção na região do infravermelho
do ligante acetato calix[8]areno e do p-terc-butil calix[8]areno estão apresentados na FIG. 5.1.
4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 100 0 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
1 0 0
1 1 0
Transmitância %
N u m e ro d e o n d a (c m -
1
)
p a ra -te rc b u til-c a lix [8 ]a re n o
o c ta a c e ta to c a lix [8 ]a re n o
FIGURA 5.1. Espectros de absorção na região do infravermelho do ligante para-tercbutil-
calix[8]areno e octaacetatocalix[8]areno.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
72
Na TAB. 5.2 estão atribuídas as freqüências características dos estiramentos observados nos
espectros de absorção na região do infravermelho do para-tercbutil-calix[8]areno e octaacetato
calix[8]areno. O desaparecimento das bandas de estiramento υO-H do para-terc-butil-calix[8]areno em
3200 cm
-1
e o surgimento de bandas de estiramento υC=O para acetato calix[8]areno evidenciaram a
funcionalização destes compostos. Na região de “finger-print” bandas características foram atribuídas
aos estiramentos e deformações dos anéis aromáticos que compõem a molécula do calixareno. A banda
na região 609 relativo ao rock de O-H desaparece também para o calixareno funcionalizado.
TABELA 5.2. Exemplo comparativo dos dados espectrais dos ligantes para-
tercbutilcalix[8]areno e acetato calix[8]areno na região do infravermelho.
Ligantes (cm
-1
)
Atribuições Para-terc-butil-calix[8]areno
(Ligante não funcionalizado)
Octaacetatocalix[8]areno
(Ligante funcionalizado)
ν
sim.
Anel
1599 1600
δ do anel
1552 – 1522 1552 - 1520
δ
assim.
CH
3
1454
1479
1460
δ
sim.
CH
3
1392 1372 – 1381
δ fora do plano do anel
752 - 721 752 – 720
Vibração do anel fora do plano 687 688
Finger print ligação C – H no
plano aromático
1249 – 1205
1117
941 – 914
876 – 816
523
1180
1112
900
608 - 520
Estiramento C = O - 1760
Estiramento O – C (O) – C - 1224
Estiramento C – O 1024 – 1001 1012
Estiramento C – O assimétrico
acoplado com C –C
1070 1068
Rock O – H 609
-
Estiramento O – H 3238
-
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
73
5.1.2.2 Espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho dos
quelatos precursores e supermoléculas
5.1.2.2.1 Quelatos precursores
As bandas de absorção no infravermelho provenientes do estiramento ν C = O foram
investigadas extensivamente havendo, portanto, muitos dados acerca dos fatores que influenciam sua
freqüência e intensidade. A enolização parcial em cetonas simples saturadas causa um decréscimo na
intensidade da banda ν C = O e o aparecimento de bandas de estiramento C = O e de O – H. Um grupo
carbonil secundário pode aparecer em função da ligação de hidrogênio entre as espécies ceto enólicas.
A absorção no infravermelho de metal acetilacetonatos foi extensivamente pesquisada por
LECOMTE
[3]
e MORGAN
[4]
, onde eles observaram uma banda de absorção forte na região de 1562
cm
-1
em uma série de acetilacetonatos. Esta banda foi atribuída a uma absorção característica do grupo
carbonil, devido à ressonância entre C – O – M e C = O … M. Em todos os quelatos havia uma
segunda banda próxima de 1515 cm
-1
, que é atribuída à ligação C = C. Estas atribuições foram
confirmadas por BELLAMY e BRANCH
[5]
, que estudaram vários quelatos metálicos com diferentes
dicetonatos. As freqüências observadas encontram-se entre as faixas de 1608 – 1525 cm
-1
e 1390 –
1309 cm
-1
. Um deslocamento da banda carbonil foi observado por LECOMTE
[3]
. Neste delocamento,
as bandas de absorção em torno de 1600 cm
-1
são deslocadas para as regiões de 1560 cm
-1
e 1515 cm
-1
,
atribuídas às bandas do grupo carbonil e C = C, respectivamente.
BELLAMMY e BRANCH
[5]
tentaram correlacionar as posições da banda do grupo carbonil
com a estabilidade dos quelatos, não havendo, portanto, uma relação definitiva concordante com os
deslocamentos propostos.
Investigações dos espectros de absorção no infravermelho de outros quelatos do tipo 1,3
dicetonatos são mais escassos do que de quelatos do tipo 1,3 acetilacetonatos. Estudos experimentais
foram relatados para quelatos de cobre com os ligantes: tenoiltrifluoroacetona, benzoilacetona,
dibenzoilmetano, trifluoroacetilacetona e hexafluoroacetilacetona. Poucos estudos têm sido feitos sobre
espectros de infravermelho de 1,3 dicetonatos, incluindo acetilacetona, dibenzoilacetona e derivados de
fluoro-1, 3-dicetonatos.
Informações exatas sobre a origem das bandas dos compostos metálicos coordenados são
relativamente escassas e as atribuições são feitas qualitativamente.
A maioria dos espectros na região do infravermelho dos β-dicetonatos fluorados apresenta uma
banda fraca e larga na região de 2800 – 2200 cm
-1
. Em alguns casos, estas bandas deslocam-se para
regiões de altas freqüências e sobrepõem as bandas ν C – H (2900 – 3000 cm
-1
), sendo, portanto,
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
74
atribuída ao grupo hidroxil quelato do β-dicetonato (C = O … H – O), indicando a presença da ligação
de hidrogênio intramolecular nestes β-dicetonatos.
Os β-dicetonatos, normalmente, existem como misturas das formas tautoméricas cetônicas e
enólicas. No entanto, a forma enólica da cetona conjugada não apresenta absorção e em seu lugar
aparece uma banda larga na região de 1640 – 1580 cm
-1
mais intensa do que a absorção normal de
carbonilas pertencentes à forma enólica da cetona não conjugada. Essa absorção intensa e o seu
deslocamento provêm da formação da ligação de hidrogênio intramolecular que é estabilizada por
ressonância.
É interessante observar que não existem bandas de absorção por volta de 1725 – 1709 cm
-1
,
região característica da banda carbonil na forma ceto, evidenciando a ausência da forma cetônica e
confirmando a presença da forma enólica.
A banda tiofeno do HTTA em 1587 cm
-1
referente ao anel aromático apresenta-se em todos os
quelatos. É interessante notar que os compostos de β-dicetonatos de cobre apresentam bandas de
absorção do grupo carbonil nas regiões de 1508 cm
-1
e 1570 cm
-1
. No entanto, nos quelatos de terras
raras é observado apenas uma banda de absorção do tiofeno entre 1510 cm
-1
e 1515 cm
-1
.
Os modos de estiramento νs CF
3
no HTTA livre encontram-se na faixa de 1202 – 1175 cm
-1
,
entretanto, nos quelatos deslocam-se para a região entre 1307 cm
-1
e 1175 cm
-1
. Os modos de
estiramento νas CF
3
apresentam absorção intensa em torno de 1112 cm
-1
no HTTA livre, porém, nos
quelatos encontram-se na região de 1147 – 1137 cm
-1
.
A banda referente ao modo vibracional C – F mostra uma absorção em 1605 cm
-1
para o
HTTA livre, enquanto que para os quelatos de terras raras há um pequeno deslocamento para região de
baixa energia de aproximadamente 5 cm
-1
(1065 – 1060 cm
-1
).
As principais alterações observadas entre o HTTA livre e os quelatos de terras raras vêm dadas
por: desaparecimento da banda de absorção O – H …O; deslocamento da ν C – H (anel hidrogênio
quelato) para altas freqüências; aumento da perturbação parcial do caráter duplo e um deslocamento da
densidade eletrônica em direção ao metal fortalecendo a estrutura coordenada.
Já o grupo NO
3
-
, presente nas moléculas estudadas, pode atuar como ligante monodentado ou
bidentado ao íon metálico, ou ainda como grupo iônico não coordenado
[3,4]
. O tipo de grupo nitrato
presente nos quelatos é geralmente investigado considerando a combinação das bandas (ν1 + ν4), que
aparece na faixa espectral de 1700-1800 cm
-1
e as bandas largas em torno de 1300-1500 cm
-1
.
No primeiro caso o parâmetro de deslocamento (∆ν) é igual a ~30 cm
-1
indicando o modo de
coordenação do nitrato ser bidentado. Estes dados espectrais são reforçados pela presença de duas
bandas em torno de 1207 e 1139 cm
-1
atribuídas ao grupamento NO
3
-
apresentando simetria C2v
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
75
coordenado ao íon Ln
3+
no caso do complexo com TTA. Para os complexos com ACAC estas bandas
desapareceram.
Na TAB. 5.3 estão atribuídas as freqüências características dos estiramentos observados nos
espectros de absorção na região do infravermelho do quelato precursor, Eu(TTA)
2
⋅(NO
3
).(H
2
O)
2
,
Eu(ACAC)
2⋅
(NO
3
).(H
2
O)
2
Tb(ACAC)
2
⋅(NO
3
).(H
2
O)
2
. Nas FIG. 5.2 a 5.4 apresentam-se os espectros
de infravermelho destes quelatos com resolução em cm
-1
.
5.1.2.2.2 Supermoléculas
Quanto aos espectros de infravermelho, os compostos apresentam deslocamentos das bandas
de estiramento do anel para região de maior energia, aproximadamente 5 cm
-1
, e deslocamento das
bandas de deformação do anel para regiões de menor energia.
Os compostos com o ligante para-terc-butilcalix[8]areno têm as bandas atribuídas ao
estiramento ν C – O e apresentam-se desdobradas ou em regiões de mais baixa energia. As bandas
atribuídas ao estiramento C = O e C = C apresentam-se intensificadas devido à sobreposição com as
bandas ν C – F do HTTA. Na FIG. 5.3 apresentam-se os espectros de infravermelho das
supermoléculas.
Bandas de estiramento de grupamentos O-H apareceram na região de 3400 cm
-1
para as
supermoléculas. Os estiramentos ν C=O do calixareno que apareceu em 1760 cm
-1
apresentam-se
deslocados para região de [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato calix[8]areno (1763 cm
-1
);
[Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato calix[8]areno (1763 cm
-1
) e [Tb(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetato calix[8]areno (1762 cm
-1
) nos complexos.
As bandas de nitrato ν1 e ν4 que aparecem nos quelatos em TAB. 5.3 são deslocadas ou
permanecem nas supermoléculas em/para a região conforme TAB. 5.4. O parâmetro de deslocamento
∆ν é igual (ou continua igual) a ~30 cm
-1
indicando que o modo de coordenação continua bidentado.
Estes dados são reforçados pela presença de duas bandas em torno de 1218 a 1175 cm
-1
atribuídas ao
grupo NO
3
-
que apresenta simetria C2v quando coordenado ao íon Tb
3+
e Eu
3+
.
Estas bandas foramobservadas apenas para as supermoléculas e podem estar sobrepostas com
bandas de νsCF3 no caso da supermolécula de TTA e ν (C-O) para todas as supermoléculas.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
76
TABELA 5.3. Dados espectrais dos quelatos precursores na região do infravermelho.
Quelatos precursores (cm
-1
)
Atribuições Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
ν (C = O) +
(C = O)
1791
1719
---- 1762
ν (C = O) +
(C = C)
1678
1637
1638 1637
ν
1
NO
3
-
ν
2
ν
3
ν
4
1544
1384
1358
1310
1568
1385
1361
1315
1560
1383
1364
1310
ν (O - H)
3373 3198 3398
ν (C - O)
1139
1087
1038 1038
ν C – F
855 926 825
ν
ass.
CF
3
748
725
688
---- ----
ν
s
CF
3
1205
1169
1139
----- ----
TABELA 5.4. Dados espectrais das supermoléculas na região do infravermelho.
Supermoléculas (cm
-1
)
Atribuições [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂
⊂⊂
⊂ acetato calix[8]areno
[Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂
⊂⊂
⊂ acetato calix[8]areno
[Tb(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂
⊂⊂
⊂ acetato calix[8]areno
ν (C = O) +
(C = O)
1709
1763
1763 1762
1710
ν (C = O) +
(C = C)
1681
1634 1633
ν
1
NO
3
-
ν
2
ν
3
ν
4
1542
1384
1368
1309
1556
1384
1370
1333
1558
1384
1369
1331
ν (O - H)
3410 3396 3405
ν (C - O)
1148
1110
1062
1043
1110
1042
1110
1043
ν C – F
950 ---- ----
ν
ass.
CF
3
836
819
797
---- ----
ν
s
CF
3
929
899
877
---- ----
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
77
4000 3000 2000 1000 0
65
70
75
80
85
90
95
100
105
Eu(TTA)
2
.(NO
3
).(H
2
O)
2
[Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
octaacetato calix[8]areno
Transmitância (%)
Numero de onda (cm
-1
)
FIGURA 5.2. Espectros de absorção na região do infravermelho do quelato precursor:
Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
e da supermolécula: [Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato
calix[8]areno.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
100
102
Eu(AC AC)
2
.(N O
3
).(H
2
O)
2
[Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
c calix[8]areno
Transmitância (%)
Num ero de onda (cm
-1
)
FIGURA 5.3. Espectros de absorção na região do infravermelho do quelato precursor:
Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
e da supermolécula: [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato
calix[8]areno.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
78
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Transmitância
Num ero de onda (cm
-1
)
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
[Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
c calix[8]areno
FIGURA 5.4. Espectros de absorção na região do infravermelho do quelato precursor:
Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
e da supermolécula [Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato
calix[8]areno.
5.1.3 Caracterização por análise térmica
5.1.3.1 Decomposição térmica dos quelatos precursores
A FIG. 5.5 apresenta as curvas TGA e DTGA para os quelatos precursores estudados. As
curvas foram registradas no intervalo de 0 a 1000°C. Na TAB. 5.5 estão listados os eventos observados
para os quelatos precursores.
Para o composto [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
, (FIG. 5.5 a) observaram-se 5 eventos de perda de
massas onde os 2 primeiros estão relacionados a perda de água de hidratação e coordenação ligadas de
várias formas. Esta perda de massa dá-se no intervalo de 0 a 200°C e equivale a 9,5% de massa inicial.
Os demais picos entre 200-600°C são referentes à decomposição térmica fracionada dos ligantes β-
dicetonas e nitrato.
As inflexões observadas nas curvas de decomposição térmica TGA para todos os quelatos no
intervalo de temperatura de 50 a 600ºC são evidenciadas na curva DTGA e concordam com
comportamentos exotérmicos para os eventos relacionados à decomposição dos quelatos.
Para o composto [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)· (H
2
O)
2
]
2
, (FIG. 5.5 b) observaram-se 6 eventos de perda
de massas onde os 2 primeiros estão relacionados a perda de água de hidratação e coordenação ligadas
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
79
de várias formas. Esta perda de massa dá-se no intervalo de 0 a 200°C e equivale a 9,5% de massa
inicial. Os demais picos entre 200-600°C são referentes à decomposição térmica fracionada dos ligantes
β-dicetonas nitrato.
As inflexões observadas nas curvas de decomposição térmica TGA para todos os quelatos no
intervalo de temperatura de 50 a 600ºC são evidenciadas na curva DTGA e concordam com
comportamentos exotérmicos para os eventos relacionados à decomposição dos quelatos.
Para o composto [Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
, (FIG. 5.5 c) observaram-se 7 eventos de perda
de massas onde os 2 primeiros estão relacionados a perda de água de hidratação e coordenação ligadas
de várias formas. Esta perda de massa dá-se no intervalo de 0 a 200°C e equivale a 9,5% de massa
inicial. Os demais picos entre 200-600°C são referentes à decomposição térmica fracionada dos ligantes
β-dicetonas e nitrato.
As inflexões observadas nas curvas de decomposição térmica TGA para todos os quelatos no
intervalo de temperatura de 50 a 600ºC são evidenciadas na curva DTGA e concordam com
comportamentos exotérmicos para os eventos relacionados à decomposição dos quelatos.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100 200 300 400 500 600 700 800 900
20
40
60
80
100
Temperatura/°C
DTG/%/min
TG/%
min
°C
(a) [Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100 200 300 400 500 600 700 800 900
30
40
50
60
70
80
90
100
110
°C
min
Tem peratura/°C
DTG/%/m in
TG/%
(b) [Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
(c) Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
FIGURA 5.5. Curvas TGA e DTGA dos quelatos precursores: (a)
[Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
, (b) [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
e (c)
[Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
, sob atmosfera de nitrogênio com vazão 50 mL/minuto e
razão de aquecimento 10°C min
-1
.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
81
TABELA 5.5. Dados de decomposição térmica dos quelatos precursores.
5.1.3.2 Decomposição térmica das supermoléculas
A FIG. 5.6 apresentam as curvas TG e DTG para as supermoléculas estudadas. As curvas
foram registradas no intervalo de 0 a 1000°C. Na TAB. 5.6 estão listados os eventos observados para as
supermoléculas.
Para o composto [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ octaacetato calix[8]areno, observaram-se 5
eventos principais de perda de massas onde os 2 primeiros estão relacionados a perda de água de
hidratação e coordenação ligadas de várias formas. Esta perda de massa dá-se no intervalo de 0 a 200°C
e equivale a 9,5% de massa inicial. Os demais picos entre 200-900°C são referentes à decomposição
térmica fracionada dos ligantes, TTA, nitrato e octaacetato calix[8]areno.
As inflexões observadas nas curvas TGA foram evidenciadas nas curvas DTGA, indicando
eventos exotérmicos na decomposição dos materiais. Na Tabela 5.6 estão listados os eventos de perda
de massa registrados e observados na decomposição térmica das supermoléculas.
Para o composto [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ octaacetato calix[8]areno, observaram-se 5
eventos principais de perda de massas onde os 2 primeiros estão relacionados a perda de água de
hidratação e coordenação ligadas de várias formas. Esta perda de massa dá-se no intervalo de 0 a 250°C
e equivale a 9,5% de massa inicial. Os demais picos entre 200-700°C são referentes à decomposição
térmica fracionada dos ligantes, ACAC, nitrato e octaacetato calix[8]areno.
Quelatos precursores Temperatura (°C) Perda de massa (%)
[Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
45-84
85-243
243-335
335-448
448-971
1,9
7,6
13,9
18,5
35,6
[Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
33-172
172-335
335-434
434-970
18,6
7,5
24,5
25,4
[Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
50-165
165-337
337-431
431-959
10
19
24
11
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
82
As inflexões observadas nas curvas TGA foram evidenciadas nas curvas DTGA, indicando
eventos exotérmicos na decomposição dos materiais. Na Tabela 5.6 estão listados os eventos de perda
de massa registrados e observados na decomposição térmica das supermoléculas.
Para o composto [Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ octaacetato calix[8]areno, observaram-se 6
eventos principais de perda de massas onde os 2 primeiros estão relacionados a perda de água de
hidratação e coordenação ligadas de várias formas. Esta perda de massa dá-se no intervalo de 0 a 200°C
e equivale a 9,5% de massa inicial. Os demais picos entre 200-600°C são referentes à decomposição
térmica fracionada dos ligantes, ACAC, nitrato e octaacetato calix[8]areno.
As inflexões observadas nas curvas TGA foram evidenciadas nas curvas DTGA, indicando
eventos exotérmicos na decomposição dos materiais. Na Tabela 5.6 estão listados os eventos de perda
de massa registrados e observados na decomposição térmica das supermoléculas.
Tanto para os quelatos precursores quanto para as supermoléculas observam-se dois perfiz
distintos de decomposição térmica um referente aos derivados de TTA e umsegundo referente ao grupo
do ACAC.
Comparando-se as TGAs dos precursores com a sua respectiva supermoléculas para o TTA a
adição do ligante octaacetato calix[8]areno é evidenciada pela presença de dois picos entre 400 e 600ºC
que não foi registrado no quelato precursor. Já para os derivados da β-dicetona ACAC, nota-se a
supressão do último pico observado nos quelatos precursores, depois de 600ºC, para as supermoléculas.
(a) [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato calix[8]areno
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
83
(b) [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato calix[8]areno
(c) [Tb(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato calix[8]areno
FIGURA 5.6. Curvas TGA e DTGA das supermoléculas: (a) [Eu(TTA)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetato calix[8]areno, (b) [Eu(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato calix[8]areno e (c)
[Tb(ACAC)
2
(NO
3
)·(H
2
O)
2
]
2
⊂acetato calix[8]areno sob atmosfera de nitrogênio com vazão
50 mL/minuto e razão de aquecimento 10°C min
-1
.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
84
TABELA 5.6. Dados de decomposição térmica das supermoléculas.
5.2 Microscopia eletrônica de varredura (MEV), do ligante, dos quelatos precursores
e das supermoléculas
Na FIG. 5.7 apresentam-se as micrografias do ligante e dos quelatos percusores e na FIG. 5.8
apresentam-se as micrografias das supermoléculas estudadas.
O octaacetato calix[8]areno (FIG. 5.7 a) é um material heterogêneo com tamanho menor que
20µm na sua maioria. Ele tem aparência cristalina e está empacotado na forma de paralelepípedos
aglomerados. Na FIG. 5.7: b, c e d, apresentam-se as micrografias dos quelatos precursores mostrando a
higroscopicidade destes materiais. Os cristais para todos os quelatos apresentam-se agregados, com
heterogeneidade de tamanho e formas.
Já as supermoléculas têm tamanho heterogêneo e apresentam formas lamelares observando-se
um aglomerado de placas e higroscopicidade no caso da supermolécula de Tb
3+
. Na FIG. 5.8 g,
observa-se a higroscopicidade acentuada do material em questão.
Como se pretende usar os sistemas como marcadores ópticos e FIA, pois estes são
luminescentes e têm grande estabilidade, este ensaio estende a possibilidade de no futuro fazer um
monitoramento de síntese, avaliando características morfológicas como tamanho de partículas,
homogeneidade e forma cristalina.
Supermolécula Temperatura (°C) Perda de massa (%)
[Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetato calix[8]areno
45-84
85-243
243-335
335-448
448-971
1,9
7,5
13,9
18,4
35,6
[Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetato calix[8]areno
33-172
172-335
335-434
434-970
18,6
7,5
24,5
25,5
[Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetato calix[8]areno
50-165
165-337
337-431
431-959
10
18,9
24,5
10,9
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
85
(a) Acetato Calix[8]areno (b) Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
(c) Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
(d) Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
FIGURA 5.7. Micrografias do (a) Acetato Calix[8]areno e (b,c e d) dos quelatos
precursores.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
86
(e)
[Eu(TTA)
2
·(NO
3
). (H
2
O)
2
]
2
⊂acetatocalix[8]areno
(f)
[Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂acetatocalix[8]areno
(g)
[Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).
(H
2
O)
2
]
2
⊂acetatocalix[8]areno
FIGURA 5.8. Micrografias das supermoléculas (e, f e g).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
87
5.3 Estudos fotoluminescentes
5.3.1 Estudo fotoluminescente dos complexos de Eu
3+
Os compostos contendo o íon Eu
3+
(configuração [Xe]4f
6
) têm sido extensivamente estudados
por apresentarem alta luminescência monocromática de cor vermelha. Além disso, a partir de seus
espectros de emissão podem-se obter informações sobre o desdobramento do campo ligante, processos
de transferência de energia e eficiência quântica do estado emissor. Os espectros exibidos pelos
complexos de Eu
3+
apresentam, principalmente, bandas oriundas das transições intraconfiguracionais
5
D
0
→
7
F
J
(onde J = 0, 1, 2, 3, 4, 5 e 6), sendo que as transições
5
D
0
→
7
F
5
e
5
D
0
→
7
F
6
apresentam
intensidade muito baixa e dificilmente são observadas nos espectros dos compostos de coordenação.
Como pode ser notado, o principal nível emissor,
5
D
0
, é não degenerado e não se desdobra em qualquer
simetria em torno do íon metálico
[6]
, ao contrário, por exemplo, do estado emissor do íon Tb
3+
(
5
D
4
)
que tem uma degenerescência máxima igual a nove. Portanto, o número máximo de bandas resultantes
de uma transição
5
D
0
→
7
F
J
é dado pela regra de (2J+1)-componentes. O número de bandas associado a
cada transição depende da simetria pontual ao redor do íon TR
3+
e pode ser facilmente determinada
usando a teoria de grupos
[7]
.
Quando um espectro apresenta número de picos maior do que da regra (2J+1)-componentes
isto evidencia ou a presença de mais de um sítio de simetria para o íon metálico ou que o composto está
impuro, por exemplo, em sistemas dinucleares sem centro de inversão, ou mistura de isômeros, ou
ainda o aparecimento de transições vibrônicas devido à interação dos níveis eletrônicos e estados de
densidade fônons. Este último fenômeno resulta na presença de “bandas satélites” e é observado
principalmente nas transições
5
D
0
→
7
F
2
, considerando que o nível
7
F
2
encontra-se na região espectral
correspondente as freqüências de estiramentos ν(C=O), ν(C=C) e ν(N=O) presentes nos ligantes
orgânicos.
As transições
5
D
0
→
7
F
0,3,5
são proibidas pelas regras de seleção de dipolo-elétrico forçado e
dipolo-magnético. No entanto, a primeira regra pode ser relaxada pelo campo ligante conduzindo aos
efeitos de misturas dos J’s e, conseqüentemente, apesar de pequeno, existe um momento de transição
diferente de zero. A intensidade da transição
5
D
0
→
7
F
0
tem sido caracterizada como sendo,
principalmente, devido à mistura do estado
7
F
2
dentro do estado
7
F
0
, e essa mistura é expressa em
termos do parâmetro R
02
, definido como a razão entre as intensidades das bandas oriundas das
transições
5
D
0
→
7
F
0
e
5
D
0
→
7
F
2
. Por outro lado, a transição
5
D
0
→
7
F
1
é permitida somente por dipolo-
magnético e sua intensidade é praticamente insensível ao ambiente químico nas vizinhanças do íon
Eu
3+
, por conseguinte, essa transição tem sido tomada como uma referência interna
[8]
.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
88
As transições
5
D
0
→
7
F
2,4
são permitidas por dipolo-elétrico forçado, sendo que a transição
5
D
0
→
7
F
2
(~612 nm), hipersensível ao ambiente químico ao redor do íon central, é geralmente
dominante em compostos não-centrossimétricos. Estas transições fornecem informações se grupo o
pontual em torno do íon Eu
3+
apresenta centro de inversão, considerando que em compostos
centrossimétricos as transições
5
D
0
→
7
F
2,4
são estritamente proibidas por mecanismo de dipolo elétrico.
Uma vez que as bandas de emissão do íon Eu
3+
na região do visível são de fácil interpretação,
devido a estrutura dos seus níveis de energia, este íon tem sido utilizado como sonda espectroscópica na
obtenção de valiosas informações em sistemas bioinorgânicos, tais como: i) a determinação do número
de ambientes químicos ao redor do íon Eu
3+
através do número de bandas relativo à transição
5
D
0
→
7
F
0
;
ii) Constante de ligação dos íons biomolécula-Eu
3+
, determinada por curvas de titulação e iii) distância
doador-receptor (R), normalmente assumindo o mecanismo de acoplamento dipolo-dipolo fraco
[9]
.
Também são observadas bandas vibrônicas fracas com magnitude de aproximadamente 1%,
menos intensas do que as atribuídas às transições zero-fônon.
Nesse trabalho os espectros de luminescência foram registrados à temperatura ambiente e do
nitrogênio líquido, apresentando características espectrais semelhantes, exceto quanto à resolução dos
perfis das transições, que a baixa temperatura mostram-se mais definidos, facilitando as suas
atribuições.
5.3.1.1 Nitrato de európio
Na FIG. 5.9 têm-se os espectros de exitação (a) e emissão (b) do material de partida, o nitrato
de európio. O espectro de excitação apresenta bandas atribuidas as transições intraconfiguracionais 4f-4f
do íon Eu
3+
317 nm (
7
F
0
→
5
H
3
), 350nm (
7
F
0
→
5
L
10
), 357,8 nm (
7
F
0
→
5
L
9
), 361,4 (
7
F
0
→
5
D
4
), 366,3
(
7
F
0
→
5
L
8
), 375nm (
7
F
0
→
5
G
3
), 380,5 (
7
F
0
→
5
G
2
), 385,4 (
7
F
0
→
5
L
7
), 394,9 (
7
F
0
→
5
L
6
), 416,8 (
7
F
0
→
5
D
3
),
472,7(
7
F
0
→
5
D
2
), 524,2(
7
F
0
→
5
D
1
) e 578,5(
7
F
0
→
5
D
0
). Os espectros de emissão foram registrados no
intervalo de 560 a 800 nm, a temperatura ambiente e 77 K. Estes espectros exibem bandas finas
atribuídas às transições
5
D
0
→
7
F
J
(onde J = 0, 1, 2, 3, 4), sendo a transição hipersensível
5
D
0
→
7
F
2
a mais
intensa FIG. 5.9 b.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
89
300 400 500
7
F
0
5
D
0
7
F
0
5
H
3
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
Eu(NO
3
)
3
.2H
2
O a 300K
Eu(NO
3
)
3
.2H
2
O a 77K
600 650 700
5
D
0
7
F
4
5
D
0
7
F
2
5
D
0
7
F
01
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
Eu(NO
3
)
3
.2H
2
O a 300K
Eu(NO
3
)
3
.2H
2
O a 77K
5
D
0
7
F
0
(a) (b)
FIGURA 5.9. Espectros de excitação (a) e emissão (b) dos nitratos de Eu
3+
a temperatura
ambiente (300K) e a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Excitação monitorada na
5
D
0
→
7
F
2
(λ
exc
= 612nm) e emissão monitorada em 394nm.
5.3.1.2 Fotoluminescência das supermoléculas de β-dicetonados de európio e seus
quelatos precussores.
5.3.1.2.1 Espectros de Excitação
Os estudos fotoluminescentes das supermoléculas de β-dicetonados de európio
foram feitos com base nos espectros de excitação e emissão registrados a temperatura
ambiente (~300 K) e a 77 K. Os espectros de excitação foram registrados no intervalo de
250 a 590 nm, com emissão monitorada na transição hipersensível
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(~612 nm),
Enquanto que os espectros de emissão foram obtidos com excitação no íon Eu
3+
(~394
nm) e via banda do ligante (~350 nm) no intervalo de 420 a 720 nm, correspondente às
transições intraconfiguracionais
5
D
J
→
→→
→
7
F
0-4
. É importante salientar, que não houve
diferenças significativas entre os espectros registrados a 300 e 77 K. No entanto, os
espectros registrados a 77 K são mais resolvidos, devido ao menor acoplamento vibrônico,
o que facilita uma melhor interpretação dos dados espectroscópicos, como é ilustrado
neste trabalho FIG. 5.10-5.17.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
90
As FIG. 5.10 a 5.13 mostram os espectros de excitação das supermoléculas de TTA e ACAC e
seus quelatos precussores. È observado que na região de 250 a 420 nm, os espectros apresentam
bandas largas sobrepostas as transições 4f-4f com máximos em torno de ~350nm associadas à
transição permitida S→S
0
pertencente aos ligantes TTA e ACAC. As bandas finas oriundas das
transições intraconfiguracionais 4f
6
7
F
0
→
5
G
6
,
5
H
4
,
5
L
6
,
5
D
2
e
5
D
1
apresentam-se sobrepostas com as
bandas largas dos ligantes são atribuídas as transições do íon Eu
3+
. De um modo geral, é observado
uma mudança significativa entre os espectros de excitação dos complexos hidratados e aqueles dos
complexos contendo calixarenos. As diferenças estão, provavelmente, associadas a pequenas
mudanças nos níveis de energia das β-dicetonas TTA e ACAC, devido a distorções causadas pelos
ligantes calixarenos e, os quais são maiores do que a molécula de água.
É observado que os espectros de excitação das supermoléculas com TTA apresentam bandas
de maior intensidade na região de absorção do ligante TTA quando comparadas com aquelas das
transições
7
F
0
→
5
D
J
do íon Eu
3+
, evidenciando o grande potencial dos ligantes TTA em atuar como
“antena” no processo de transferência de energia Ligante-Eu
3+
.
300 400 500 600
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
Eu(TTA)
2
(N
O3
).(H
2
O)
2
; 300K
300 400 500
Intensidade(u.a.)
Comprimento de onda (nm)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
; 77K
(a) (b)
FIGURA 5.10. Espectros de excitação do quelato precursor: Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
91
300 400 500
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda(nm)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
octaacetatocalix[8]areno; 300K
300 400 500 600
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
octaacetatocalix[8]areno; 77K
(a) (b)
FIGURA 5.11. Espectros de excitação da supermolécula: [Eu(TTA)
2
(NO
3
).2H
2
O]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm).
300 400 500
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
; 300K
300 400 500
Eu(ACAC)
2
.(H
2
O)
2
; 77K
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
(a) (b)
FIGURA 5.12. Espectros de excitação do quelato precursor: Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
, (a)
temperatura ambiente (300K) e
(b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
92
300 400 500 600
Comprimento de onda (nm)
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
octaacetatocalix[8]areno; 300K
Intensidade (u.a.)
300 400 500
Eu(A C AC )
2
(N O
3
).(H
2
O )
2
octaac e tatocalix[8]aren o; 77k
Com prim en to de on da (nm )
Intensidade (u.a.)
(a) (b)
FIGURA 5.13. Espectros de excitação da supermolécula: [Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm).
5.3.1.2.2 Espectros de Emissão
Os espectros de emissão das supermoléculas de terras raras com TTA, ACAC e calixareno são
ilustrados nas FIG. 5.14 a 5.17. Eles foram registrados no intervalo de 420 a 720 nm, a temperatura
ambiente (300K) e do N
2
líquido (77 K) e com
λ
ex
monitorada em 310, 330, 350 e 394 nm, na transição
394 (
7
F
0
→
5
L
6
), do íon Eu
3+
. Estes espectros exibem bandas finas atribuídas às transições
5
D
0
→
7
F
J
(onde J = 0, 1, 2, 3, 4), sendo a transição hipersensível
5
D
0
→
7
F
2
a de intensidade predominante. As FIG.
5.14 a 5.15 (inseridas) também apresentam bandas finas na região espectral de 500 a 570 nm oriundas
das transições,
5
D
1
→
7
F
1
(~539 nm) e
5
D
1
→
7
F
2
(~561 nm), no entanto, essas bandas apresentam
intensidades muito baixas, sendo somente observadas com ampliação da escala espectral (figuras
inseridas). É importante frisar que os espectros de emissão dos complexos de Eu
3+
não apresentaram
bandas largas oriundas da fosforescência do TTA (FIG. 5.16) no intervalo espectral de 420-600 nm.
Esse resultado indica que os processos de transferência de energia do
estado tripleto desses ligantes para
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
93
os níveis excitados do európio são muito eficientes. Já para o espectro de supermolécula de ACAC as
bandas de fosforescencoia do ligante aparecem nesta região tornando a luz visualizada na emissão, de
cor azul. A presença da banda correspondente a transição
5
D
0
→
7
F
0
nos espectros de emissão dos
complexos e das supermoléculas de TTA e ACAC como um único pico (~ 580 nm), indica a existência
de somente um único sítio de simetria em torno do ambiente químico do íon Eu
3+.
Além disso, de
acordo com a regra de seleção por simetria, essa transição só é permitida quando o Eu
3+
está classificado
em uma dos grupos pontuais Cnv, Cn ou Cs.
[10]
. Adicionalmente, pode-se observar que as bandas
correspondentes à transição
5
D
0
→
7
F
2
estão desdobradas em no mínimo 3 componentes, indicando que
os possíveis grupos pontuais estão limitados `aqueles de simetria, C3v,C2v, C2, C1 ou Cs. Uma
característica marcante observada nos dados de luminescência destes compostos é que as transições
5
D
0
→
7
F
2
são altamente intensas para corroborando com o seu caráter hipersensível, indicativo da
ausência do centro de simetria. Também são observadas bandas vibrônicas fracas com magnitude de
aproximadamente 1%, menos intensas do que as atribuídas às transições zero-fônon. Os espectros de
luminescência foram registrados à temperatura ambiente e do nitrogênio líquido, apresentando
características espectrais semelhantes, exceto quanto à resolução dos perfis das transições, que a baixa
temperatura mostram-se mais definidos, facilitando a atribuição dos desdobramentos
5
D
0
→
7
F
J
. A
TAB. 5.7 lista as energias das transições
5
D
0
→
7
F
J
(J = 0, 1, 2, e 4) em cm
-1
observadas nas
supermoléculas e seus quelatos precursores .
FIGURA 5.14. Espectros de emissão do quelato precursor: Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
exc.
=394 e 320nm).
(a)
5 6 0 6 4 0 7 2 0
4 80 5 6 0
E u (T T A )
2
(N O
3
).(H
2
O )
2
;
λ
e x c
3 9 4 n m 3 0 0 K
E u (T T A )
2
(N O
3
).(H
2
O )
2
;
λ
e x c
3 2 0 n m 3 0 0 K
C o m p rim e n to d e o n d a (n m )
Intensidade (u.a.)
6 0 0 6 5 0 7 0 0
5 00 5 50
E u (T T A )
2
(N O
3
).( H
2
O )
2
; io n 7 7 K
E u (T T A )
2
(N O
3
).( H
2
O )
2
;
β −
d ic e to n a 7 7 K
C o m p r im e n to d e o n d a (n m )
Intensidade (u.a.)
(b)
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
94
6 0 0 6 5 0 7 0 0
5 0 0 5 5 0
E u ( T T A )
2
( N O
3
) .2 H
2
O c a c e t a t o c a l i x [ 8 ] a r e n o , li g a n t e ; 3 0 0 K
E u ( T T A )
2
( N O
3
) .2 H
2
O c a c e t a t o c a l i x [ 8 ] a r e n o ,
β
- d i c e t o n a ; 3 0 0 K
E u ( T T A )
2
( N O
3
) .2 H
2
O c a c e t a t o c a l i x [ 8 ] a r e n o , i o n ; 3 0 0 K
C o m p r i m e n t o d e o n d a ( n m )
Intensidade (u.a.)
6 0 0 6 6 0 7 2 0
4 80 5 4 0
E u ( T T A )
2
( N O
3
) .2 H
2
O c a ce ta to c a lix [ 8 ]a re n o ; li g a n te 7 7 K
E u ( T T A )
2
( N O
3
) .2 H
2
O c a ce ta to c a lix [ 8 ]a re n o ; io n 7 7 K
E u ( T T A )
2
( N O
3
) .2 H
2
O c a ce ta to c a lix [ 8 ]a re n o ;
β
- d ic e to n a 7 7 K
C o m p r i m e n to d e o n d a ( n m )
Intensidade (u.a.)
(a)
(b)
FIGURA 5.15. Espectros de emissão da supermolécula: [Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm).
5 6 0 6 4 0 7 2 0
4 80 5 6 0
E u (A C A C )
2
(N O
3
) .2 H
2
O , io n ; 3 0 0 K
E u (A C A C )
2
(N O
3
) .2 H
2
O ,
β
- d ic e to n a ; 3 0 0 K
Intensidade (u.a.)
C o m p rim e n t o d e o n d a ( n m )
5 6 0 6 4 0 7 2 0
48 0 5 60
E u(A C A C )
2
(N O
3
).2 H
2
O , io n ; 7 7 K
E u(A C A C )
2
(N O
3
).2 H
2
O ,
β
-d ic e to n a ; 7 7 K
Intensidade (u.a.)
C o m p rim e n to d e o n d a (n m )
(a) (b)
FIGURA 5.16. Espectros de emissão do quelato precursor: Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O. (a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
95
400 500 600 700
Eu(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
Ocacetatocalix[8]areno, ion; 300k
Eu(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
Ocacetatocalix[8]areno,
β
-dicetona; 300k
Eu(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
Ocacetatocalix[8]areno, ligante; 300k
Intensidade(u.a.)
Com primento de onda (nm)
400 500 600 700
Eu(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
Ocacetatocalix[8]areno, b-dicetona; 77k
Eu(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
Ocacetatocalix[8]areno, ligante; 77k
Eu(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
Ocacetatocalix[8]areno, ion; 77k
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
(a) (b)
FIGURA 5.17. Espectros de emissão da supermolécula: [Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
→→
→
7
F
2
(λ
emissão
=612nm).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
96
TABELA 5.7. Energia das transições
5
D
0
→
7
F
J
(J = 0, 1, 2 e 4) (em cm
-
1
) observadas nos quelatos
precursores e supermoléculas à temperatura do nitrogênio líquido (77K).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
97
5.3.2 Estudo fotoluminescente dos complexos de Tb
3+
O íon térbio trivalente tem a configuração eletrônica 4f
8
e contém os níveis Stark do
íon Eu
3+
(4f
6
), porém invertidos. Por exemplo, o nível fundamental é
7
F
6
e seu estado
emissor de menor energia é
5
D
4
, FIG. 9. Devido à grande degenerescência desses níveis,
ambos os espectros de excitação e emissão do íon Tb
3+
tendem a ser mais complicados de
identificação quando comparados aos do íon európio. Os íons Eu
3+
e Tb
3+
são os que
apresentam uma maior intensidade luminescente. O estudo das propriedades
espectroscópicas dos compostos derivados do íon Tb
3+
, do ponto de vista teórico tem
atraído uma atenção modesta quando comparado com o íon Eu
3+
. Isso provavelmente se
deve ao fato de que o principal nível emissor do íon Eu
3+
(
5
D
0
) é não degenerado
(momento angular total J=0), o que leva a espectros de emissão mais fáceis de serem
interpretados. A alta degenerescência dos níveis emissores do íon Tb
3+
torna difícil a
interpretação dos seus espectros de emissão, como também de absorção e excitação
[9]
.
FIGURA 5.18. Diagrama de nível de energia para o íon Tb
3+
. Somente alguns níveis são
apresentados.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
98
As FIGs. 5.19 e 5.20 apresentam os espectros de excitação dos compostos de Tb
3+
,
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
e [Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂octaacetatocalix[8]areno com
emissão monitorada em 546 nm. Observa-se uma banda larga na região de 275 a 410 nm,
com máximo ao redor de 300 nm que pode ser atribuída à banda de transferência de carga
O→Tb. Por outro lado, as linhas finas em overlap com essa banda são atribuídas às
transições intraconfiguracionais f-f características do íon Tb
3+
.
O intervalo de energia entre os níveis
7
F
0
e o
5
D
4
e
5
D
3
(14000 e 20000 cm
-1
,
respectivamente) coloca quase todas as transições
5
D
3,4
→
7
F
0-6
na região visível do espectro
(com exceção da transição
5
D
3
→
7
F
6
situada na região do UV próximo). Todas transições
são relativamente fortes, em contraste com as transições
5
D
J
→
7
F
5-6
do íon Eu
3+
que
geralmente são muito fracas e situadas na região do infravermelho
[7,8,9]
.
A FIG. 5.20 apresenta o espectro de emissão do Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
com
excitação monitorada no íon Tb
3+
(379 nm), apresentando transições
5
D
4
→
7
F
J’
(J’= 0-6) no
intervalo entre 480 e 720 nm (TAB. 5.8) e na FIG. 5.21 tem-se o espectro da
supermolécula na mesma região .
A relaxação não-radiativa entre estados eletrônicos dos íons TR
3+
em sólidos ocorre
geralmente por emissão multi-fóton ou por processo de relaxação cruzada. O último
envolve a interação entre um íon ativador excitado e um (ou mais) íons do estado
fundamental vizinhos que tenha transições aproximadamente ressonantes com o intervalo
através do qual a relaxação poderia ocorrer. O fenômeno de relaxação cruzada tem sido
usado para explicar o “self-quenching” da emissão do íon Tb
3+
,
5
D
3
→
7
F
J
, em sistemas
concentrados com íons térbio. Em baixas concentrações do íon Tb
3+
(≤ 0,1%) o decaimento
do estado
5
D
3
é principalmente radiativo, resultando em uma emissão predominantemente
azul. Conforme a concentração do íon Tb
3+
aumenta, o decaimento não-radiativo do estado
5
D
3
para o estado
5
D
4
via processos de relaxação cruzada se torna mais provável, dando
surgimento a uma forte emissão verde
[11,12]
.
A ocorrência de relaxação cruzada é explicada pelo fato de existir um grande
número de transições entre os componentes do campo cristalino do estado fundamental
7
F
6
do íon Tb
3+
e os estados
7
F
1
e
7
F
0
, que são quase ressonantes com a transição
5
D
3
→
5
D
4
.
Vale salientar que também para a supermolécula de Tb
3+
bandas da fosforescência do
ligante tornam a emissão deste composto azul corroborando com os dados do íon Eu
3+
.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
99
2 7 0 3 6 0 4 5 0
5
L
9
5
L
10
5
L
8
5
D
4
5
G
6
T b ( A C A C )
2
( N O
3
) . 2 H
2
O ; 3 0 0 K
C o m p r im e n to d e o n d a ( n m )
Intensidade (u.a.)
5
L
6
2 7 0 3 6 0 4 50
T b (A C A C )
2
(N O
3
).2 H
2
O ; 7 7 K
C o m prim en to d e o n d a (n m )
Intensidade (u.a.)
(a) (b)
FIGURA 5.19. Espectros de excitação do quelato precursor: Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
emissão
=546 nm).
2 7 0 3 6 0 4 5 0
T b (A C A C )
2
(N O
3
).2 H
2
O c a c e ta to c a lix [8 ]a re n o ; 3 0 0K
C o m p rim e n to d e o n d a (n m )
Intensidade (u.a.)
3 0 0 4 0 0 5 0 0
T b ( A C A C )
2
(N O
3
).2 H
2
O ca c a t a to c a lix [8 ]a r e n o ; 7 7 K
C o m p r im e n to d e o n d a ( n m )
Intensidade (u.a.)
(a) (b)
FIGURA 5.20. Espectros de excitação da supermolécul: [Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]⊂
octaacetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do
nitrogênio líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
emissão
=546 nm).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
100
450 540 630
5
D
4
7
F
1
5
D
4
7
F
2
5
D
4
7
F
3
5
D
4
7
F
4
5
D
4
7
F
5
5
D
3
7
F
0,1
Tb(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
O, ion; 300K
Tb(ACAC)
2
(
NO
3
)
.2H
2
O, b-dicetona; 300K
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
500 600 700
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O, ion; 77K
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O, b-dicetona; 77K
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
(a) (b)
FIGURA 5.21. Espectros de emissão do quelato precursor: Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
(a)
temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio líquido (77K). Emissão
monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
ex
= 546 nm).
4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0
T b (A C A C )
2
(
N O
3
)
.2 H
2
O caceta to ca li[8 ]a ren o , b
-d ice to n a; 3 0 0 K
T b(A C A C )
2
(
N O
3
)
.2 H
2
O caceta to ca li[8 ]a ren o , io n; 3 0 0 K
C o m p rim e n t o d e o n d a ( n m )
Intensidade (u.a.)
4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0
T b (A C A C )
2
(N O
3
). 2 H
2
O c a c eta to c a li[8 ]a re n o , io n ; 7 7 K
T b (A C A C )
2
(N O
3
).2 H
2
O c a c eta to c a li [ 8 ] a r e n o , b -d ic e to n a ; 7 7 K
T b (A C A C )
2
(N O
3
).2 H
2
O c a c eta to c a li [ 8 ] a r e n o , lig a n te ; 7 7K
Intensidade (u.a.)
C o m p rim e n to d e o n d a ( n m )
(a) (b)
FIGURA 5.22. Espectros de emissão da supermolécula: [Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂
acetatocalix[8]areno (a) temperatura ambiente (300K) e (b) a temperatura do nitrogênio
líquido (77K). Emissão monitorada em
5
D
0
→
7
F
2
(λ
emissão
=546 nm).
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
101
TABELA 5.8. Energias de transição dos níveis
5
D
3,4
→
7
F
J’
(J’ =0-6) (em cm
-1
) observados
no espectro de emissão do quelato precursor Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
a 77 K.
Transição Energia (cm
-
1) Transição Energia (cm
-
1)
5
D
3
→
7
F
0, 1
20433
5
D
4
→
7
F
4
17215
5
D
4
→
7
F
6
20383 17197
20345 17144
20149 17057
5
D
4
→
7
F
5
18423
17039
18403
5
D
4
→
7
F
3
16961
18362 16943
18302 16866
18272 16832
18232
18172
5.3.3 Tempo de vida luminescente das supermoléculas de Eu
3+
e Tb
3+
Para determinar os valores de tempo de vida para os compostos de Eu
3+
estudados foram
registradas as curvas de decaimento à temperatura de 300K com emissão monitorada em 612nm e
excitação na transição 394nm (
7
F
0
→
→→
→
5
L
6
), do íon Eu
3+
. Estas curvas são apresentadas na FIG. 5.23 e
ajustam-se a uma exponencial simples, sugerindo que não há outro canal de despopulação para o nível
emissor
5
D
0
. Os tempos de vida maiores do nível
5
D
0
nos compostos de β-dicetonatos dihidratados
estão associados aos canais de desativação não radiativa em função do acoplamento vibrônico com as
vibrações das moléculas de água (osciladores OH) associadas com as moléculas de calixarenos
[13]
nas
supermoléculas. Este fato está associado à despopulação do nível emissor através do acoplamento
vibrônico das moléculas de H
2
O e C-C e N-O.
Já para se determinar os valores de tempo de vida para os compostos de Tb
3+
foram registradas
as curvas de decaimento do nível emissor
5
D
4
à temperatura de 300K com emissão monitorada em 612
nm e excitação na transição 397 nm (
7
F
6
→
5
D
4
), do íon Tb
3+
. Os dados concordam com os obtidos para
o európio, onde os quelatos precursores possuem tempo de vida maiores que o da supermolécula. Estes
dados encontram-se resumidos na TAB. 5.9 e FIG. 5.23.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
102
FIGURA 5.23. Curva de decaimento para os quelatos precursores e as supermoléculas de
Eu
3+
e Tb
3+
.
0 2 4 6 8 10
-2000
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Model: ExpDec1
Chi^2 = 2238.18152
R^2 = 0.99872
y0 0 ±0
A1 17560.22355 ±46.83745
t1 0.16766 ±0.00053
Intensidade (u.a.)
Tempo (ms)
0 5 10 15 20
0
500
1000
1500
2000
2500
Model: ExpDec1
Chi^2 = 216.95355
R^2 = 0.99438
y0 0 ±0
A1 2578.34834 ±9.70398
t1 0.28247 ±0.00135
Intansidade (u.a.)
Tempo (ms)
(a) [Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
(b) [Eu(TTA)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato
calix[8]areno
0 2 4 6 8 10
-10000
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
Model: ExpDec1
Chi^2 = 23775.10482
R^2 = 0.9996
y0 0 ±0
A1 94739.01295 ±138.32715
t1 0.18854 ±0.00033
Intensiade (u.a.)
Tempo (ms)
0 2 4 6
0
200
400
Model: ExpDec1
Chi^2 = 197.54998
R^2 = 0.74462
y0 0 ±0
A1 226.5873 ±8.01033
t1 0.34818 ±0.01597
Intensidade (u.a.)
Tempo (ms)
(c) [Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
(d) [Eu(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato
calix[8]areno
0 3 6 9 12
0
2000
4000
6000
8000
10000
Intensidade (u.a.)
Model: ExpDec1
Chi^2 = 713.08376
R^2 = 0.99975
y0 0 ±0
A1 10539.30511 ±10.21592
t1 0.65656 ±0.00086
Tempo (ms)
0 2 4 6 8 10
-2000
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
Model: ExpDec1
Chi^2 = 48811.73615
R^2 = 0.99168
y0 0 ±0
A1 15795.64458 ±89.92327
t1 0.59183 ±0.00453
Intensidade (u.a.)
Tempo (ms)
(e) [Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
(f) [Tb(ACAC)
2
·(NO
3
).(H
2
O)
2
]
2
⊂ acetato
calix[8]areno
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
103
TABELA 5.9. Valores de decaimento para os quelatos precursores e para as
supermoléculas.
Compostos Tempo de vida (ms)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
0,167
Eu(TTA)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
⊂ acetatocalix[8]areno
0,282
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
0,188
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
⊂ acetatocalix[8]areno
0,348
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
0,656
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).(H
2
O)
2
⊂ acetatocalix[8]areno
0,591
5.4 Conjugação das espécies contendo Eu
3+
e Tb
3+
ao espaçador.
Os complexos de Eu-TTA-glutaraldeído, Eu-ACAC-glutaraldeído e Tb-ACAC-
glutaraldeído foram obtidos adicionando-se glutaraldeído a uma solução de TR
3+
(25
µg/mL) relação v/v 1:2. A solução foi encubada e deixou-se overnight a 4ºC e foi
posteriormente utilizada para conjugação e sinalização.
Nas FIGs 5.24 a 5.26 têm-se os espectros de excitação e emissão dos compostos de
Eu-TTA-glutaraldeído, Eu-ACAC-glutaraldeído e Tb-ACAC-glutaraldeído onde se pode
observar pelo perfil dos espectros que a conjugação foi efetiva para os complexos.
Os perfis dos espectros de excitação e de emissão dos marcadores luminescentes conjugados ao
glutaraldeído diferem do perfil dos mesmos sem a conjugação. As bandas largas que estão presentes
nos espectros de excitação e de emissão dos materiais luminescentes conjugados são indicativos da
formação dessa espécie conjugada.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
104
350 400 450
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).2H
2
O
500 600 700
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).2H
2
O
(a) (b)
350 400 450
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).2H
2
Ocacetatocalix[8]areno
500 600 700
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Eu(TTA)
2
(NO
3
).2H
2
Ocacetatocalix[8]areno, ion
Eu(TTA)
2
(NO
3
).2H
2
Ocacetatocalix[8]areno,
β
-dicetona
(c) (d)
FIGURA 5.24. Espectros de excitação (a) e emissão (b) do quelato de Eu-TTA-
glutaraldeído. Espectros de excitação (c) e emissão (d) da supermolécula de Eu-TTA-
glutaraldeído.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
105
350 400 450
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O,
β
-dicetona
Intensidade (u.a.)
Comprimento de onda (nm)
500 600 700
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O, ion
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
(a) (b)
350 400 450
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O acetatocalix[8]areno
400 500 600 700
Eu(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
Ocacetatocalix[8]areno
(c) (d)
FIGURA 5.25. Espectros de excitação (a) e emissão (b) do quelato de Eu-ACAC-
glutaraldeído. Espectros de excitação (c) e emissão (d) da supermolécula de Eu-ACAC-
glutaraldeído.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
106
300 360 420
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
O
(a)
300 350 400 450
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
Ocacetatocalix[8]areno
400 500 600 700
Comprimento de onda (nm)
Intensidade (u.a.)
Tb(ACAC)
2
(NO
3
).2H
2
Ocacetatocalix[8]areno
(c) (d)
FIGURA 5.26. Espectros de excitação (a) do quelato de Tb-ACAC-glutaraldeído.
Espectros de excitação (c) e emissão (d) da supermolécula de Tb-ACAC-glutaraldeído.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
107
5.5 Fluoroimunoensaio
5.5.1 Curva de calibração dos aminoácidos
Para testar o protocolo desenvolvido neste trabalho (item 4.3.8) cada determinação
foi realizada em sextuplicatas para padrões e amostras. Primeiro construiu-se uma curva
padrão para quantificação de valina e ácido glutâmico utilizando-se o marcador de Eu-
TTA-Calix[8]areno (nc = não conjugado) e Eu-TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c =
conjugado com glutaraldeído). Estas curvas estão apresentadas na FIG. 5.27 podendo-se
concluir que o melhor sinal é obtido com o marcador conjugado. Para a valina tem-se um
comportamento crescente com o aumento da concentração enquanto que para o ácido
glutâmico este comportamento é o inverso. Na FIG. 5.28 mostra-se a título de ilustração a
placa de ELISA usada para fazer as contagens da curva de calibração da valina com os
marcadores Eu-TTA-Calix[8]areno (nc) e Eu-TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c).
FIGURA 5.27. Curva de calibração do àcido glutâmico e da valina com os marcadores Eu-
TTA-Calix[8]areno (nc) e Eu-TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c).
0 50 100 150 200
0
1000000
2000000
3000000
4000000
Intensidade (cps)
concentraçمo ng/mL
valina nc
valina c
ac glu nc
ac glu c
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
108
FIGURA 5.28. Imagem representativa da placa de ELISA usada para fazer as contagens
da curva de calibração da valina com os marcadores Eu-TTA-Calix[8]areno (nc) e Eu-
TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c).
5.5.2 Resultados preliminares dos testes do protocolo de análise para HbS
Prosseguiu-se as análises usando o protocolo descrito no item 4.3.8 e 4.3.8.1. Os
resultados para 24 amostras positivas para HbS são apresentados na FIG. 5.29. Esta figura
mostra uma avaliação de amostras de sangue HbS positivas e um padrao negativo (que é a
amostra 25) utilizando-se o marcador conjugado e não conjugado. Observa-se que com o
marcador conjugado se teve uma melhor resposta no sinal, o que atinge os objetivos
preconizados nesse trabalho que foi a conjugação da valina com o marcador.
Pelos resultados mostrados na FIG. 5.29 e comparando-se as contagens obtidas com
as do padrão (amostra 25) pode-se observar que as amostras HbS positivas estão com
contagens acima do padrão negativo, que era o esperado. Testes com um número maior de
HBS negativos serão efetuados futuramente para se ter uma população estatistica aceitável
para validação do método. Um número maior de amostras de sangue HbS positivos e
negativos serão necessárias para comfirmação da reprodutibilidade do método. E para se
ter uma quantificação confiavel será necessário um padrão 100% em HbS.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
109
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
0
1x10
5
2x10
5
3x10
5
4x10
5
5x10
5
6x10
5
7x10
5
Intensidade optica
Amostras
nc
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
0,0
5,0x10
5
1,0x10
6
1,5x10
6
2,0x10
6
2,5x10
6
Intensidade optica
Amostras
c
FIGURA 5.29. Fluoroimunoensaio com os marcadores Eu-TTA-Calix[8]areno (nc) e Eu-
TTA-Calix[8]areno-glutaraldeído (c). 0 e 25: Controle negativo; 1-24: HbS em diferentes
porcentagens conforme 7.0 ANEXO.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
110
5.6 FTIR
5.6.1 Determinação dos aminoácidos valina e àcido glutâmico pela técnica de FTIR
Para se ter uma comparação com os dados do fluoroimunoensaio, fez-se a
determinação dos aminoácidos valina e àcido glutâmico, pela técnica de FTIR, nas
amostras de sangue de grupos com anemia falciforme e outro grupo controle. Na FIG. 5.30
mostra-se o espectro em pastilha de KBr dos aminoácidos àcido glutâmico e valina que
foram tomados como padrão. As bandas entre 3224 e 3402 cm
-1
representam a deformação
axial de OH associada a pontes de hidrogênio. As absorções na faixa de 2931 a 2854 cm
-1
estão associadas à deformação axial de C—H alifático. A banda em 2360 cm
-1
é
característica do gás CO
2
. O número de onda de 1735 cm
-1
é representado pela deformação
axial de grupos ésteres alifático, tal como, C=O e C—O. A absorção em 1647 cm
-1
refere-
se à deformação axial de intensidade fraca da ligação insaturada de grupos etilenos C=C. A
banda de absorção em 1465 cm
-1
destaca a deformação angular dos grupos C—H e CH
2
.
Duas absorções de extrema importância são as que ocorrem em 1245 cm
-1
e entre 723 e
817 cm
-1
, pois representam a deformação axial de grupos fosfatos alifático P=O, P—O e
P—O—C, respectivamente; característicos de fosfolipídeos. As bandas em 1064 cm
-1
e
1020 cm
-1
, representam respectivamente, a deformação axial de C—O—C e a deformação
axial de amina primária C—N
[17]
.
FIGURA 5.30. Espectro de infravermelho dos aminoácidos em pastilha de KBr
[16]
.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
111
FIGURA 5.31. Espectro detalhando as características gerais das amostras de sangue
analisadas por FTIR.
Na Figura acima, observa-se através da realização de estatítica multivariada, que a
diferenciação está essencialmente entre as relações de amida I, amida II e fosfolipídeos.
5.6.2 Resultados estatísticos das análises do grupo com anemia falciforme e do grupo
controle por FTIR
Dentre os métodos estatísticos convencionais, a Análise de Componentes Principais
(PCA) tem sido de grande aplicação em diversas áreas, como a Física, a Matemática e a
Geografia. A análise de componentes principais consiste essencialmente em reescrever as
coordenadas das amostras em outro sistema de eixo mais conveniente para a análise dos
dados. Em outras palavras, as n-variáveis originais, geram através de suas combinações
lineares, n-componentes principais, cuja principal característica, além da ortogonalidade, é
que são obtidos em ordem decrescente de máxima variância, ou seja, a componente
principal 1 detém mais informação estatística que a componente principal 2, que por sua
vez tem mais informação estatística que a componente principal 3 e assim por diante. Este
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
112
método permite a redução da dimensionalidade dos pontos representativos das amostras,
pois embora a informação estatística presente nas n-variáveis originais seja a mesma dos n-
componentes principais, é comum obter em apenas 2 ou 3 das primeiras componentes
principais mais que 90% desta informação.
O gráfico da componente principal 1 versus a componente principal 2 fornece uma
janela privilegiada (estatisticamente) para observação dos pontos no espaço n-dimensional
e assim sucessivamente com fator 2 e 4, 5 e 6 e outras combinações.
A análise de componentes principais também pode ser usada para julgar a
importância das próprias variáveis originais escolhidas, ou seja, as variáveis originais com
maior peso (loadings) na combinação linear dos primeiros componentes principais são as
mais importantes do ponto de vista estatístico
[14,15]
.
Na FIG. 5.32 apresenta-se os gráficos PCA das amostras de sangue HbS positivas e
os controles. Na FIG. 5.33 mostra-se o começo de uma diferenciação entres as amostras
controle e aquelas que possuem a anemia falciforme abaixo de 50% de HbS e acima de
60% de HbS. Na FIG. 5.34 mostra-se a diferenciação apenas entre o grupo de anemia
falciforme.
Na FIG. 5.35 mostra-se a estatística geral das porcentagens de todo o grupo controle
e todo o grupo falciforme.
FIGURA 5.32. Gráfico de PCA da estatística multivariável.
Grupo HbS Grupo HbS
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
113
FIGURA 5.33. Gráfico PCA mostrando uma separação entre as amostras (abaixo de 50%
e acima de 60% de HbS) em relação ao grupo controle.
FIGURA 5.34. Gráfico PCA que utiliza somente a diferenciação entre as amostras HbS.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
114
Distribuição Amostral
0
20
40
60
80
100
120
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10
Amostras e Controles
Q u an ti fica ç ão p o r e le tro fo re s e (% )
HbA
HbA2
HbF
HbS
FIGURA 5.35. Estatística das porcentagens de HbA, HbA
2
, HbS e HbF. A intensidade é
dada em unidades de absorbância em função do número de onda.
5.7 Fase seguinte para obtenção do kit para análise de HbS
Esta metodologia quando concluída se destinará a dosagem da quantidade de HbS
em amostras sanguíneas de recém-nascidos. Portanto será necessário o estabelecimento do
protocolo com estudos de reprodutibilidade com uma amostragem maior, validação do
método e continuação das análises com uma amostragem maior também para FTIR para
posterior comparação dos métodos desenvolvidos neste trabalho.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
115
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[01] GUTSCHE, C. D. Calixarenes revisited. Cambridge: Royal Society of Chemistry,
1998.
[02] GUTSCHE, C. D.; NAM, K. C. Calixarenes: synthesis, propeties and and metal
complexation of aminocalixarenes. J. of American Chem. Soc. v. 110, n. 18, p.
6153-6162, 1988.
[03] LECOMTE, J. Infra red adsorption spectra of metallic acetyl acetonates.
Discussions on Faraday Soc. v. 9, p.125-131, 1950.
[04] MORGAN, H. W. Infrared absorption spectra of solid solutions. Spectrochim.
Acta. v. 10, n. 2, p. 222, 1957.
[05] BELLAMY, I. J.; BRANCH, R. F. Infra red spectra of chelate compounds: metal
chelate compounds of beta diketones and of salicyladehyde. J. of Chem. Soc. p.
4491-4494, 1954.
[06] MALTA, O. L.; BRITO, H. F.; MENEZES, J. F. S.; GONÇALVES E.; SILVA, F.
R.; ALVES JR., S.; FARIAS JR., F. S.; ANDRADE, A. V. M. Spectroscopic
properties of a new light-converting device
Eu(thenoyltrifluoroacetonate)3,·2(dibenzyl sulfoxide). A theoretical analysis based
on structural data obtained from a sparkle model. J. of Lumin. v. 75, p. 255-268.
1997.
[07] COTTON, F. A. Chemical Application of Group Theory. New York: Wiley-
Intercience. 1971.
[08] BÜNZLI, J.-C.G.; CHOPPIN, G.R. Lanthanide probes in life, chemical and earth
sciences – theory and practice. Amsterdam: Elsevier, 1989.
[09] RICHARDSON, F. S. Terbium(III) and europium(III) ions as luminescent probes
and stains for biomolecular systems. Chem. Rev. v. 82, p. 541-552. 1982.
[10] FOSBERG, J.H.; Coord. Chem. Rev., v. 10, p.195. 1973.
[11] P.A.M. Berdowski, M.J.J. Lammers e G. Blasse, Chem. Phys. Lett. 113 (1985)
387.
Capítulo 5 – Resultados e Discussões
116
[12] G.C. Kim, H.L. Park, T.W. Kim, Mater. Res. Bull, 36;1603, 2001.
[13] JUDD, B.R. Ionic transitions hypersensitive to environment. J. of Chem. Phys. v.
70, p. 4830-4833, 1979.
[14] SHAW, P. J. A. Multivariate statistics for the environmental sciences. London
New York: Arnold ; Distributed in the U.S. by Oxford University Press; ix, p. 233,
2003.
[15] MACHADO, J. NETO, M.; MOITA, G.C. Uma Introdução À Análise Exploratória
De Dados Multivariados. Química Nova, 21(4), 1998.
[16] WOLPERT, M.; HELLWIG, P. Infrared spectra and molar absorption coefficients
of the 20 alpha amino acids in aqueous solutions in the spectral range from 1800 to
500 cm
−1
. Spectrochimica Acta Part A; 64 987–1001, 2006.
[17] SILVERSTEIN, R. M.; KIEMLE, D. J.; Webster, F. X. Identificação
Espectrométrica de Compostos Orgânicos, LTC: 60-74, 2000.
Capítulo 6 – Conclusões
117
6.0 CONCLUSÕES
Este trabalho apresenta dados experimentais e espectroscópicos dos complexos β-
dicetonatos de terras raras trivalentes (TR
3+
= Eu
3+
e
Tb
3+
) com octaacetatocalix[8]areno
como ligantes.
Os complexos preparados apresentaram fórmulas gerais [TR(TTA)
2
(NO
3
)(H
2
O)
2
] e
[TR(TTA)
2
(NO
3
)(H
2
O)
2
]
2
⊂L] (onde L é o ligante octaacetatocalix[8]areno), que reflete o
efeito estérico exercido pelos grupos substituintes nos ânions β-dicetonatos e nitrato.
Os dados de espectroscopia de absorção na região do infravermelho evidenciaram a
coordenação dos ligantes β-dicetonatos, nitrato e calixareno aos TR
3+
através dos átomos
de oxigênio. As análises termogravimétricas TGA/DTGA indicaram o caráter higroscópico
dos complexos sintetizados corroborado com os dados de análise elementar de C, H, N e
TR
3+
. As curvas TGA/DTGA mostram que os complexos têm uma alta estabilidade
térmica.
As micrografias mostraram que os aglomerados são de tamanho micrométrico e
apresentam certa heterogeneidade de tamanho. Partículas na forma esférica não foram
obtidas.
Os espectros de emissão dos complexos de Eu
3+
exibiram bandas finas oriundas das
transições
5
D
0
→
7
F
0-4
, dominados pelas transições hipersensíveis
5
D
0
→
7
F
2
(~612 nm). Os
desdobramentos dessas transições, de um modo geral, estão concordantes com um
ambiente químico de baixa simetria ao redor do íon TR
3+
. Os complexos de Eu
3+
apresentam comportamento não centrossimétrico caracterizado pela alta intensidade
luminescente da transição hipersensível, que é proibida por dipolo elétrico em sistemas
com centro de inversão.
Capítulo 6 – Conclusões
118
Com base no número de componentes de cada uma das transições observadas
5
D
0
→
7
F
J
(J=0,
1, 2, 3 e 4) nos espectros de emissão e pela presença de um único pico atribuído à transição
5
D
0
→
7
F
0
pode-se sugerir que as supermoléculas de β-dicetonas, tenoiltrifluroacetonato (TTA) e acetil acetona
(ACAC) de Eu
3+
estão consistentes com apenas um sítio de simetria.
Os espectros de emissão dos complexos de Tb
3+
exibiram bandas finas oriundas das
transições
5
D
4
→
7
F
0-6
, dominados pelas transições hipersensíveis
5
D
4
→
7
F
5
(~545 nm). Os
desdobramentos dessas transições, de um modo geral, estão concordantes com um
ambiente químico de baixa simetria ao redor do íon TR
3+
.
Os resultados de tempo de vida indicam que nesses casos não há outro canal de
despopulação do nível emissor
5
D
0
e
5
D
4
e os tempos de vida mais curtos do nível
5
D
0
e
5
D
4
nas supermoléculas estão associados aos canais de desativação não radiativa em função
do acoplamento vibrônico com as vibrações das moléculas de calixareno.
Os complexos estudados mostraram-se efetivos na detecção de materiais marcados
com Eu
3+
sendo os melhores resultados obtidos para o sistema com calixareno conjugado.
A conjugação dos materiais biológicos com o marcador mostrou-se eficiente. Os
resultados obtidos usando o protocolo proposto para marcação de HbS mostrou-se viável
quando comparado aos métodos comerciais existentes.
A análise de HbS por FTIR mostrou-se efetiva no reconhecimento dos
aminoácidos ácido glutâmico e valina e a análise de componentes principais permitiu
separar grupos portadores de anemia falciforme de acordo com as percentagens de
hemoglobina S existente nas amostras biológicas.
Capítulo 6 – Conclusões
119
6.1 PERSPECTIVAS FUTURAS
Com base nos resultados apresentados nesse trabalho propõe-se:
Validação da metodologia de fluoroimunoensaio com estudos de
reprodutibilidade com uma amostragem maior.
Continuação dos estudos e análises com uma maior amostragem para a técnica
de FTIR.
Comparação das respostas dos métodos desenvolvidos entre si e com outras
metodologias existentes.
Estudo através da caracterização química da HbS por meio da técnica da
espectrometria de massas, especificamente via “Electro Spray – Tandem Mass
Spectrometry – ES-MS/MS”.
Esta metodologia quando concluída se destinará a dosagem da quantidade de
HbS em amostras sanguíneas de recém-nascidos.
Anexo
120
7.0 ANEXO. Amostras de anemia falciforme e amostras controle do material
utilizado nas análises por FTIR.
Amostras
HbA HbA
2
HbF HbS Controles
HbA HbA
2
HbF HbS
A1
6,7 1,6 11,4 80,3
C1
96,9 3,1 - -
A2
7 1,4 11,6 80
C2
96,6 3,4 - -
A3
9,5 2 9,1 79,4
C3
97,3 2,7 - -
A4
7,5 1,8 17,6 73,1
C4
97,1 2,9 - -
A5
14,6 3,2 16,6 65,6
C5
96,9 3,1 - -
A6
43,4 1,2 4,4 51
C6
97,9 2,1 - -
A7
54,7 1,4 2,9 41
C7
97,3 2,7 - -
A8
57,4 2,8 - 39,8
C8
96,6 3,4 - -
A9
57 3,7 - 39,3
C9
96,5 3,5 - -
A10
56,1 1,5 4,1 38,3
C10
96,4 3,6 - -
A11
58 1,8 2 38,2
A12
61,4 3,5 - 38,1
A13
54,9 8 0,5 36,6
A14
55,2 8,4 0,4 36
A15
61,7 3 - 35,3
A16
58,6 3,3 - 35,1
A17
64,9 1,3 7,7 26,1
*HbA – Hemoglobina normal
*HbA
2
– Hemoglobina normal 2
*HbF– Hemoglobina fetal
*HbS– Hemoglobina alterada
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
