Characterization of novel calcium hydroxide- mediated highly porous chitosan- calcium scaffolds for potential application in dentin tissue engineering

The aim of this study was to develop a highly porous calcium- containing chitosan scaffold suitable for dentin regeneration. A calcium hydroxide (Ca[OH]2) suspension was used to modulate the degree of porosity and chemical composition of chitosan scaffolds. The chitosan solution concentration and freezing protocol were adjusted to optimize the porous architecture using the phase- separation technique. Scanning electron microscopy/energy- dispersive spectroscopy demonstrated the fabrication of a highly porous calcium- linked chitosan scaffold (CH- Ca), with a well- organized and interconnected porous network. Scaffolds were cross- linked on glutaraldehyde (GA) vapor. Following a 28- day incubation in water, cross- linked CH scaffold had no changes on humid mass, and CH- Ca featured a controlled degradability profile since the significant humid mass loss was observed only after 21 (26.0%) and 28- days (42.2%). Fourier- transform infrared spectroscopy indicated the establishment of Schiff base on cross- linked scaffolds, along with calcium complexation for CH- Ca. Cross- linked CH- Ca scaffold featured a sustained Ca2+ release up to 21- days in a humid environment. This porous and stable architecture allowed for human dental pulp cells (HDPCs) to spread throughout the scaffold, with cells exhibiting a widely stretched cytoplasm; whereas, the cells seeded onto CH scaffold were organized in clusters. HDPCs seeded onto CH- Ca featured significantly higher ALP activity, and gene expressions for ALP, Col1, DMP- 1, and DSPP in comparison to CH, leading to a significant 3.5 times increase in calcium- rich matrix deposition. In sum, our findings suggest that CH- Ca scaffolds are attractive candidates for creating a highly porous and bioactive substrate for dentin tissue engineering.Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/155906/1/jbmb34586.pdfhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/155906/2/jbmb34586_am.pd

Estudies of enantioselective synthesis of natural lignan-lactones

As lignanas naturais possuem vários tipos de estruturas que exibem uma vasta gama de atividades biológicas. As lignano-lactonas naturais, tais como a arctigenina (1) e os derivados da podofilotoxina (2), representadas nas estruturas abaixo, são conhecidas por apresentarem atividades citotóxicas e, há várias décadas, vêm despertando enorme interesse em virtude de suas propriedades anti-cancerígenas e anti-HIV. Apesar de haver numerosos tipos de síntese racêmica e vários exemplos de síntese assimétrica desses compostos, os métodos sintéticos tradicionais geralmente empregados não são convenientes para a preparação em larga escala desses compostos opticamente puros, em virtude da necessidade de utilizar quantidades estequiométricas de fontes quirais e/ou grande seqüência de etapas sintéticas. Em vista disso, um método mais eficiente para realizar a síntese enantiosseletiva desses produtos naturais é através da catálise assimétrica utilizando materiais de partida proquirais. Trabalhos anteriores realizados em nosso laboratório serviram para testar alguns métodos sintéticos descritos na literatura. Entretanto, como esses métodos são relativamente longos e produzem baixos rendimentos, optamos por testar um método alternativo para a obtenção de lignano-lactonas naturais biologicamente ativas, tais como a parabenzlactona (51) e a oxoparabenzlactona (52), cujas estruturas são mostradas a seguir. Esses dois compostos, além de apresentarem propriedades biológicas úteis, podem ser transformados em outros produtos naturais de interesse, tais como as lignanas do tipo dibenzilbutirolactonas, ariltetralinas e furofurânicas. Os materiais de partida utilizados nessa nova metodologia sintética foram os derivados protegidos de 3-hidroximetil--butirolactona (50), os quais, neste trabalho, foram sintetizados através da hidrogenação enantiosseletiva de derivados insaturados produzidos a partir do ácido 3,3-dimetilacrílico (81). Os estudos de hidrogenação enantiosseletiva foram realizados utilizando catalisadores quirais de ródio e rutênio. Diversos derivados de butenolidas foram estudados com intuito de se obter o intermediário 50 de maneira enantiosseletiva e com rendimentos satisfatórios. Os resultados obtidos nas reações de hidrogenação catalítica dessas butenolidas com complexos quirais de ródio e rutênio mostraram que a quelação do substrato com o centro metálico do catalisador assimétrico é fortemente afetada pelo tipo de substituinte ligado no esqueleto da butenolida. De maneira geral, os produtos de hidrogenação foram obtidos com larga faixa de pureza óptica (2-100% ee) dependendo do tipo de substituinte. Esses resultados indicam uma importante influência dos grupos protetores da função hidroxila alilíca nas reações de hidrogenação assimétrica dos derivados das butenolidas estudados. A fim de se investigar o mecanismo de complexação dos substratos com os catalisadores quirais, simulações computacionais foram realizadas com o catalisador quiral cloreto de [(S)-(?)-2,2?-bis-(difenilfosfino)-1,1-binaftil]cloro(p-cimeno) rutênio e os substratos derivados da 3-hidroximetilbutenolida. Os resultados dos estudos computacionais realizados até o momento mostraram que a ocorrência de mais de um ponto de complexação entre o substrato e o centro metálico do catalisador quiral diminui a energia de ativação do intermediário-chave, aumentando a atividade catalítica e resultando em alta estereosseletividade. Uma vez concluídos os estudos de hidrogenação enantiosseletiva, prosseguiu-se os estudos para a obtenção dos produtos naturais de interesse, a partir de um dos intermediários racêmicos derivados da 3-hidroximetilbutenolida, contendo o metoximetil-éter como grupo protetor. O aldeído intermediário 87, obtido em baixo rendimento, deverá ser transformado nos diversos produtos naturais de interesse. Por causa de sua grande instabilidade, já descrita na literatura, novas metodologias estão sendo testadas para a obtenção do aldeído 87 com melhor rendimento. As lignanas naturais possuem vários tipos de estruturas que exibem uma vasta gama de atividades biológicas. As lignano-lactonas naturais, tais como a arctigenina (1) e os derivados da podofilotoxina (2), representadas nas estruturas abaixo, são conhecidas por apresentarem atividades citotóxicas e, há várias décadas, vêm despertando enorme interesse em virtude de suas propriedades anti-cancerígenas e anti-HIV. Apesar de haver numerosos tipos de síntese racêmica e vários exemplos de síntese assimétrica desses compostos, os métodos sintéticos tradicionais geralmente empregados não são convenientes para a preparação em larga escala desses compostos opticamente puros, em virtude da necessidade de utilizar quantidades estequiométricas de fontes quirais e/ou grande seqüência de etapas sintéticas. Em vista disso, um método mais eficiente para realizar a síntese enantiosseletiva desses produtos naturais é através da catálise assimétrica utilizando materiais de partida proquirais. Trabalhos anteriores realizados em nosso laboratório serviram para testar alguns métodos sintéticos descritos na literatura. Entretanto, como esses métodos são relativamente longos e produzem baixos rendimentos, optamos por testar um método alternativo para a obtenção de lignano-lactonas naturais biologicamente ativas, tais como a parabenzlactona (51) e a oxoparabenzlactona (52), cujas estruturas são mostradas a seguir. Esses dois compostos, além de apresentarem propriedades biológicas úteis, podem ser transformados em outros produtos naturais de interesse, tais como as lignanas do tipo dibenzilbutirolactonas, ariltetralinas e furofurânicas. Os materiais de partida utilizados nessa nova metodologia sintética foram os derivados protegidos de 3-hidroximetil-?-butirolactona (50), os quais, neste trabalho, foram sintetizados através da hidrogenação enantiosseletiva de derivados insaturados produzidos a partir do ácido 3,3-dimetilacrílico (81). Os estudos de hidrogenação enantiosseletiva foram realizados utilizando catalisadores quirais de ródio e rutênio. Diversos derivados de butenolidas foram estudados com intuito de se obter o intermediário 50 de maneira enantiosseletiva e com rendimentos satisfatórios. Os resultados obtidos nas reações de hidrogenação catalítica dessas butenolidas com complexos quirais de ródio e rutênio mostraram que a quelação do substrato com o centro metálico do catalisador assimétrico é fortemente afetada pelo tipo de substituinte ligado no esqueleto da butenolida. De maneira geral, os produtos de hidrogenação foram obtidos com larga faixa de pureza óptica (2-100% ee) dependendo do tipo de substituinte. Esses resultados indicam uma importante influência dos grupos protetores da função hidroxila alilíca nas reações de hidrogenação assimétrica dos derivados das butenolidas estudados. A fim de se investigar o mecanismo de complexação dos substratos com os catalisadores quirais, simulações computacionais foram realizadas com o catalisador quiral cloreto de [(S)-(?)-2,2?-bis-(difenilfosfino)-1,1?-binaftil]cloro(p-cimeno) rutênio e os substratos derivados da 3-hidroximetilbutenolida. Os resultados dos estudos computacionais realizados até o momento mostraram que a ocorrência de mais de um ponto de complexação entre o substrato e o centro metálico do catalisador quiral diminui a energia de ativação do intermediário-chave, aumentando a atividade catalítica e resultando em alta estereosseletividade. Uma vez concluídos os estudos de hidrogenação enantiosseletiva, prosseguiu-se os estudos para a obtenção dos produtos naturais de interesse, a partir de um dos intermediários racêmicos derivados da 3-hidroximetilbutenolida, contendo o metoximetil-éter como grupo protetor. O aldeído intermediário 87, obtido em baixo rendimento, deverá ser transformado nos diversos produtos naturais de interesse. Por causa de sua grande instabilidade, já descrita na literatura, novas metodologias estão sendo testadas para a obtenção do aldeído 87 com melhor rendimento. Estudos sobre a síntese enantiosseletiva de lignano-lactonas naturais contendo importantes atividades biológicas. Os estudos foram realizados utilizando catalisadores quirais de ródio e rutênio e foram avaliados a influência de grupos protetores da função hidroxila da butenolida estudada, frente ao catalisador analisado.Natural lignans have several types of structures exhibiting a wide variety of biological activities. Natural lignan-lactones, such as arctigenin (1) and the podofilotoxin derivatives (2), are well known for their cytotoxic activities, and both their anti-cancer and anti-HIV properties have attracted much research interest in the last decades. Although numerous racemic syntheses and several examples of the asymmetric synthesis of these compounds have been largely employed, they are not useful for the large-scale preparation of optically pure compounds because stoichiometric amounts of chiral sources and/or la long sequence of synthetic reaction steps are necessary for their accomplishment. A more efficient method for the enantioselective synthesis of these natural products uses asymmetric catalysis with prochiral substances as starting materials. Previous works developed at our laboratory have employed some synthetic methods described in the literature to investigate the synthesis of some natural products. However, these methods involve several synthetic steps and lead to low yields. These facts have thus stimulated us to develop an alternative method for the obtention of biologically active natural lignan-lactones such as parabenzlactone (51) and oxo-parabenzlactone (52). Besides their useful biological properties, these compounds can also be transformed into other interesting natural products, such as aryltetralin, dibenzylbutyrolactone, and furofuran lignans. Protected derivatives of 3-hydroxymethyl-?-butyrolactone (50) were used as the starting materials of this new methodology. These derivatives were synthesized using the enantioselective hydrogenation of the unsaturated material produced from 3,3-dimethylacrylic acid (81). Enantioselective hydrogenation studies were performed using rhodium and ruthenium chiral catalysts Several butenolides derivatives were studied aiming at the obtention of a satisfactory yield of the enantioselective intermediate (50). The catalytic hydrogenation of these butenolide derivatives with rhodium and ruthenium chiral complexes showed that chelation of the substrate with the metallic center of the asymmetric catalyst strongly depends on the substituent attached to the butenolide skeleton. The hydrogenation products were obtained with a large range of optical purity (2-100% ee), depending on the substituent type. These results indicate that the presence of protective groups in the allylic hydroxyl function has a strong effect on the asymmetric hydrogenation reaction of the studied butenolides. Some computer simulations were performed in order to investigate the mechanism of substrate complexation with the chiral catalyst. [(S)-(?)-2,2?-bis-(diphenylphosphino)-1,1?-binaphtyl]chloro(p-cymene) chloride ruthenium was the chiral catalyst and 3-hydroxymethylbutenolide derivatives were used as substrates. The computer simulation results obtained to date have shown that when there is more than one point of complexation between the metallic center of the chiral catalyst and the unsaturated substrate, the activation energy of the key intermediate is lowered, thus enhancing the catalytic activity and resulting in high stereoselectivity. Once the enantioselective hydrogenation studies were concluded, we pursued the synthesis of natural products from one of the racemic derivatives, the one containing a methoxymethylether as protective group. Once the intermediate aldehyde 87 is obtained, a large number of interesting natural products could be synthesized. New methodologies are now under investigation in order to obtain aldehyde 87, which is difficult to achieve due to its low stability, as described in the literature

Synthetic nanoparticles of bovine serum albumin with entrapped salicylic acid

ES Bronze-Uhle,1 BC Costa,1 VF Ximenes,2 PN Lisboa-Filho1 1Department of Physics, São Paulo State University (Unesp), School of Sciences, Bauru, São Paulo, Brazil; 2Department of Chemistry, São Paulo State University (Unesp), School of Sciences, Bauru, São Paulo, Brazil Abstract: Bovine serum albumin (BSA) is highly water soluble and binds drugs or inorganic substances noncovalently for their effective delivery to various affected areas of the body. Due to the well-defined structure of the protein, containing charged amino acids, albumin nanoparticles (NPs) may allow electrostatic adsorption of negatively or positively charged molecules, such that substantial amounts of drug can be incorporated within the particle, due to different albumin-binding sites. During the synthesis procedure, pH changes significantly. This variation modifies the net charge on the surface of the protein, varying the size and behavior of NPs as the drug delivery system. In this study, the synthesis of BSA NPs, by a desolvation process, was studied with salicylic acid (SA) as the active agent. SA and salicylates are components of various plants and have been used for medication with anti-inflammatory, antibacterial, and antifungal properties. However, when administered orally to adults (usual dose provided by the manufacturer), there is 50% decomposition of salicylates. Thus, there has been a search for some time to develop new systems to improve the bioavailability of SA and salicylates in the human body. Taking this into account, during synthesis, the pH was varied (5.4, 7.4, and 9) to evaluate its influence on the size and release of SA of the formed NPs. The samples were analyzed using field-emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, Fourier transform infrared, zeta potential, and dynamic light scattering. Through fluorescence, it was possible to analyze the release of SA in vitro in phosphate-buffered saline solution. The results of chemical morphology characterization and in vitro release studies indicated the potential use of these NPs as drug carriers in biological systems requiring a fast release of SA. Keywords: albumin nanoparticles, drug delivery, salicylic acid entrapped, nano-carrier

Electronic structure calculations of ESR parameters of melanin units

Melanins represent an important class of natural pigments present in plants and animals that are currently considered to be promising materials for applications in optic and electronic devices. Despite their interesting properties, some of the basic features of melanins are not satisfactorily understood, including the origin of their intrinsic paramagnetism. A number of experiments have been performed to investigate the electron spin resonance (ESR) response of melanin derivatives, but until now, there has been no consensus regarding the real structure of the paramagnetic centers involved. In this work, we have employed electronic structure calculations to evaluate the ESR parameters of distinct melanin monomers and dimers in order to identify the possible structures associated with unpaired spins in this biopolymer. The g-factors and hyperfine constants of the cationic, anionic and radicalar structures were investigated. The results confirm the existence of at least two distinct paramagnetic centers in melanin structure, identifying the chemical species associated with them and their roles in electrical conductivity.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

(EN) IONIZING RADIATION DOSIMETER (FR) DOSIMÈTRE DE RAYONNEMENT IONISANT (PT) DOSÍMETRO DE RADIAÇÃO IONIZANTE

(EN)A description is given of the invention of an ionizing radiation dosimeter that comprises a sealed holder that houses an organometallic polymer formulation, poly[1,1'-bis(ethynyl)-4,4'-biphenyl(bis(tributyl­phosphine))Pt (II)] (Pt-DEBP), dissolved in a halogenated organic solvent in different concentrations, with measurement of the dose of ionizing radiation being calculated on the basis of the ratio of the relative amplitude of the emission band altered by the presence of a new emitter centre formed after irradiation. (FR)L'invention concerne un dosimètre de rayonnement ionisant comprenant un support fermé hermétiquement permettant de stocker une formulation de polymère organique métallique poly[1,10-bis(éthynyl)-4,4'-biphényl (bis(tributylphosphine))Pt-(ll)] (Pt-DEBP) dissous dans un solvant organique halogéné en différentes concentrations, la mesure de la dose de rayonnement ionisant étant calculée au moyen du rapport de l'amplitude relative de la bande d'émission modifiée par la présence d'un nouveau centre émetteur formé après irradiation. (PT)É descrita a invenção de um dosímetro de radiação ionizante que compreende um suporte lacrado que armazena uma formulação de polímero orgânico metálico poly[1,10-bis(ethynyl)-4,4'-biphenyl (bis(tributylphosphine))Pt-(ll)] (Pt-DEBP) dissolvido em solvente orgânico halogenado em diferentes concentrações, com a mensuração da dose de radiação ionizante calculada mediante a razão da amplitude relativa da banda de emissão alterada pela presença de um novo centro emissor formado após a irradiação

Ionizing radiation induced degradation of poly (2-methoxy-5-(2 '-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene) in solution

In this paper we investigate the causes of the chromatic alteration observed in chloroform solutions of poly (2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene) (MEH-PPV) after gamma ray irradiation. Structural and chemical changes were analyzed by gel permeation chromatography, fourier transform infrared spectroscopy, and proton nuclear magnetic resonance techniques and complemented by electronic structure calculations. The results indicate chlorine incorporation in the polymer structure and main chain scission after irradiation. Based on our findings we propose that the main mechanism for the blue-shifts, observed in the UV-Vis absorption spectra of MEH-PPV after irradiation, is the result of a radical attack on the polymer main chain. Gamma rays generate radicals, (center dot)Cl and (center dot)CHCl(2) from chloroform radiolysis that attack preferentially the vinyl double bonds of the polymer backbone, breaking the electronic conjugation and eventually the chain. Our results indicate that oxygen does not play a major role in the effect. Electronic spectra simulations were performed based on these assumptions reproducing the UV-Vis experimental results. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3644946]Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq