Relatório Anual
Ano Referência
2011
Grupo Física de Colóides
Responsável: Prof. Dr. Eloi Feitosa
Departamento de Física
IBILCE/UNESP
São
José do Rio Preto
Março/2012
1.
Resumo das atividades realizadas
1.1
– Período de 01/2011 a 12/01/2011
Em 2011 foram
realizadas atividades de Ensino, Pesquisa e extensão. Este relatório foca as
atividades de pesquisa e lista as disciplinas ministradas no período. As
atividades de Extensão são descritas em um relatório separado.
As disciplinas
oferecidas no ano Letivo de 2011 foram concentradas durante o primeiro semestre
(item 2.0) devido ao afastamento para o desenvolvimento do projeto de pesquisa regular,
item 3.1, junto ao Departamento de Farmácia, Uppsala University, Suécia, no período
de julho/2011-atual (processo Fapesp 2011/10584-4).
A importância desta pesquisa de colaboração tem sido produtiva para a redação e
publicação de artigos científicos de caráter interdisciplinar (item 4.0),
dentro da linha de pesquisa do Grupo Física de Colóides, além de reforçar a
pesquisa de colaboração com colegas portugueses, liderado pela Dra. Maria
Elisabete C. D. Real Oliveira, do Departamento de Física da Universidade do
Minho, em Braga, que já acontece há alguns anos, tendo resultado em alguns
artigos publicados.
Os resumos dos
projetos descritos nos itens 3.1-3.5 integram parte do conteúdo dos eventos
científicos abaixo relacionados (item 4.0). Os projetos em andamento (processos
Fapesp: 2011/03566-0 e 2011/07414-0) estão
adequados segundo os cronogramas de pesquisa do grupo. Ressaltamos que em 2011
fomos também contemplados com projeto de pesquisa FAPESP para a aquisição dos
equipamentos: Espalhamento de Luz,
Potencial Zeta e Cuba de Langmuir-Blodgett (Anexo I), fundamentais para o
desenvolvimento da pesquisa do grupo (Processo Fapesp 2011/03566-0, com início
de vigência em 01/08/2012) e reforço de colaboração outros centros de pesquisa,
no Brasil e no Exterior.
2.
Atividades acadêmicas
Disciplinas Lecionadas
Conforme mostra o documento abaixo, durante o ano de 2011 ministrei 150
horas de disciplina de graduação, todas elas de práticas de laboratorio de
Física, para alunos dos cursos de Química Ambiental e de Licenciatura em
Matemática.
As disciplinas foram concentradas no primeiro semestre de 2011, por causa
do meu afastamento para o exterior, Uppsala University, no período de
julho/2011 a julho/2012.
Figura 1 – Aulas ministradas no primeiro semestre de 2011.
3.
Resumo dos Projetos de pesquisa em andamento:
3.1.
Projeto de Pesquisa Regular
Processo Fapesp: 2011/03566-0
Responsável: Eloi
Feitosa
Valor aprovado para o
Projeto: US$ 215.000,00
Título: Estudos de sistemas
auto-organizados de brometo de dialquildimetilamônio (DnDAB) em solução aquosa e interfaces líquidas e
sólidas.
Instituição: Instituto de
Biociências, Letras e Ciências Exatas – Ibilce, Unesp, São José do Rio Preto
Resumo
do projeto de pesquisa
O
estudo intensivo das propriedades das vesículas catiônicas sintéticas de DnDAB,
sendo n = 10-18, é de grande importância para a ciência básica e aplicada, por
se tratar de um modelo de membrana biológica e, principalmente, para fins de
transfecção celular em terapia genética. Neste projeto propõem-se um estudo
sistemático de propriedades físico-químicas de formação das vesículas de DnDAB
e da interação com aditivos, incluindo polímeros hidrossolúveis (polietileno
glicol, por exemplo), tensoativos e sais inorgânicos. Serão variadas a
concentração de DnDAB e a quantidade relativa de aditivo, a fim de
obter propriedades das vesículas e dos complexos vesícula-aditivo, tais como o
raio hidrodinâmico, a temperatura de transição de estados gel-líquido
cristalino e o potencial de superfície (potencial zeta). A interação das vesículas
com surfactantes formadores de micelas será também monitorada por tensão
superficial. O efeito dos mesmos aditivos serão investigados, através das
técnicas de Langmuir-Blodgett (LB) e espectroscopia UV-vis, respectivamente na
organização dos lipídios DnDAB em monocamadas na superfície da
solução e na deposição de vesículas em substratos sólidos. A presente proposta
está fundamentada no estudo comparativo da formação e estabilidade de vesículas
em solução e de filmes moleculares na superfície que, de acordo com resultados
de pesquisa recente do nosso grupo (não publicados), filmes de Langmuir e
vesículas de D18DAB interagem entre si, alterando o perfil da
isoterma pressão vs área e vesículas de D18DAB adsorvem em filmes layer-by-layer (LbL). A natureza dessa
interação ainda precisa ser esclarecida, assim como a verificação de que essa
interação ocorre para outros lipídios da série DnDAB. A ênfase no
estudo das vesículas catiônicas realizadas pelo nosso grupo, desde 1990,
sustenta a necessidade e relevância desta pesquisa.
3.2.
Projeto de Pesquisa Professor Visitante
Processo Fapesp: 2011/00796-4
Favorecido: Eloi
Feitosa
Supervisor: Professor
Martin Malmsten
Local: Department of
Pharmacy, Uppsala University – Uppsala, Suécia
Período: 15/07/2011 a
31/07/2012
Título: Estudo
do comportamento de fases de sistemas lipídio catiônico /siRNA/solução aquosa
para fins farmacêutico
Instituição: Instituto de
Biociências, Letras e Ciências Exatas – Ibilce, Unesp, São José do Rio Preto
Resumo
do projeto de pesquisa
O objetivo desta visita de um ano ao laboratório de pesquisa do
Professor Martin Malmsten é de realizar uma investigação mais profunda de
dispersões aquosas de lipídios catiônicos da série brometo de
dialquildimetilamônio (DnDAB, n
= 10-18), na fase lamelar e na presença de helpers, tais como copolímeros
tribloco (Pluronics) ou monooleína (GMO) para possível aplicação em formulações
farmacêuticas pela inclusão de siRNA (do inglês small interfering RNA).
Sistemas similares também serão investigados no regime de concentração diluída,
a fim de obter complexos estáveis (lipoplexos) de helpers e siRNA. Um estudo
comparativo deverá ser estendido para lipídios catiônicos sensíveis a pH com o
mesmo comprimento de cauda. Os métodos principais a serem usados neste estudo
são os de microscopia e SAXS (espalhamento de raios-X a baixos ângulos).
3.3.
Projeto de Pesquisa Pós-doutorado
Processo Fapesp: 2011/07414-0
Bolsista: Renata
Danielle Adati
Supervisor: Eloi
Feitosa
Título: Estudo da interação entre
polímeros hidrossolúveis e lipídios catiônicos em solução vesicular e filmes
moleculares como modelos de sistemas biomiméticos.
Instituição: Instituto de
Biociências, Letras e Ciências Exatas – Ibilce, Unesp, São José do Rio Preto
Resumo
do projeto de pesquisa
Vesículas catiônicas obtidas a
partir de sais de amônio dialquilados podem formar lipoplexos quando misturados
com DNA ou siRNA. A eficiência no processo de transfecção depende da presença
de aditivos “helpers”, usualmente co-solutos não iônicos. Neste trabalho, temos
o interesse acadêmico de explorar o processo de formação das vesículas de DnDAB
(sendo n = 10-18) e da interação das mesmas com “helpers”, polímeros
hidrossolúveis a exemplo do poli(etileno glicol), PEG. Serão estudadas
diferentes concentrações de DnDAB, a fim de obter propriedades do
sistema vesícula-PEG (e outros polímeros). O estudo será dirigido através da
determinação do raio hidrodinâmico, da temperatura de transição de estados
gel-líquido cristalino da pré- e da pós-transição de estados, e do potencial de
superfície (potencial zeta). A dinâmica da interação das vesículas com
polímeros será também monitorada através da técnica de Langmuir-Blodgett (LB),
a qual é bastante empregada no contexto biológico devido à alta sensibilidade
na detecção das atividades interfaciais de sistemas mimetizadores da membrana
celular em interação com diferentes espécies, inclusive PEG. A transferência da
monocamada para o substrato será realizada pela imobilização de grupos com
especificidade para interagir com as moléculas da interface visando o estudo
das propriedades físico-químicas envolvidas em sistemas organizados. O caráter
interdisciplinar do projeto fundamenta a proposta do estudo acadêmico que
vislumbra a aplicação em diversas áreas de pesquisa.
3.4.
Projeto de Pesquisa de Iniciação Científica
Modalidade de Bolsa: Bolsa de
Apoio Acadêmico e Extensão I (BAAE)
Bolsista: Carla Suiane Sanguetin
Orientador: Eloi Feitosa
Título: Calorimetria diferencial de varredura
teoria e prática.
Instituição: Instituto de
Biociências, Letras e Ciências Exatas – Ibilce, Unesp, São José do Rio Preto
Resumo
do projeto de pesquisa
Vesículas são estruturas formadas
por bicamadas fechadas de surfactantes separando as fases aquosas interna e
externa; os principais fatores responsáveis pela característica dinâmica da
bicamada estão relacionados às interações atrativas e repulsivas das partes
polar e apolar dos surfactantes. Em especial, as vesículas catiônicas
sintéticas de brometo de dialquildimetilamônio (DnDAB), sendo n =
10-18, apresentam peculiaridades, que provêm da sua estrutura molecular,
devido: i) à capacidade de hospedar solutos e compostos polares de baixa massa
molecular, e ii) à mimetização de membranas celulares. Destas características,
estão compreendidas aplicações diversas, tais como liberação controlada de
drogas, atividade antimicrobiana, terapia genética, dentre outras. As
propriedades físicas de vesículas de brometo de dimetildioctadecilamônio (D18DAB),
por exemplo, dependem do método de preparação das mesmas e da concentração do
surfactante. Normalmente, estas vesículas são formadas espontaneamente, pela
mistura de moléculas de D18DAB em água, em temperatura controlada
(e.g., 60 oC), acima da transição de estados gel para líquido
cristalino (Tm = 45 oC). Métodos alternativos incluem sonicação, injeção e extrusão. A
proposta deste trabalho é investigar, por calorimetria diferencial de varredura
(DSC) e turbidimetria, as propriedades térmicas e estruturais de vesículas de D18DAB
preparadas por três métodos distintos: espontâneo, sonicação tipo banho e
injeção etanólica. A aplicação dessas vesículas, como por exemplo, como vetores
não virais ou catalisadores e reações químicas, dependem de características
físicas das vesículas que, por sua vez, são determinadas pelo respectivo método
de preparação.
3.5.
Projeto de Pesquisa de Iniciação Científica
Modalidade de Bolsa: Bolsa de
Apoio Acadêmico e Extensão I (BAAE)
Bolsista: Aline Maximiano dos Santos
Orientador: Eloi Feitosa
Título: Efeito de sacarose nas propriedades térmicas e estabilidade de vesículas de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) investigado por calorimetria diferencial de varredura (DSC).
Instituição: Instituto de
Biociências, Letras e Ciências Exatas – Ibilce, Unesp, São José do Rio Preto
Resumo
do projeto de pesquisa
A
estabilidade de vesículas a pode ser considerada como um balanço entre repulsão
eletrostática das partes polares e forças atrativas de hidratação interfaciais.
Fatores que podem alterar a organização e estabilidade de vesículas incluem a
adição de co-solutos como: polímeros, co-surfactantes, sais e acúçares. A
especificidade de íons ou moléculas que interagem com as vesículas determina o
empacotamento da cadeia alquílica no interior da bicamada. O objetivo deste
projeto é estudar o processo de formação e estabilidade de vesículas catiônicas
de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) na presença de sacarose, que é
um importante componente regulador de osmolaridade em sistemas de vesículas. A
estabilidade de vesículas na presença de outros co-solutos tais como glicose e
uréia também serão investigadas e avaliadas por calorimetria diferencial de
varredura (DSC).
3.6.
Projeto de Pesquisa de Mestrado
Agência Financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior.
CAPES.
Bolsista:
Leonardo Negri Furini
Orientador:
Prof.
Dr. Carlos José Leopoldo Constantino
Co-orientador:
Eloi Feitosa
Título: Fabricação e Caracterização Morfológica de Filmes
Layer-by-Layer de DODAB/Ftalocianina de Níquel.
Instituição:
Faculdade
de Ciências e Tecnologia - Unesp, Presidente Prudente
Resumo
do projeto de pesquisa
Neste projeto serão fabricados
filmes finos contendo lipídio e ftalocianina utilizando a técnica de
automontagem ou Layer-by-Layer (LbL), objetivando a aplicação futura destes
filmes em unidades sensoriais. Serão utilizados o lipídio DODAB (brometo de
dioctadecildimetilamônio) e a ftalocianina tetrasulfonada de níquel (NiTsPc).
São três as principais informações a serem obtidas: i) a possibilidade de
fabricação de filmes LbL a partir desse lipídio e ftalocianina, ii) a qualidade
dos filmes em termos de controle da espessura e homogeneidade morfológica, e
iii) a natureza química da interação entre os materiais que compõem estes
filmes. DODAB em meio aquoso, sob determinadas condições, forma vesículas,
enquanto NiTsPc é solúvel em água, originando compostos catiônicos e aniônicos
respectivamente, condição necessária para a produção de filmes LbL. Pretendemos
crescer o filme com bicamadas do tipo DODAB/NiTsPc, cuja repetição pode levar
aos filmes com multicamadas. Serão utilizadas técnicas de caracterização como
espectroscopia de absorção (UV-Vis), microscopia eletrônica de varredura com
emissão de campo (SEM-FEG), microscopia de força atômica (AFM), espalhamento
micro-Raman e absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). O
objetivo para etapas futuras é aplicar estes filmes LbL em unidades sensoriais,
seja para detectar, distinguir e/ou determinar interações com analitos de
interesse, procurando tirar vantagem de possível sinergia apresentada pela
distinta natureza química dos lipídios e das ftalocianinas. Outra possibilidade
é utilizar este sistema como plataforma para imobilização de enzimas para a
fabricação de biossensores.
4.
Participação em Cursos, Congressos, Eventos.
4.1.
Apresentação de trabalho na forma de painel no XXIII Congresso de iniciação
científica da UNESP, realizado em S. J. Rio Preto – Instituto de Biociências,
Letras e Ciências Exatas Ibilce / Agosto/2011.
Título
do trabalho: “Efeitos do método de
preparação no comportamento térmico de vesículas de brometo de
dimetildioctadecilamônio.”
Autores:
Carla Suiane Sanguetin, Renata Danielle Adati, Eloi Feitosa
Aluna apresentadora Carla Suiane Sanguetin –
Projeto referência item 3.3
4.2.
Apresentação de trabalhos na forma de painéis na XVIII Encontro Regional da
Sociedade Brasileira de Química, realizado em S. J. Rio Preto – Instituto de
Biociências, Letras e Ciências Exatas Ibilce / Agosto/2011. Ibilce /Setembro/2011.
Títulos
dos trabalhos:
4.2.1.
“Estrutura
e estabilidade de vesículas de brometo de dimetildioctadecilamônio
preparadas por diferentes métodos.”
Autores:
Carla Suiane Sanguetin, Renata Danielle Adati, Eloi Feitosa
Aluna
apresentadora Carla Suiane Sanguetin – Projeto referência item 3.3.
4.2.2. “Efeito de sacarose na estrutura e
estabilidade de vesículas de brometo de dimetildioctadecilamônio (DODAB).”
Autores:
Aline Maximiano dos Santos, Renata Danielle Adati, Eloi Feitosa
Aluna
apresentadora Carla Suiane Sanguetin – Projeto referência item 3.4.
4.2.3. “Efeito da adição de NaCl nas propriedades
térmicas e estabilidade de vesículas de brometo de dimetildioctadecilamônio.”
Autores:
Renata Danielle Adati e Eloi Feitosa
Aluna
apresentadora Renata Danielle Adati – Projeto referência item 3.2.
4.2.4. “Comportamento térmico da transição
subgel-gel de vesículas de brometo de dimetildioctadecilamônio estudada por
DSC.”
Autores:
Renata Danielle Adati e Eloi Feitosa
Aluna
apresentadora Renata Danielle Adati – Projeto referência item 3.2.
4.2.5.
Apresentação de trabalho na forma de painel na 3ª Reunião Técnica do Programa
de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, evento realizado em
Bauru, no período de 08 a 09 de agosto de 2011. Título do trabalho: “Fabricação e caracterização morfológica de
filmes Layer-by-Layer de DODAB/Ftalocianina de Níquel.”
Aluno
apresentador: Leonardo Negri Furini – Projeto referência item 3.5
4.2.6.
Apresentação de trabalho na forma de painel na X Encontro da SBPMat, evento
realizado em Gramado – RS, no período de 25 a 29 de setembro de 2011. Título do trabalho: “Layer-by-Layer films containing nickel phtalocyanine and DODAB for
sensing applications.”
Autores:
Leonardo Negri Furini, Carlos José Leopoldo Constantino e Eloi Feitosa.
Aluno
apresentador: Leonardo Negri Furini – Projeto referência item 3.5
5.
Produção científica, trabalhos submetidos para
revistas internacionais, manuscritos em fase de redação.
5.1.
Artigo publicado em 2011. Johansson, H.; Feitosa, E.; Pessoa Jr, A. Phase
Diagrams of the Aqueous Two-Phase Systems of poly(ethylene glycol)/Sodium
Polyacrylate/Salts. Polymers, 3 (2011) 587-561. Link
Tema de estudo: Sistema Aquoso Bifásico
5.2.
Janeiro/dezembro 2011. Oliveira, I. M. S. C.; Silva, J. P. N.; Feitosa, E.;
Marques, E. F.; Castanheira, E. M. S.; Real-Oliveira, M. E. C. D. Aggregation
behaviour of aqueous dioctadecyldimethylammonium bromide / monoolein mixtures:
a multitechnique investigation on the influence of composition and temperature.
J. Colloid Interface Sci. In press (2012). Link
5.3.
Janeiro/dezembro 2011. Johansson, H.-O; Matos, T.; Luz, J.; Feitosa, E.;
Oliveira, C.; Pessoa Jr, A.; Bülow, L.; Tjerneld, F. Plasmid DNA partitioning
and separation using poly(ethyleneglycol)/poly(acrylate)/salt aqueous two-phase
systems. J. Chromagtography A. In press (2012).
Tema de estudo: Sistema Aquoso Bifásico
5.4.
Agosto/Dezembro 2011. Redação e submissão do artigo intitulado: Thermal and
kinetic properties of didodecyldimethylammonium bromide (DDAB) vesicles.
Autores:
Eloi Feitosa, Renata D. Adati, Martin Malmsten
Projetos
referência itens: 3.1 e 3.2
5.5.
Janeiro/Dezembro 2011. Redação e submissão do artigo intitulado: Effect of
lipid concentration on self-assembly structures of dioctadecyldimethylammonium
bromide and chloride (DODAB and DODAC) studied by DSC and cryo-TEM
Autores:
Eloi Feitosa, Göran Karlsson, Martin Malmsten
Projetos
referência itens: 3.1 e 3.2
5.6.
Dezembro 2011 – Atual. Redação do artigo intitulado: Vesicle phase in dilute
aqueous dispersions of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) studied by
differencial scanning calorimetry (DSC)
Situação:
Em fase de redação
Autores:
Eloi Feitosa, Renata D. Adati, Martin Malmsten
Projetos
referência itens: 3.1 e 3.2
5.7. Dezembro 2011 – Atual. Redação
do artigo intiulado: Thermal behavior and stability of dialkyldimethylammonium
bromide vesicles
Situação:
Em fase de redação
Autores:
Eloi Feitosa, Renata D. Adati, Martin Malmsten
Projetos
referência itens: 3.1 e 3.2
5.8. Dezembro 2011 – Atual.
Manufacture and applications in sensory of nanostructured filmes of
DODAB/NiTsPc
Situação:
Em fase de redação
Autores: L. N. Furini, D. Volpati, E.
Feitosa, C. J. L. Constantino
Projetos
referência itens: 3.1 e 3.2
6.
Colaboradores em 2011
Em
2011, o nosso grupo manteve colaboração ativa com os grupos dos seguintes
pesquisadores:
- Professor Martin Malmsten, Department of Pharmacy, Uppsala University, Uppsala, Sweden.
- Dra. Maria Elisabete C. D. Real Oliviera, Centre of Physics (CFUM), University of Minho, Campus de Gualtar, Braga, Portugal.
- Dr. José Carlos Leopoldo Constantino, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Faculdade de Ciências e Tecnologia de Presidente Prudente – SP.
Iniciamos
também discussão de projeto de colaboração com o Dr. Luiz Carlos Salay, Universidade
Estadual de Santa Cruz, Departamento de Ciencias Exatas e Tecnologicas, Ilheus,
Bahia, que participa do nosso Projeto de Pesquisa em Sistemas Organizados,
aprovado pela Fapesp (Proc. 2011/03566-0),
vide Anexo I. Neste projeto, participam também os pesquisadores acima citados.
Anexo
1 - Dados do Projeto de Pesquisa Fapesp aprovado em 2011
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Título em português |
Estudos de sistemas auto-organizados de brometo de
dialquildimetilamônio (DnDAB) em solução aquosa e interfaces líquidas e
sólidas |
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Título em Inglês |
Studies on self-organized systems of
dialkyldimethylammonium bromide in aqueous solution and at liquid and solid
interfaces |
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Classificação |
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Palavras-chave |
Filmes finos |
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VISUALIZAÇÃO DE
DESPACHO |
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Folha de Despacho
para Propos |
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Orçamento Consolidado – Processo Fapesp |
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Resumo do projeto O estudo
intensivo das propriedades das vesículas catiônicas sintéticas de DnDAB,
sendo n = 10-18, é de grande importância para a ciência básica e aplicada,
por se tratar de um modelo de membrana biológica e, principalmente, para fins
de transfecção celular em terapia genética. Neste projeto propõem-se estudos
sistemáticos de propriedades físico-químicas de formação das vesículas de
DnDAB e da interação com aditivos, incluindo polímeros hidrossolúveis
(polietileno glicol, por exemplo), tensoativos e sais inorgânicos. Serão
variadas a concentração de DnDAB e a quantidade relativa de aditivo, a fim de
obter propriedades das vesículas e dos complexos vesícula-aditivo, tais como
o raio hidrodinâmico, transições térmicas de estados e o potencial de
superfície (potencial zeta). A interação das vesículas com surfactantes
formadores de micelas também será monitorada por tensão superficial. O efeito
dos mesmos aditivos serão investigados, através das técnicas de
Langmuir-Blodgett (LB) e espectroscopia UV-vis, respectivamente na
organização dos lipídios DnDAB em monocamadas na superfície da solução e na
deposição de vesículas em substratos sólidos. A presente proposta está
fundamentada no estudo comparativo da formação e estabilidade de vesículas em
solução e de filmes moleculares em supperfícies que, de acordo com resultados
de pequisa recente do nosso grupo (não publicados), filmes de Langmuir e
vesículas de D18DAB interagem entre si, altarando o perfil da isoterma
pressão vs área e vesículas de D18DAB adsorvem em filmes layer-by-layer
(LbL)em substrato de quartzo formando diveras camadas, de acordo com dados de
absorbância. A natureza dessa interação ainda precisa ser esclarecida, assim
como a verificação de que essa interação ocorre para outros lipídios da série
DnDAB. A ênfase ao estudo das vesículas catiônicas realizadas pelo nosso
grupo, desde 1990, sustenta a necessidade e relevância desta pesquisa. |
Anexo
2 – Certificados de Participação em eventos científicos
