Revista Colombiana de Química

Identificação de uma triparedoxina peroxidase citoplasmica de Leishmania braziliensis

Resumen Los sistemas de defensa anti-oxidante utilizados por el parásito intracelular Leishmania braziliensis durante el proceso de infección permiten eliminar especies reactivas de oxígeno y nitrógeno a expensas de equivalentes reductores derivados de la tripanotiona, evitando daños celulares del patógeno. Con el objetivo de identificar potenciales blancos moleculares para el desarrollo de fármacos contra este parásito, se realizó la detección de la enzima triparedoxina peroxidasa citoplasmática de L. braziliensis (LbTXNPxII), la cual es esencial para disminuir concentraciones tóxicas de peróxido de hidrógeno en el contexto de infección. Para esto se generaron anticuerpos policlonales en modelo aviar, partiendo de la clonación, expresión y purificación de la proteína recombinante 6xHis-SUMO-LbTXNPxII (37kDa) en el sistema heterólogo Escherichia coli. La proteína purificada se utilizó como antígeno para la producción de anticuerpos IgY, cuya implementación en estudios in situ permitió detectar y localizar la enzima LbTXNPxII endógena (22kDa) en el citoplasma de promastigotes fijados y verificar su interacción molecular con la nicotinamida/ nicotinato mononucleótido adenilil transferasa, enzima involucrada en la síntesis del NAD. De este modo, se reporta el desarrollo de una herramienta bioquímica para la identificación y estudio de la enzima LbTXNPxII y su participación en vías del metabolismo energético y de defensa anti-oxidante.

Abstract The antioxidant defense systems used by the intracellular parasite Leishmania braziliensis during the infection process make it possible to eliminate reactive oxygen and nitrogen species at the expense of reducing equivalents derived from trypanothione, avoiding cellular damage of the pathogen. In order to identify potential molecular targets for the development of drugs against this parasite, the cytoplasmic tryparedoxin peroxidase of L. braziliensis (LbTXNPxII), which is essential to reduce toxic concentrations of hydrogen peroxide in the context of infection, was carried out. In this regard, polyclonal antibodies were generated in an avian model, starting from the cloning, expression, and purification of the recombinant protein 6xHis-SUMO-LbTXNPxII (37kDa) in the heterologous system of Escherichia coli. The purified protein was used as an antigen for the production of IgY antibodies, whose implementation in in situ experiments allowed the detection and localization of the endogenous LbTXNPxII enzyme (22kDa) in the cytoplasm of fixed promastigotes, as well as the verification of its molecular interaction with nicotinamide/nicotinate mononucleotide adenylyltransferase, an enzyme involved in the synthesis of NAD. Thus, the development of a biochemical tool for the identification and study of the LbTXNPxII enzyme and its participation in energy metabolism and antioxidant defense pathways is reported.

Resumo Os sistemas de defesa antioxidante utilizados pelo parasita intracelular Leishmania braziliensis durante o processo de infecção, permitem a eliminação de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio em detrimento de equivalentes redutores derivados de tripanotiona, evitando o dano celular do patógeno. Com o objetivo de identificar potenciais alvos moleculares para o desenvolvimento de drogas contra esse parasita, foi detectada a enzima citoplasmática triparedoxina peroxidase de L. braziliensis (LbTXNPxII), essencial para reduzir as concentrações tóxicas de peróxido de hidrogênio no contexto de infecção. Para isso, anticorpos policlonais foram gerados em modelo aviário, a partir da clonagem, expressão e purificação da proteína recombinante 6xHis-SUMO-LbTXNPxII (37kDa) no sistema heterólogo de Escherichia coli. A proteína purificada foi utilizada como antígeno para a produção de anticorpos IgY, cuja implementação em experimentos in situ permitiu a detecção e localização da enzima LbTXNPxII endógena (22kDa) no citoplasma de promastigotas fixos e verificar sua interação molecular com nicotinamida/nicotinato mononucleotídeo adenililtransferase, enzima envolvida na síntese de NAD. Assim, é relatado o desenvolvimento de uma ferramenta bioquímica para a identificação e estudo da enzima LbTXNPxII e sua participação no metabolismo energético e nas vias de defesa antioxidante.

Uma perspectiva dupla (convencional e aprimorada com energia solar) nos processos de oxidação avançados para tratar vinassas de Agave cocui

Abstract Agave cocui vinasse was physicochemically characterized with reference to the relevant environmental regulations. The following results were obtained: COD: 71,000 mg.L-1, total solids: 21,000 mg.L-1, dissolved solids: 17,000 mg.L-1; pH: 4.06, conductivity: 9.45 mhoscm-1, total Fe: 48.83 mg.L-1, total phenols: 8.66 mg.L-1; BOD: 30,000 mg.L-1. Fenton and photo-Fenton reactions were applied to treat the wastewater produced. For the Fenton process, the optimal oxidation conditions found were pH = 3.48, [COD]:[H2O2] mass ratio = 1:5, and [Fe+2]: [H2O2] mass ratio = 1:6. For the photo-Fenton process, the optimal parameters found were: pH = 3.98, [COD]:[H2O2] = 1:7.86, and [Fe+2]: [H2O2] = 1:5. The experimental data were adjusted to fit second order polynomial models with R2 = 0.88 for the Fenton process and R2 = 0.91 for the photo-Fenton process, respectively. The sludge produced featured the following characteristics: average COD: 41,000 mg.L-1, total Fe: 296,000 mg.L-1, pH: 7.7. The variables with the greatest influence in both processes were [Fe+2]:[H2O2] and [COD]:[H2O2].

Resumen Se caracterizó fisicoquímicamente la vinaza de Agave cocui con base en regulaciones ambientales de referencia. Se obtuvieron los siguientes resultados: DQO: 71 000 mg.L-1, sólidos totales: 21 000 mg.L-1, sólidos disueltos: 17 000 mg.L-1; pH: 4,06, conductividad: 9,45 mhos.cm-1, hierro total: 48,83 mg.L-1, fenoles totales: 8,66 mg.L-1 ; DBO: 30 000 mg.L-1. Se aplicaron las reacciones Fenton y foto Fenton para tratar las aguas residuales producidas. Para el proceso Fenton, las condiciones de oxidación óptimas encontradas fueron pH = 3,48, relación de masa [DQO]:[H2O2] = 1:5 y relación de masa [Fe+2]:[H2O2] = 1:6. Para el proceso foto Fenton, los parámetros óptimos encontraron fueron: pH = 3,98, [DQO]:[H2O2] = 1:7,86 y [Fe+2]:[H2O2] = 1:5. Los datos experimentales fueron ajustados a modelos de segundo orden polinomial con R2 = 0,88 para el proceso Fenton y R2 = 0,91 para el proceso foto Fenton, respectivamente. El lodo producido presentó las siguientes características: DQO promedio: 41 000 mg.L-1, hierro total: 296 000 mg.L-1, pH: 7,7. Las variables con mayor influencia en ambos procesos fueron [Fe+2]:[H2O2] and [DQO]: [H2O2].

Resumo A vinhaça de Agave cocui foi caracterizada físico-quimicamente de acordo com as normas ambientais de referência. Os seguintes resultados foram obtidos: DQO: 71.000 mg.L-1, sólidos totais: 21.000 mg.L-1, sólidos dissolvidos: 17.000 mg.L-1; pH: 4,06, condutividade: 9,45 mhos.cm-1, Fe total: 48,83 mg.L-1, fenóis totais: 8,66 mg.L-1; DBO: 30,000 mg.L-1. As reações de Fenton e foto Fenton foram aplicadas para tratar a água residual produzida. Para o processo Fenton, as condições de oxidação ideais encontradas foram pH = 3,48, razão de massa [DQO]:[H2O2] = 1:5 e razão de massa [Fe+2]:[H2O2] = 1:6. Para o processo de foto Fenton, os parâmetros ideais encontrados foram: pH = 3,98, [DQO]:[H2O2] = 1:7,86 e [Fe+2]:[H2O2] = 1:5. Os dados experimentais foram ajustados para se adequar modelos polinomiais de segunda ordem com R2 = 0,88 para o processo Fenton e R2 = 0,91 para o processo foto Fenton, respectivamente. O lodo produzido apresentou as seguintes características: DQO média: 41.000 mg.L-1, Fe total: 296.000 mg.L-1, pH: 7,7. As variáveis com maior influência em ambos os processos foram [Fe+2]:[H2O2] e [DQO]:[H2O2].

Eficiência de dois métodos de digestão para determinar metais (Cd, Cu, Cr, Pb e Zn) na geoprópolis produzida por Melipona scutellaris

Abstract This study evaluates the efficiency of acid extraction and total digestion to determine the presence of metals in geopropolis produced by the stingless bee Melipona scutellaris. Geopropolis samples were collected at five meliponaries in the city and in the metropolitan region of Salvador, Bahia State, Brazil. The sample treatment methods comprised acid extraction and total digestion. The Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP OES) technique was used to quantify Cd, Cu, Cr, Pb, and Zn. Geopropolis samples submitted to both digestion methods showed statistical differences. For both methods, Cr and Zn showed the highest concentrations, while those of Cd were the lowest. The Cr concentration for determination by total digestion was 37.53 mg/kg, while for acid extraction it was 32.90 mg/kg. For Zn, the concentration was 17.65 mg/kg and 8.85 mg/kg for total digestion and acid extraction, respectively. The total digestion method showed the highest concentrations of the metals evaluated; however, acid extraction (USEPA 3050b) is a more straightforward procedure for metal evaluation in geopropolis samples and presented values that support the use of geopropolis as a bioindicator. The acid extraction method USEPA 3050b, in combination with detection using ICP OES, showed efficiency in analyses carried out to determine metals in geopropolis.

Resumen El objetivo de este artículo fue evaluar la eficacia da extracción ácida y de la digestión total para determinación de metales absorbidos en geopropóleos producidos por Melipona scutellaris. Se colectaron muestras de geopropóleos en cinco meliponarios localizadas en la región metropolitana del Salvador, estado de Bahia, Brasil. Se utilizaron como métodos de tratamiento para muestras, la extracción ácida y la digestión total. Para determinar los metales Cd, Cu, Cr, Pb y Zn se utilizó Espectroscopia de Emisión Óptica con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP OES). Se encontraron diferencias estadísticas en la concentración de metales hallados en las muestras de geopropóleos sometidas a los diferentes métodos de digestión. Para ambos métodos de digestión, las mayores concentraciones de metal fueron observadas para Cr y Zn. Entre los metales evaluados Cd presentó la menor concentración. La concentración de Cr para la determinación por digestión total fue de 37,53 mg/kg y para la extracción ácida fue de 32,90 mg/ kg. Para el Zn, la concentración fue de 17,65 mg/kg y 8,85 mg/kg para la digestión total y la extracción ácida, respectivamente. El método de digestión total mostró los mayores valores para concentraciones de los metales evaluados. Entretanto, la extracción ácida, USEPA 3050b, es un procedimiento más simple para la evaluación de metales en muestras de geopropóleos y también mostró valores que pueden satisfacer la necesidad de su uso en evaluaciones de colmenas como bio-indicador. El método de extracción ácida USEPA 3050b en combinación con la detección a través de ICP OES se mostró eficiente para el análisis de metales en geopropóleos.

Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência da extração ácida e da digestão total para determinação de metais adsorvidos na geoprópolis produzida por Melipona scutellaris. Foram coletadas amostras de geoprópolis em cinco meliponários, situados em Salvador, Estado da Bahia e região metropolitana. Foram utilizados como métodos de tratamento das amostras a extração ácida e a digestão total. Para determinação dos metais Cd, Cu, Cr, Pb e Zn utilizou-se a Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP OES). Houve diferença estatística na concentração de metais encontrados nas amostras de geoprópolis submetidas aos diferentes métodos de digestão. Para ambos os métodos de digestão as maiores concentrações de metais foi observada para o Cr e Zn. Dentre os metais avaliados o Cd apresentou a menor concentração. A concentração de Cr para determinação por digestão total foi de 37,53 mg/kg e para extração ácida de 32,90 mg/ kg. Para o Zn, a concentração foi de 17,65 mg/kg e 8,85 mg/kg para digestão total e extração ácida, respectivamente. O método de digestão total apresentou os maiores valores para concentrações dos metais avaliados. No entanto, a extração ácida, USEPA 3050b, é um procedimento mais simples para a avaliação dos metais em amostras de geoprópolis e também apresentou valores que podem satisfazer a necessidade de utilização na avaliação deste produto da colmeia como bioindicador. O método de extração ácida USEPA 3050b em combinação com a detecção por ICP OES mostrou eficiência para análise de metais em geoprópolis.

Materiais carbonosos preparados a partir de Cuesco de Palma en a adsorção de CO₂. Caracterização elementar, proximal e morfológica

Resumen En la presente investigación se prepararon sólidos porosos tipo carbón activado (CA) a partir de la activación química del cuesco de palma africana procedente de los cultivos de la región de la Guajira, Colombia, con soluciones de Fe(NO3)3 y Cu(NO3)2 con cambio en la concentración a dos diferentes temperaturas: 973 y 1073 K. Los sólidos adsorbentes preparados se caracterizaron para determinar sus propiedades fisicoquímicas y capacidades de adsorción de CO2. Los CA obtenidos presentan micro mesoporosidad con áreas superficiales entre 5 y 1300 m2g-1. Los valores con respecto al contenido de carbono fijo se encuentran entre 47,1 y 78,4%; los resultados evidencian que el proceso de activación tiene efectos sobre los parámetros texturales, composición elemental y proximal de los sólidos obtenidos. También se realizó la caracterización morfológica de la superficie de los materiales con SEM evidenciando la formación de mayor rugosidad en las muestras activadas a 1073 K, específicamente, los carbones activados con el nitrato cúprico; además, mediante EDX se cuantificó la presencia de algunos elementos. Los valores obtenidos de la adsorción de CO2 a bajas presiones se encuentran entre 80 y 250 mg•g-1, evidenciándose una mayor afinidad hacia los sólidos adsorbentes (MCu3 y MFe5).

Abstract In the present investigation, porous solids type activated carbon (CA) were prepared from the chemical activation of the African palm shells from the crops of the Guajira region, Colombia, with solutions of Fe(NO3)3 and Cu(NO3)2 with change in concentration at two different temperatures: 973 and 1073 K. The prepared adsorbent solids were characterized to determine their physicochemical properties and CO2 adsorption capacities. The CAs obtained present micro-mesoporosity with surface areas between 5 and 1300 m2g-1. The values with respect to the fixed carbon content are between 47.1% and 78.4%; the results show that the activation process has effects on the textural parameters, elemental and proximal composition of the solids obtained. The morphological characterization of the surface of the materials was also carried out with SEM, evidencing the formation of greater roughness in the samples activated at 1073 K, specifically, the activated carbons with cupric nitrate; furthermore, the presence of some elements was quantified by EDX. The values obtained from the adsorption of CO2 at low pressures are between 80 and 250 mg•g-1, showing a greater affinity towards adsorbent solids (MCu3 and MFe5).

Resumo Na presente investigação, sólidos porosos do tipo carvão ativado (CA) foram preparados a partir da ativação química do Cuesco de Palma Africana de lavouras da região de Guajira-Colômbia com soluções de Fe(NO3)3 e Cu(NO3)2 com alteração em concentração em duas temperaturas diferentes 973 e 1073 K. Os materiais preparados foram caracterizados para avaliar suas propriedades físico-químicas e capacidades de adsorção de CO2. Os (CAs) obtidos apresentam micro-mesoporosidade com áreas superficiais entre 5 e 1300 m g-1. Os valores com relação ao teor de carbono fixo estão entre 47,1 - 78,4%, os resultados mostram que o processo de ativação tem efeitos nos parâmetros texturais, composição elementar e proximal dos sólidos obtidos. A caracterização morfológica da superfície dos materiais também foi realizada com MEV, evidenciando a formação de maior rugosidade nas amostras ativadas a 1073 K, especificamente os carbonos ativados com nitrato cúprico, e a presença de alguns elementos foi quantificada por EDX. Os valores obtidos na adsorção de CO2 em baixas pressões estão entre 80-250 mg•g-1, mostrando uma maior afinidade para sólidos adsorventes (MCu3 e MFe5).

Estudo estrutural e supramolecular do composto ácido 2- E -((4-hidroxifenil) diazenil) benzoico

Resumen La estructura cristalina del compuesto ácido 2-E-((4-hidroxifenil) diazenil) benzoico se resolvió por medio del método de fase intrínseca usando datos de difracción de rayos X de monocristal, encontrando que la molécula cristaliza en el sistema cristalino ortorrómbico con grupo espacial Pbca. Dentro de su celda unidad hay cuatro moléculas por unidad asimétrica que son confórmeros moleculares. Estos confórmeros forman hélices beta a lo largo de la dirección [010]. A partir de los datos estructurales se realizó el cálculo de superficies de Hirshfeld determinando, a partir de ellas, sus correspondientes diagramas de huellas dactilares bidimensionales, lo que permitió estudiar las interacciones intermoleculares que más contribuyen al empaquetamiento cristalino. Así, se pudo determinar que la principal contribución a la superficie general está dada por los contactos H•••H (34,8%), seguida de interacciones O•••H/ H•••O (27%) y C•••H/H•••C (18,6%). También fueron calculadas las redes energéticas de interacción con un nivel de teoría DFT/B3LYP/6-31G(d,p), permitiendo cuantificar los valores de cada componente que aportan a la energía total, siendo las interacciones de dispersión (-57,5 kJ/mol) las que más contribuyen en la formación del empaquetamiento cristalino para este compuesto.

Abstract The crystalline structure of 2-E-((4-hydroxyphenyl) diazenil) benzoic acid compound was solved by intrinsic phase method using single-crystal X-ray diffraction data. The molecule crystallizes in the orthorhombic Pbca space group. in the unit cell four molecular conformers of the compound per asymmetric unit are observed, which are forming beta helix arrangement along [010] direction. Hirshfeld surface calculation was performed to determine the intermolecular interactions that contribute to the crystal packing. it was possible to observe that the main contribution to the general surface is given by the contacts H ••• H (34.8%), followed by interactions O ••• H/H ••• O (27%) and C ••• H/H ••• C (18.6%). The energy interaction networks were calculated at a DFT/B3LYP/6-31G(d,p) level, allowing to quantify the high participation of dispersion interactions (-57.5 kJ/mol) in the formation of crystal packing.

Resumo A estrutura cristalina do composto ácido 2-E-((4-hidroxifenil) diazenil) benzóico foi resolvida pelo método da fase intrínseca usando dados de difração de raios X de cristal único, constatando que a molécula cristaliza no sistema cristalino ortorrômbico com grupo espacial Pbca. Dentro de sua cela unitária, existem quatro moléculas por unidade assimétrica, que são isômeros moleculares. Esses isômeros formam hélices beta na direção [010]. A partir dos dados estruturais, foi realizado o cálculo das superfícies de Hirshfeld determinando a partir delas seus respetivos diagramas bidimensionais das impressões digitais, o que permitiu estudar as interações intermoleculares que mais contribuem para o empacotamento cristalino. Assim, foi determinado que a principal contribuição para a superfície geral é dada pelos contatos H ••• H (34,8%), seguidos pelas interações O ••• H / H••• O (27%) e C ••• H / H ••• C (18,6%). Também foram calculadas as redes de energia de interação com um nível de teoria DFT/B3LYP/6-31G(d,p), permitindo quantificar a alta participação de interações de dispersão (-57,5 kJ / mol) na formação do empacotamento cristalino para este composto.

Síntese de hidróxido de níquel (II) com solução de lixiviação de sulfetos multicomponentes da Caron technology

Resumen Se determinaron las condiciones más favorables para la síntesis de hidróxido de níquel (II) por precipitación química a partir de la disolución lixiviada del sulfuro de níquel de la tecnología Caron. La disolución lixiviada de fuerza iónica igual a 4,6 mol-L-1 fue tratada con hidróxidos de amonio y sodio. Se calcularon las propiedades termodinámicas como entalpía, entropía y energía libre y se construyeron diagramas de zona de predominancia. Se demostró la conveniencia de realizar el proceso a 303 K, pH entre 11 y13 y concentración de amoníaco de 0,5 a 1,0 mol•L-1. En estas condiciones fueron obtenidas altas eficiencias de precipitación de los cationes metálicos de la disolución inicial. El sólido precipitado se caracterizó mediante espectrometría de absorción atómica y difracción de rayos X. Se obtuvo un beta-hidróxido de níquel (II) con la siguiente composición química: 58,5 ≤ Ni ≤ 59,1%, 1,7 ≤ Co ≤ 2,1%, 0,5 ≤ Fe ≤ 0,6%, Cu, Zn, Mn y Mg ≤ 0,2%.

Abstract The most favorable conditions for the synthesis of nickel (II) hydroxide were determined by chemical precipitation, from the leached solution of nickel sulfide from the Caron technology. The leached solution with an ionic strength equal to 4.6 mol-L-1 was treated with ammonium and sodium hydroxides. Thermodynamic properties such as enthalpy, entropy, and free energy were calculated and predominance zone diagrams were constructed. The convenience of performing the process at 303 K, pH between 11 and 13, and ammonia concentration of 0.5 to 1.0 mol•L-1 was demonstrated. Under these conditions, high precipitation efficiencies of the metal cations from the initial solution were obtained. The precipitated solid was characterized by atomic absorption spectrometry and X-ray diffraction. Nickel (II) beta-hydroxide with the following chemical composition was obtained: 58.5 ≤ Ni ≤ 59.1%, 1.7 ≤ Co ≤ 2.1%, 0.5 ≤ Fe ≤ 0.6%, Cu, Zn, Mn and Mg ≤ 0.2%.

Resumo As condições mais favoráveis para a síntese do hidróxido de níquel (II) foram determinadas por precipitação química, a partir da solução lixiviada de sulfeto de níquel da tecnologia Caron. A solução lixiviada de força iônica igual a 4,6 mol-L-1, foi tratada com hidróxidos de amônio e sódio. Foram calculadas propriedades termodinâmicas, como entalpia, entropia e energia livre, e diagramas de zonas de predominância foram construídos. Foi demonstrada a conveniência de realizar o processo a 303 K, pH entre 11 e 13 e concentração de amônia de 0,5 a 1,0 mol•L-1. Nessas condições, foram obtidas altas eficiências de precipitação dos cátions metálicos da solução inicial. O sólido precipitado foi caracterizado por espectrometria de absorção atômica e difração de raios-x. Foi obtido beta-hidróxido de níquel (II) com a seguinte composição química: 58,5 ≤ Ni ≤ 59,1%, 1,7 ≤ Co ≤ 2,1%, 0,5 ≤ Fe ≤ 0,6%, Cu , Zn, Mn e Mg ≤ 0,2%.