Design racional e modelagem mecanística de complexos supramoleculares bioinspirados: potencialidades multifuncionais via catálise nucleofílica, básica-geral e fotoquímica

Abstract

Este trabalho detalha a formação, design racional, caracterização, mecanismo e performance catalítica de complexos supramoleculares polímero/surfactante como enzimas artificiais em reações de interesse biológico, bem como seu uso como sistemas estabilizadores de Clorofilas B para fotocatálise. Tais complexos são baseados na associação supramolecular entre o polímero PAIM e a classe de surfactantes catiônicos CnTAB e zwitteriônico SB3-16. Os complexos supramoleculares foram caracterizados por medidas de condutividade, fluorescência, potencial zeta, espalhamento de luz relativo UV-Vis, microscopia eletrônica de transmissão e espalhamento dinâmico de luz. Tais complexos apresentaram efeitos catalíticos excepcionais em reações de desfosforilação de um diéster de fosfato ativado e fornecem um modelo que mostra a significância dos efeitos hidrofóbicos na catálise enzimática. Ainda, os resultados identificaram a Clorofila B como um dos mais poderosos geradores de oxigênio singleto na natureza. Tal pigmento foi caracterizado e incorporado nos complexos supramoleculares. Em especial, a sua fotoestabilidade está fortemente relacionada ao microambiente e localização, além de apresentar excepcional atividade fotocatalítica. Finalmente, tais estudos apresentam potencialidades multifuncionais, as quais incluem aplicações práticas em nanomedicina, biotecnologia, e detoxificação química.

Abstract: This work details the formation, rational design, characterization, mechanism and catalytic performance of supramolecular polymer / surfactant complexes as artificial enzymes in reactions of biological interest, as well as their use as chlorophyll B stabilizing systems for photocatalysis. Such complexes are based on the supramolecular association between the PAIM polymer and the cationic surfactants class CnTAB and zwitterionic SB3-16. Supramolecular complexes were characterized by measurements of conductivity, fluorescence, zeta potential, relative light scattering UV-Vis, transmission electron microscopy and dynamic light scattering. Such complexes showed exceptional catalytic effects in dephosphorylation reactions of an activated phosphate diester and provide a model that shows the significance of hydrophobic effects in enzymatic catalysis. Furthermore, the results identified Chlorophyll B as one of the most powerful singlet oxygen generators in nature. Such a pigment was characterized and incorporated in the supramolecular complexes. In particular, its photostability is strongly related to the microenvironment and location, in addition to presenting exceptional photocatalytic activity. Finally, such studies have multifunctional potentials, which include practical applications in nanomedicine, biotechnology, and chemical detoxification.