[pt] ESTUDO DO EFEITO DE SOLVENTES NAS PROPRIEDADES ESPECTROSCÓPICAS DO ANTIBIÓTICO NORFLOXACINA: ABSORÇÃO, FLUORESCÊNCIA ESTACIONÁRIA E RESOLVIDA NO TEMPO

[en] SOLVENT EFFECTS ON SPECTROSCOPIC PROPERTIES OF THE ANTIBIOTIC NORFLOXACIN: UV-VIS ABSORPTION, STEADY STATE AND TIME-RESOLVED FLUORESCENCE

[pt] LUIZ DA SILVA GOES FILHO

[pt] FLUORESCENCIA

[pt] BIOFISICA

[pt] ESPECTROSCOPIA

[pt] ABSORCAO

[en] FLUORESCENCE

[en] BIOPHYSICS

[en] SPECTROSCOPY

[en] ABSORPTION

[pt] Norfloxacina (NOR) é um antibiótico e antitumoral sintético da classe das fluorquinolonas. A carga elétrica de seu íon molecular é determinada principalmente pelo estado de protonação de dois grupos funcionais: o grupo carboxílico no anel quinolônico e a amina do grupo piperazinil. O equilíbrio de espécies com diferentes estados de protonação influencia tanto as propriedades espectroscópicas quanto a atividade farmacológica da droga. NOR apresenta-se positivamente carregada em meio ácido, neutra ou zwiteriônica em meio neutro e negativamente carregada em meio básico. No presente trabalho, investigamos as propriedades espectroscópicas da norfloxacina, através de absorção ótica e de fluorescência estacionária e resolvida no tempo, em soluções aquosas de diferentes pH e em diferentes solventes orgânicos. Parâmetros fotofísicos como coeficiente de absorção molar, deslocamento de Stokes, rendimento quântico, e tempo de vida de fluorescência foram obtidos. O deslocamento de Stokes e a frequência de emissão foram analisados em 16 solventes, agrupados principalmente em solventes próticos e apróticos, levando em consideração efeitos gerais, como a polarizabilidade de orientação dos solventes, e efeitos específicos. Foi observado que, apesar de os espectros de absorção UV-visível não apresentarem diferenças substanciais na maioria dos solventes, o deslocamento de Stokes e, especialmente, o rendimento quântico de fluorescência são fortemente afetados pelo solvente. Foram construídos gráficos de Lippert, do desvio de Stokes ou da frequência de emissão como função da polarizabilidade de orientação do solvente. Mesmo introduzindo correção para transferências de carga fotoinduzidas, segundo a teoria de Weller, não foram obtidas boas correlações. Por outro lado, para a maioria dos solventes, encontrou-se correlação entre os desvios de Stokes e os valores do parâmetro ET(30) da escala empírica de polaridades elaborada por Reichardt e baseada no forte solvatocromismo da absorção do corante betaína 30. Decaimentos de fluorescência de NOR nos diferentes solventes foram obtidos por contagem de fótons e foram ajustados com expressão para distribuição de tempos de vida em torno de um único tempo, ou de múltiplas exponenciais no caso de mais de um tempo de vida. Foram também estudadas absorção e fluorescência de NOR em misturas binárias de solventes: etanol-tampão e DMSO-tampão, com tampões de pH 4.2 e 7.5. As curvas obtidas para as modificações no rendimento quântico em função da proporção de tampão na mistura são características de efeitos específicos de solventes e apontam o equilíbrio de protonação-desprotonação dos grupos amina e carboxílico como tendo papel fundamental no rendimento quântico e no deslocamento de Stokes. Os resultados mostraram que, sendo a fluorescência de NOR particularmente sensível a pequenas quantidades de solventes orgânicos, especialmente em pH fisiológico, constitui um importante sensor espectroscópico para sondar interações do antibiótico com moléculas biologicamente relevantes.

[en] Norfloxacin (NOR) is a synthetic antibiotic and antitumoral drug of the class of fluoroquinolones. The electric charge of this molecular ion is mainly determined by the protonation equilibrium of two functional groups: the carboxyl of the quinolone heterocycle, and the distal amine of the piperazinyl group. The equilibrium of species with different charge distributions influences both the spectroscopic properties and pharmacological activity of the drug: NOR is positively charged in acidic medium, neutral or zwitterionic in neutral medium, and negatively charged in basic medium. In the present work, we investigated the spectroscopic properties of norfloxacin using UV-vis optical absorption, and steady state and time-resolved fluorescence in different aqueous solutions and organic solvents. Photophysical parameters such as molar absorption coefficients, Stokes shifts, quantum yields, and fluorescence lifetimes were obtained. The Stokes shift and the emission frequency were analyzed in 16 solvents, mainly grouped as protic and aprotic solvents, taking into account general effects of the solvents, such as orientation polarizability, and specific effects. It was observed that, although the UV-vis absorption spectra do not present substantial difference in most solvents, the Stokes shift and specially the fluorescence quantum yield are strongly affected by the solvent. Lippert plots of the Stokes shift and the emission frequency versus solvent orientation polarizability were constructed. Even introducing a correction for photoinduced charge transfer, according to the Weller’s theory, a good correlation was not found. On the other hand, a good correlation was found between the Stokes shift and the parameter ET(30), of the empirical scale developed by Reichardt and based on the strong solvatochromism of the betain 30 dye. Fluorescence decays in different solvents were obtained using time correlated single photon counting (TCSPC) and were fitted with the expression for lifetime distribution around a single lifetime, or using a multiexponential expression in the case of more than one lifetime. Optical absorption and fluorescence of NOR were also studied in binary mixtures of solvents: ethanol-buffer and DMSO-buffer, with pH 4.2 and 7.5 buffers. The curves of the fluorescence intensity as a function of the proportion of buffer in the mixture are characteristic of specific solvent effects, and point out that the protonation-deprotonation equilibrium of the amine and carboxylic groups plays a fundamental role in determining the quantum yield and the Stokes shift. The results showed that the fluorescence of NOR is an important spectroscopic sensor to explore interactions with biologically relevant molecules, since it is particularly sensitive to small amounts of organic solvents, especially at physiological pH.

SONIA RENAUX WANDERLEY LOURO

SONIA RENAUX WANDERLEY LOURO

MARCO CREMONA

ELIANE WAJNBERG

NICOLAS ADRIAN REY

IOURI BORISSEVITCH

2011-06-20

2010-12-10

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17692@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17692@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.17692