Neste trabalho desenvolveu-se um processo alternativo para separação cromatográfica dos enantiômeros (+)-(3R,4R) e ( - )-(3S,4S) do β-aminoácido quiral trans-2,2,5,5-tetrametilpirrolidina-3-amino-4-carboxílico (POAC), que estava protegido no grupo amínico para posterior ligação a um peptídeo, polímero ou outra macromolécula. A enantioseparação foi obtida por HPLC usando uma fase estacionária normal à base de celulose quiral e eluição isocrática. O sistema n-hexano:isopropanol, sempre com maior quantidade do primeiro solvente, foi usado como fase móvel, pois forneceu os melhores resultados na separação dos dois componentes, constatado pelos valores mais elevados de fator de separação e de índice de resolução cromatográfica. Estes parâmetros apresentaram valores de 3,7 e 18,4 e de 2,0 e 6,7 nas soluções com proporção 90:10 (v/v) e 80:20 (v/v) de n-hexano:isopropanol, respectivamente. Estes dados indicam que a estratégia de purificação cromatográfica em uma única etapa usando fase normal é viável, abrindo assim a perspectiva de uma produção rápida e em grande escala desta sonda paramagnética.

In this work an alternative chromatographic process was developed for fractionating the (+)-(3R,4R) and ( - )-(3S,4S) enantiomers of the chiral trans β-amino acid trans-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine-3-amino-4-carboxylic acid (POAC), which was protected at its amine group for further coupling to a peptide, polymer or other macromolecule. The HPLC enantioseparation was achieved using a chiral cellulose-based normal stationary phase and isocratic elution. The n-hexane:isopropanol system, always with greater amount of the former component, was used as mobile phase as revealed by improved fractionation property of both components, demonstrated by the separation factor and resolution index values. These parameters presented values of 3.7 and 18.4 and of 2.0 and 6.7 when in 90:10 (v/v) and 80:20 (v/v) n-hexane:isopropanol solutions, respectively. These findings indicate that the one-step chromatographic purification strategy using normal-phase is feasible, thus opening the perspective of a fast large-scale production this paramagnetic spin probe.

The existence of a mucilaginous envelope, sheath or capsule is usual in many desmids, but few data concerning its function are available. Previous studies of the transport function and permeation of molecules through the algae capsules were done using the algae Spondylosium panduriforme and Nephrocytium lunatum, the Electron Paramagnetic Resonance (EPR) technique, and different spin labels. The results suggested that the capsule functions as a selective diffusion medium. In the present work charged and uncharged molecules (spin labels group A) and Staurastrum iversenii var. americanum (Desmids),whose alga presents a great mucilaginous capsule, were used. Charged nitroxide molecules similar to amino acids (spin labels group B) were also used allowing a better understanding of the electrostatic effect in the permeation process across the capsule. The role of the cell capsule in the solute diffusion was evaluated by determining the capsulated and decapsulated cell permeation times. The permeation times for all spin labels tested in the cells lacking capsules were always shorter than those containing this physical barrier. The decay times of spin labels group A observed for S. iversenii were compared to other studied algae. The results regarding the diffusion of charged spin labels group B suggested that the interaction of cell capsule occurs more strongly with negatively charged molecules than with positively charged ones. The results obtained in this work with spin labels group A confirm that the capsule is an essential structure for the cell, and that due to the polar interactions with the spin labels, it plays an important role in the selection of small molecules. Several parameters, mainly those of electrostatic nature, seem to control the permeation across the algal capsules of spin labels group B, showing that structures which are similar to amino acids could diffuse across the interior of the algal cell.

Este trabalho revela uma estratégia biotecnológica incomum mas valiosa e relacionada com o uso de um mesmo polímero (benzidrilamino-resina, BHAR) para fins de síntese e purificação por troca aniônica de peptídeos. Inicialmente, o octapeptídeo DRVYIHPF-NH2 foi sintetizado em BHAR com 1% e 3% de intercruzamento e contendo 2,5 mmol g-1 de grupos amônio. Devido certamente a uma menor rigidez da sua estrutura polimérica, um maior rendimento na síntese (cerca de 80%) foi obtido com a primeira resina. A seguir, os peptídeos DEVYEHPF-NH2 e DEVYEDPF-NH2 carregados negativamente (-1 e -3 em pH neutro, respectivamente), ambos sintetizados em 1% BHAR, foram submetidos a um teste de separação cromatográfica no mesmo tipo de resina (1% e 3%). Concordante com resultados da síntese de peptídeos e de valores de inchamento dos grãos das resinas, obtidos por microscopia, uma melhor separação entre ambos os peptídeos ocorreu com o lote de 1% BHAR. Estes achados demonstraram que a BHAR, aplicada até o momento somente para a síntese peptídica, se contiver elevado teor de grupos amônio positivos, pode ser utilizada alternativamente como suporte sólido para purificação cromatográfica deste tipo de molécula biológica.

This work reveals an uncommon but valuable biotechnological approach regarding the use of a same polymer (benzhydrylamine-resin, BHAR) for synthesis and anion exchange purification of peptides. Initially, the octapeptide DRVYIHPF-NH2 was synthesized in 1% and 3% cross-linked BHAR, attaching 2.5 mmol g-1 ammonium groups. Due certainly to its less rigid polymeric backbone, higher synthesis yield (about 80%) was achieved with the former resin. Next, the negatively charged peptides DEVYEHPF-NH2 and DEVYEDPF-NH2 (-1 and -3 in neutral pH, respectively), both synthesized in 1% BHAR were submitted to chromatographic separation test in this same type of resin (1% and 3%). Following comparative results of peptide synthesis and swelling data of resin beads obtained by microscopy, an improved separation of both peptides occurred with 1% BHAR batch. These findings demonstrated that BHAR applied so far for peptide synthesis, when containing high amount of positively charged ammonium groups, can be also used alternatively as a solid support for chromatographic purification of this type of biological molecule.

O clássico e importante método do ácido pícrico, usado nas áreas de bioquímica e química de polímeros para a quantificação de grupos aminos, foi escolhido neste trabalho como modelo para investigar a importância do grau de solvatação de grãos poliméricos durante o protocolo analítico. Verificou-se que este método, proposto há cerca de três décadas atrás, falha na quantificação de grupos amino de peptidil-resinas contendo seqüência agregante e polar. Isto ocorre devido à solvatação insuficiente dos grãos quando apenas o CH2Cl2 é utilizado na etapa de ligação do ânion picrato e na subsequente etapa de lavagem. Demonstrou-se que a utilização nestas etapas, de soluções de CH2Cl2/DMF (dimetilformamida) e de CH2Cl2/EtOH permite uma determinação correta dos grupos amínicos de peptídil-resinas. Além da importância em si para o método da síntese de peptídeos em fase sólida, estes resultados representam também a primeira comprovação experimental da correlação quantitativa existente entre o grau de solvatação e a eficiência de um método analítico efetuado em grãos de resinas.

The classic and important picric acid method used in polymers biochemical and chemical fields of polymers for amine group quantification was chosen in this work as a model for evaluating the influence of the resin bead solvation during an analytical procedure. It was observed that this method, proposed almost three decades ago, failed to quantify amine groups of peptidyl-resin containing aggregating and polar sequence. This was due to inefficient solvation of resin beads when only CH2Cl2 was used for picrate anion binding and subsequent washing steps. It was demonstrated that the use of CH2Cl2/DMF (dimethylformamide) and CH2Cl2/EtOH solutions during these steps allows correct determination of peptidyl-resin amine groups. Besides the importance for the solid phase peptide synthesis methodology itself, these findings also represent the first quantitative demonstration of the relationship between solvation degree and the efficiency of a polymer-supported analytical method.