Doutorado
  1. Química inorgânica  1.1. Química de coordenação  1.1.1. Teoria do campo dos ligantes  1.1.2. Teoria do campo cristalino  1.1.3. Teoria de Orbital Molecular para Compostos de Coordenação  1.1.4. Estabilidade de Compostos de Coordenação  1.1.5. Espectros eletrônicos de compostos de coordenação  1.1.6. Isomerismo em Compostos de Coordenação  1.1.7. Cinética e mecanismo das reações de coordenação  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos metálicos  1.2.2. Alquil e aril metálico  1.2.3. Carbonos de Fischer e Schrock  1.2.4. Adição Oxidativa e Eliminação Redutiva  1.2.5. Hidretos Metálicos  1.2.6. Catalysis by organometallic compounds  1.2.7. Metallocenos e Complexos Sanduíche  1.2.8. Ativação de CH  1.3. Química do estado sólido  1.3.1. Estruturas e Redes Cristalinas  1.3.2. Teoria de bandas e propriedades elétricas  1.3.3. Defeitos no cristal  1.3.4. Síntese de materiais de estado sólido  1.3.5. Propriedades magnéticas e ópticas dos sólidos  1.3.6. Supercondutividade  1.3.7. Íons em estado sólido  1.4. Química Bio-inorgânica  1.4.1. Metaloproteínas e enzimas  1.4.2. Transporte e armazenamento de íons metálicos  1.4.3. O papel dos metais na medicina  1.4.4. Catálise bioinspirada  1.4.5. Interações Metal-DNA  1.4.6. Complexos Metálicos na Ciência Médica  1.5. Lantanídeos e Actinídeos  1.5.1. Configuração eletrônica e estados de oxidação em lantanídeos e actinídeos  1.5.2. Propriedades Espectrais e Magnéticas em Lantanídeos e Actinídeos  1.5.3. Separação e Extração de Lantanídios e Actinídios  1.5.4. Química de coordenação dos elementos do bloco f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de compostos de boro  1.6.2. Química dos Compostos de Silício e Germânio  1.6.3. Química dos Compostos de Fósforo e Enxofre  1.6.4. Química de organossilício  1.6.5. Química dos Gases Nobres
  2. Química Orgânica  2.1. Mecanismo de reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição e substituição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de Rearranjo  2.1.5. Reações Radicais  2.1.6. Reações Pericíclicas  2.1.7. Reações fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidade e atividade óptica  2.2.2. Análise estrutural  2.2.3. Efeitos estereoeletrônicos  2.2.4. Síntese assimétrica  2.2.5. Estereoquímica Dinâmica  2.3. Química Organometálica na Síntese Orgânica  2.3.1. Reagentes de organolítio e organomagnésio  2.3.2. Reações de acoplamento catalisadas por metais de transição  2.3.3. Reações catalisadas por paládio  2.3.4. Metátese de Olefinas  2.3.5. Catálise de ouro e prata  2.4. Química de produtos naturais  2.4.1. Alcaloides e terpenoides  2.4.2. Esteróides e Flavonoides  2.4.3. Síntese total de produtos naturais  2.4.4. Biossíntese de produtos naturais  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química Hospedeiro-Convidado  2.5.2. Auto-organização e reconhecimento molecular  2.5.3. Catalise Supramolecular  2.5.4. Máquinas Moleculares
  3. Química Física  3.1. Termodinâmica  3.1.1. Leis da Termodinâmica  3.1.2. Potencial Químico e Equilíbrio  3.1.3. Termodinâmica Estatística  3.1.4. Termodinâmica de não equilíbrio  3.2. Química Quântica  3.2.1. Equação de Schrödinger e suas aplicações  3.2.2. Teoria do orbital molecular  3.2.3. Teoria do funcional da densidade  3.2.4. Post-Hartree–Fock methods  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoria da taxa de reação  3.3.2. Mecanismo e leis de velocidade  3.3.3. Catalise e cinética enzimática  3.3.4. Dinâmica de reações  3.4. Espectroscopia e estrutura molecular  3.4.1. Espectroscopia de Infravermelho  3.4.2. Espectroscopia UV-visível  3.4.3. Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometria de Massa  3.4.5. Espectroscopia Raman  3.5. Química de Superfícies e Coloides  3.5.1. Absorção e Catálise  3.5.2. Tensioativos e micelas  3.5.3. Estabilidade Coloidal  3.5.4. Nanomateriais e Interfaces
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.1.4. Cromatografia Iônica  4.2. Técnicas Eletroanalíticas  4.2.1. Voltametria e Polarografia  4.2.2. Condutometria e potenciometria  4.2.3. Colometria  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.3.2. Espectroscopia de Fluorescência  4.3.3. Difração de raios-X  4.3.4. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  4.4. Quimiometria  4.4.1. Processamento de dados e métodos estatísticos  4.4.2. Análise multidisciplinar  4.4.3. Aprendizado de Máquina em Química Analítica
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.3. Design de fármacos computacional  5.4. Aprendizado de Máquina em Química  5.5. Dinâmica molecular ab initio
  6. Biofísica e Química Medicinal  6.1. Descoberta e Design de Medicamentos  6.2. Cinética enzimática e inibição  6.3. Abordagem de biologia química  6.4. Interações proteína-ligante  6.5. Química bio-ortogonal
  7. Química de materiais  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerização  7.1.2. Polímeros Funcionais  7.1.3. Polímero Biodegradável  7.1.4. Polímeros condutores e semicondutores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas e nanoestruturas  7.2.2. Nanomateriais à base de carbono  7.2.3. Pontos quânticos  7.3. Química Energética e Ambiental  7.3.1. Química de Baterias e Células a Combustível  7.3.2. Química verde e materiais sustentáveis  7.3.3. Fotocatálise

Doutorado → Biofísica e Química Medicinal ↓


Química bio-ortogonal


Química bio-ortogonal refere-se a reações químicas que podem ocorrer dentro de sistemas vivos sem interferir nos processos bioquímicos básicos. Estas reações são projetadas para permanecerem inativas na presença do ambiente complexo de moléculas biológicas no ambiente celular. Este conceito foi revolucionário nos campos da biologia química e da química medicinal, fornecendo aos cientistas um conjunto de ferramentas que lhes permite explorar e manipular moléculas biológicas em seu contexto natural.

O termo "bio-ortogonal" foi cunhado por Carolyn Bertozzi para descrever reações que são inertes aos processos celulares naturais. Estas reações abrem a possibilidade de imaginar, marcar ou manipular moléculas dentro de células vivas ou organismos vivos permanecendo reativas seletivamente mesmo em meio à alta complexidade das biomoléculas.

Fundamentos da química bio-ortogonal

Na química tradicional, as reações são frequentemente realizadas in vitro sob condições controladas. Dentro de uma célula viva, esse nível de controle não é possível devido à presença de muitas biomoléculas reativas como proteínas, ácidos nucleicos, lipídios e carboidratos. Assim, as reações bio-ortogonais devem satisfazer vários critérios:

  • Inércia para moléculas biológicas.
  • Cinética rápida o suficiente para que o rótulo significativo possa ser alcançado em um tempo razoável.
  • Especificidade para pares bio-ortogonais sem reatividade cruzada.
  • Não tóxica para células vivas.

Estes critérios asseguram que a química bio-ortogonal pode ser empregada em cenários biológicos complexos sem interromper as funções celulares normais.

Reações bio-ortogonais populares

Muitos tipos de reações foram adaptados e usados como dispositivos bio-ortogonais. Abaixo estão alguns exemplos clássicos:

1. Cicloadição de azida-alcino catalisada por cobre (CuAAC)

RN 3 + R'-C≡CH → RN 3-CR' (na presença de Cu +)
Azida (RN 3) Alquinos (R'-C≡CH) Produtos de triazol

Esta reação, frequentemente chamada de "química do clique", tira proveito da alta reatividade entre azidas e alcinos na presença de um catalisador de cobre. O resultado é uma ligação de 1,2,3-triazol que é estável e pode ser usada para conectar uma variedade de entidades moleculares. Uma limitação, no entanto, é a potencial toxicidade do cobre para as células, que requer um cuidadoso ajuste das condições.

2. Cicloadição de azida-alcino promovida por estresse (SPAAC)

RN 3 + R'-C=C: → RN 3-R' (nenhum catalisador requerido)
Produtos de cicloadição

SPAAC é uma alternativa sem cobre ao CuAAC, que utiliza a energia de estresse de alcinos cíclicos para facilitar a reação com azida sem um catalisador. Isso o torna particularmente útil para aplicações em células vivas em que íons de cobre poderiam ser prejudiciais.

Aplicações em química biofísica

A capacidade de fazer modificações químicas sob demanda tem um impacto profundo em estudos biofísicos. Algumas aplicações incluem:

Marcação fluorescente

Reações bio-ortogonais permitem que sondas fluorescentes sejam anexadas a biomoléculas específicas, permitindo-nos visualizar a dinâmica e distribuição dessas moléculas em células vivas. Isso pode ser particularmente útil para rastrear o movimento e localização de proteínas ou ácidos nucleicos ao longo do tempo.

Rastreamento de biomoléculas

Ao marcar moléculas com marcadores bio-ortogonais, os pesquisadores podem seguir esses componentes através de vias biológicas complexas para entender mecanismos de ação ou identificar locais-chave de interação.

Aplicações em química medicinal

Técnicas bio-ortogonais têm fornecido soluções inovadoras para desafios no design e desenvolvimento de medicamentos. Algumas das principais aplicações são as seguintes:

Administração direcionada de medicamentos

Reações bio-ortogonais podem ser usadas para entregar medicamentos especificamente a células doentes usando ligantes de direcionamento que se ligam a marcadores de superfície celular presentes apenas nessas células.

Ativação de pró-fármacos

Pró-fármacos são compostos inativos que podem ser ativados por processos bioquímicos específicos no corpo. Usando química bio-ortogonal, pró-fármacos podem ser convertidos nas suas formas ativas especificamente no seu local de ação, reduzindo assim os efeitos colaterais.

Direções futuras e desafios

A química bio-ortogonal é um campo em rápida evolução, com esforços contínuos sendo feitos para desenvolver novas reações que atendam aos rígidos requisitos de biocompatibilidade e seletividade. A busca para expandir o escopo desenvolvendo reações mais rápidas, mais seletivas e mais biocompatíveis continua. No entanto, existem certos desafios inerentes para alcançar esse objetivo. Estes incluem a necessidade de:

  • Reações com velocidade extraordinária requerem a capacidade de funcionar efetivamente em sistemas biológicos dinâmicos.
  • Parceiros de reação que estejam prontamente disponíveis ou que possam ser facilmente incorporados em sistemas biológicos.
  • Reduzir ainda mais a potencial citotoxicidade dos componentes da reação e dos subprodutos.

À medida que o campo avança, o trabalho futuro provavelmente se concentrará na integração de técnicas bio-ortogonais com tecnologias emergentes, como CRISPR ou sistemas de administração de medicamentos baseados em nanopartículas, expandindo assim o conjunto de ferramentas disponível para biólogos moleculares e químicos.

A química bio-ortogonal é uma evidência do impacto profundo que as inovações na interface química-biologia podem alcançar, abrindo portas para investigar e intervir em sistemas vivos de maneiras sem precedentes.


Doutorado → 6.5


U
username
0%
concluído em Doutorado

← Anterior (6.4)
Interações proteína-ligante
Próximo (7) →
Química de materiais

Comentários 



Química bio-ortogonal

https://www.chemistryelite.com/phd/6.5?ceal=pt