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

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Biofísica e Química Medicinal


A química biofísica e medicinal é definida como o estudo de produtos químicos e suas propriedades físicas, bem como as interações que eles têm com sistemas biológicos no contexto da medicina. Este campo faz a ponte entre a química física e a biologia, desempenhando um papel vital no desenvolvimento de medicamentos. Tópicos neste domínio cobrem aspectos diversos como a estrutura de proteínas, cinética enzimática, termodinâmica e a interação entre medicamentos e membranas biológicas.

Entendendo a química biofísica

A química biofísica concentra-se na aplicação dos princípios da química física para entender a estrutura, dinâmica e interações das moléculas biológicas. Em sua essência, combina os princípios da física e da química física com sistemas biológicos.

Técnicas clássicas de biofísica incluem:

  • Cristalografia
  • Ressonância Magnética Nuclear (RMN)
  • Espectrometria de Massa
  • Espectroscopia de Fluorescência

Todos esses métodos são usados para estudar a estrutura e a dinâmica de proteínas, ácidos nucleicos, membranas e outros complexos biológicos.

Dobrar proteínas e dinâmica

O processo pelo qual uma estrutura proteica assume sua forma funcional é conhecido como dobramento de proteínas. As proteínas são compostas por longas cadeias de aminoácidos e podem dobrar-se em estruturas tridimensionais específicas que determinam sua função.

        // Fórmula básica para representar a estabilidade do dobramento de proteínas
        ΔG = ΔH – TΔS

Aqui, ΔG é a mudança na energia livre de Gibbs, ΔH é a mudança na entalpia, T é a temperatura e ΔS é a mudança na entropia.

Caminhos de dobramento de proteínas

Cinética enzimática

Enzimas são catalisadores biológicos que aceleram reações químicas. Compreender a cinética da catálise enzimática ajuda no design de inibidores para fins terapêuticos. A equação de Michaelis-Menten é uma equação fundamental na cinética enzimática.

        v = (Vmax [s]) / (km + [s])

Nesta equação, v é a taxa da reação, Vmax é a taxa máxima, [S] é a concentração do substrato e Km é a constante de Michaelis.

Curva de saturação da enzima

Papel da química medicinal

A química medicinal envolve o design, desenvolvimento e síntese de compostos medicinais. O objetivo deste campo é descobrir novos medicamentos e melhorar a eficiência e segurança de medicamentos existentes. Inclui várias subdisciplinas, como farmacocinética, farmacodinâmica e toxicologia.

Interações droga-alvo

Os medicamentos exercem seus efeitos interagindo com alvos biológicos específicos, geralmente proteínas ou ácidos nucleicos. Compreender essas interações em nível molecular é importante para o desenvolvimento de medicamentos.

Considere a interação entre um medicamento e uma enzima. A ligação pode ser descrita pela equação:

        [e] + [s] ⇌ [es] → [e] + [p]

onde [E] é a enzima, [S] é o substrato ou medicamento, [ES] é o complexo enzima-substrato e [P] é o produto.

Enzimas Medicamento

Relação quantitativa estrutura-atividade (QSAR)

Modelos QSAR preveem a atividade de compostos químicos com base em sua estrutura química. Esta abordagem ajuda a identificar candidatos a medicamentos promissores.

Um modelo QSAR simples pode ser representado como:

        Atividade = a + bX + cY + dZ

onde a, b, c e d são constantes, e X, Y e Z são descritores derivados da estrutura química.

Integração na descoberta de medicamentos

A inter-relação entre química biofísica e medicinal é vital na descoberta moderna de medicamentos. A integração desses campos ajuda a entender os mecanismos detalhados pelos quais os medicamentos exercem sua ação, metabolismo e toxicidade.

Considere o processo de otimização de protótipos, onde os potenciais candidatos a medicamentos são refinados para melhorar sua eficácia e perfil de segurança. Envolve um processo cíclico de design, síntese, testes e análise.

Técnicas de química computacional

Na pesquisa biomédica atual, as técnicas de química computacional facilitam o entendimento e a previsão de interações e propriedades moleculares. Alguns dos métodos amplamente utilizados incluem:

  • Simulação de dinâmica molecular
  • Estudos de docking
  • Cálculos de química quântica

Essas técnicas fornecem informações sobre a flexibilidade estrutural das moléculas, afinidade de ligação a alvos biológicos e propriedades eletrônicas dos medicamentos.

Conclusão

Biofísica e química medicinal servem como um pilar fundamental na elucidação dos mecanismos bioquímicos e no desenvolvimento de agentes terapêuticos. Compreender a interação entre dinâmica molecular, relações estrutura-atividade e interações droga-alvo é crucial para avanços em saúde e medicina.


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