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Use of Wavelet Signals in Molecular Dynamics Simulations of paramagneticmaterials employed as potential spectroscopic probes
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Química
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Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Atualmente, o câncer é uma das maiores causas de morte no mundo, tendo como grande dificuldade o diagnóstico na sua fase inicial. Dentre as técnicas empregadas no diagnóstico do câncer, podemos destacar a Ressonância Magnética de Imagem (RMI). A RMI é um método de diagnóstico eficaz, que por meio do uso de agentes de contraste (ACs) é capaz de localizar tumores de várias naturezas. Os ACs mais utilizados são os complexos de Gd 3+ , apesar de serem muito eficazes, são muito tóxicos para o organismo. Assim, novos ACs estão sendo estudados para substituir os complexos de Gd 3+ , dentre eles as nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) e os complexos de Ni 2+ (paraCEST) se destacam. Os SPIONs e os paraCEST são capazes de alterar o tempo de relaxação T 1 e T 2 das moléculas de água do organismo. Neste trabalho, estudamos a face 100 de vários óxidos de ferro (γ-Fe2O3 , δ-FeOOH, α-FeOOH, Fe2O3 e Fe3O4 ) e os complexos de Ni 2+ ([Ni(ACAC)2(H 2 O)2 ] e [Ni(TEA)] 2+ ) coordenadas com moléculas de água explícitas, afim de obter as constantes de acoplamento hiperfino (A iso ) do 1 H e 17 O das moléculas de água. Apresentamos também uma nova metodologia para a seleção de cálculos de dinâmica molecular (DM), denominada OWSCA (Optimal Wavelet Signal Compression Algorithm). Os resultados teóricos sugerem que os óxidos de ferro estudados podem ser promissores substitutos dos ACs clássicos, baseados em complexos de Gd 3+ . O método OWSCA se mostrou eficiente e pode ser usado no tratamento dos sinais de diferentes sistemas.
Abstract
Currently, the cancer is one of the biggest causes of death in the world, having as great difficulty the diagnosis in its initial phase. Among the techniques used in the cancer diagnosis, we can highlight the Magnetic Resonance Imaging (MRI). The MRI is an effective diagnostic method, which by means of the use of contrast agents (CAs) is able to locate tumors of various natures. The most used CAs are the Gd 3+ complexes, although they are very effective and very toxic to the organism. Thus, new CAs are being studied to replace the Gd 3+ complexes, among them superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) and the Ni 2+ complexes (paraCEST) stand out. The SPIONs and the paraCEST are able to change the relaxation time T 1 and T 2 of the water molecules of the organism. In this work, we studied the face 100 of various iron oxides (γ-Fe2O3 , δ-FeOOH, α-FeOOH, Fe2O3 and Fe 3O4 ) and the Ni 2+ complexes ([Ni(ACAC)2(H 2 O)2 ], [Ni(TEA)] 2+ ) coordinating with explicit water molecules, in order to obtain the hyperfine coupling constants (A iso ) of 1 H and 17 O atoms of the water molecules. We also present a new methodology for the selection of molecular dynamics (MD) calculations, OWSCA (Optimal Wavelet Signal Compression Algorithm). The theoretical results suggest that the iron oxides studied may be promising substitutes for classic CAs, based on Gd 3+ complexes. The OWSCA method is efficient and can be used to treat signals from different systems.
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GONÇALVES, M. A. Use of Wavelet Signals in Molecular Dynamics Simulations of paramagneticmaterials employed as potential spectroscopic probes. 2018. 158 p. Tese (Doutorado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.