Interações de eletrões de baixa energia com moléculas gasosas para aplicações farmacêuticas [NI-TECH-2020-08]
Um monocromador trocoidal de eletrões acoplado a um espectrómetro de massa time-of-flight do tipo refletrão ortogonal para monitorizar as interações dos eletrões de baixa energia.
Os eletrões de baixa energia (LEE) têm um papel importante na química molecular, sendo que as reações induzidas por eletrões podem conduzir a padrões de fragmentação e representam uma ferramenta para o desenho de fármacos ou potencialmente melhorar estratégias em terapias com radiação. De modo a investigar os processos subjacentes, está a ser montada e otimizada uma instalação única na Europa. Esta instalação é composta por um monocromador trocoidal de eletrões (TEM) acoplado a um espectrómetro de massa time-of-flight do tipo refletrão ortogonal (r-ToF MS). Baixa energia (- + AB -> A + B -, onde AB representa uma molécula poliatómica. Adicionalmente, já tem sido demonstrado que os LEE estão associados na sensibilização do DNA à radiação, em tratamentos que combinam a injeção de diferentes medicamentos (e.g. 5-FU ou capecitabina) e radiação. No Atomic and Mollecular Colisions Laboratory, uma das áreas de investigação é a compreensão das interações dos LEE com moléculas alvo gasosas. Está a ser desenvolvida e montada uma instalação experimental inovadora para desenvolver estes estudos. A instalação experimental consiste num monocromador trocoidal de eletrões para radiações, um espectrómetro de massa tempo de voo do tipo refletrão ortogonal para a deteção de fragmentos iónicos.
A Tecnologia
O setup descrito está praticamente operacional o que permitirá estudar a interação entre eletrões e moléculas isoladas na fase gasosa.
- O monocromador trocoidal de eletrões consiste num conjunto de lentes electroestáticas alimentadas por fontes estáveis e precisas;
- Um filamento de eletrões liberta eletrões livres e é produzido um feixe de eletrões mono-energético a partir de um campo elétrico perpendicular ao campo magnético (Figuras 1 e 2);
- Tanto a ionização como a captura eletrónica dissociativa (CED) dependem da energia dos eletrões incidente para poderem ocorrer;
- Os catiões e aniões formados são extraídos para o espectrómetro de massa que irá analisar a massa dos fragmentos iónicos em função da energia dos eletrões incidente;
Mais detalhes
- Electron-induced reactions in 3-bromo-pyruvic acid, F. Ferreira da Silva, M. T. do N. Varella, N.C. Jones, S. V. Hoffmann, S. Denifl, I. Bald, and J. Kopyra, Chemistry – A European Journal, 25,5498-5506 (2019);
- The effect of solvation in electron attachment to pure and hydrated pyrimidine clusters, M.Neustetter, J. Aysina, F. Ferreira da Silva and S. Denifl, Angewandte Chem. Int. Ed, 54, 9124-9126 (2015). IF: 11.261; corresponding author;
- Sensitizing DNA to secondary electron damage: Resonant formation of oxidative radicals from 5-halouracils, H. Abdoul-Carime, M.A. Huels, E. Illenberger, L. Sanche, J. Am. Soc. 123,5354 (2001).
Estágio de desenvolvimento
- Protótipo desenhado à escala em SOLIDWORKS ® CAD 3D;
- Simulações eletrónicas realizadas usando SIMION ® ION e Eletctron Optics Simulator;
- Monocromador trocoidal de eletrões montado e otimizado.
Espectrómetro de massa time-of-flight do tipo refletrão está a ser construído e otimizado
Benefícios
- Os feixes de eletrões têm resolução energética à volta dos 100 meV;
- Adquisição de dados mais rápida do que as instalações experimentais semelhantes;
- Novos insights sobre reações ao nível molecular.
Oportunidades
- Apoio e parceria com empresas das áreas químicas e farmacêuticas;
- Formação de investigadores em áreas especializadas relacionadas com a física e a química;
- Promover a cooperação entre os fundamentos físico-química e as tecnologias aplicadas.
Necessidades
- Parceiro de desenvolvimento.
Propriedade Intelectual
Baseado em conhecimento tácito (know-how based).
NOVA Inventors
Filipe Ferreira da Silva
