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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.43.2016.tde-08042016-142136
Documento
Autor
Nome completo
Fábris Kossoski
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2016
Orientador
Banca examinadora
Varella, Marcio Teixeira do Nascimento (Presidente)
Borin, Antonio Carlos
Canuto, Sylvio Roberto Accioly
Lima, Marco Aurelio Pinheiro
Silva, Luis Gregorio Godoy de Vasconcellos Dias da
Título em português
Dinâmica de íons temporários de biomoléculas halogenadas
Palavras-chave em português
Compostos halogenados
Espalhamento
Física computacional
Física molecular
Radiação Ionizante
Resumo em português
Apresentamos resultados para o espectro de ânions e para a dinâmica vibracional induzida pela captura eletrônica, para uma série de moléculas halogenadas. Os estados do ânion foram caracterizados por meio de cálculos de espalhamento elástico realizados na aproximação de núcleos fixos, efetuados com o método multicanal de Schwinger com pseudopotenciais. Cálculos de dinâmica quântica do pacote de onda nuclear foram realizados a partir da propagação desse nas superfícies de energia potencial descritas na aproximação local. Foram alvo de estudo clorometano, cloroeteno, uracila, 5-fluorouracila, 5-clorouracila, 5-bromouracila, 5-iodouracila, 6-clorouracila, 2-tiouracila, adenina, 2-cloroadenina e 8-cloroadenina. Para o clorometano, calculamos seções de choque de excitação vibracional do estiramento C-Cl, e mostramos que esse modo é prontamente ativado pela presença da carga adicional. Para o cloroeteno, demonstramos que o mecanismo direto de dissociação é muito ineficiente, e também revelamos a interessante topologia de suas superfícies de energia potencial complexas. Os derivados de uracila apresentaram ricos espectros aniônicos, contando com três estados delocalizados p*, um estado s* localizado na ligação do átomo substituído com o anel, além de um estado ligado por dipolo. No geral, as energias obtidas estão em ótimo acordo com os valores experimentais. Análises dos espectros aniônicos e das superfícies de energia potencial indicam mecanismos em que o ânion é formado numa ressonância p* de longo tempo de vida, que muda de caráter para o estado dissociativo s*. Na 5-clorouracila em particular, esse acoplamento é mediado pelo movimento do cloro para fora do plano molecular. Conforme os estados do ânion progressivamente estabilizam com o aumento do número atômico do halogênio, os acoplamentos tornam-se mais favoráveis, o que responde pelas crescentes seções de choque de dissociação. Nossos resultados explicam muitas das características observadas na captura eletrônica dissociativa de halouracilas, fornecendo uma base teórica para sua habilidade radiossensibilizadora. Nas cloroadeninas, encontramos uma ressonância s* e quatro ressonâncias p*. Nós sustentamos que elas também poderiam atuar como potenciais radiossensibilizadores.
Título em inglês
Dynamics of halogenated biomolecules transient ions
Palavras-chave em inglês
Computational physics
Halogenated compounds
Ionizing radiation
Molecular physics
Scattering
Resumo em inglês
We present results on the anion spectrum and on the vibrational dynamics induced by electron capture, for a series of halogenated molecules. The anion states were characterized by means of elastic scattering calculations, in the fixed nuclei approximation, performed with the Schwinger multichannel method with pseudopotentials. Quantum dynamics calculations of the nuclear wavepacket were performed by the propagation on potential energy surfaces described in the local approximation. The target molecules comprise chloromethane, chloroethene, uracil, 5-fluorouracil, 5-chlorouracil, 5-bromouracil, 5-iodouracil, 6-chlorouracil, 2-thiouracil, adenine, 2-chloroadenine and 8-chloroadenine. For chloromethane we computed vibrational excitation cross sections for the C-Cl stretching, and showed this mode is promptly activated by the presence of the extra charge. For chloroethene, we demonstrated that the direct mechanism of dissociation is very inefficient, and also revealed the interesting topology of its complex potential energy surfaces. The derivatives of uracil presented rich anionic spectra, as each one has three p* delocalized states, a s* state located at the bond between the substituted atom and the ring, and a dipole bound state. Overall, the obtained energetics are in very good agreement with experimental data. Analysis of the anionic spectra and the potential energy surfaces indicate mechanisms in which the anion is formed in a long-lived p* resonance and changes its character to the dissociative s* state. For 5-chlorouracil in particular, this coupling is mediated by an out-of-plane movement of the chlorine atom. As the anion states progressively stabilize as the halogen atomic number increases, the couplings become more favorable, and account for the increasing dissociation cross sections. Our results explain many of the observed features of dissociative electron attachment to halouracils, providing a theoretical basis for its radiosensitizing ability. In chloroadenines, we found a s* resonance and four p* resonances. We support they could also act as potential radiosensitizers.
 
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Kossoski_tese.pdf (6.30 Mbytes)
Data de Publicação
2016-04-13
 
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  • KOSSOSKI, F., and Márcio T. do N. Varella. Dissociative electron attachment to chloromethane. In XXVI Encontro Nacional de Física da Matéria Condensada, Águas de Lindoia, 2013. Resumos., 2013. Abstract. Available from: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/enfmc/xxxvi/sys/resumos/R0229-1.pdf.
  • KOSSOSKI, F., BETTEGA, Márcio Henrique Franco, and VARELLA, M. T. N. Shape resonance spectra of uracil, 5-fluorouracil and 5-chlorouracil. In XVIII International Symposium on Electron-Molecule Collisions and Swarms, Kanazawa, 2013. Book of Abstracts., 2013. Abstract.
  • SANTOS Josué S., KOSSOSKI, F., and VARELLA, M. T. D. Transient Anion States of Biomolecules. In 65th Gaseous Electronics Conference, Austin, TX, 2012. Bulletin of the American Physical Society, 65th Annual Gaseous Electronics Conference., 2012. Abstract. Available from: http://meetings.aps.org/Meeting/GEC12/Event/174000.
  • SANTOS Josué S., KOSSOSKI, F., e VARELLA, M. T. D. Molecular Transient Anion States. In 7th International Meeting on Photodynamics and Related Aspects, São Sebastião (Maresias), SP, 2012. Book of Abstracts., 2012. Resumo.
  • SANTOS, J. S., KOSSOSKI, F., and VARELLA, MÁRCIO T. DO. N. Electron Interactions with Disulfide Bridges. In XVIII International Symposium on Electron-Molecule Collisions and Swarms, Kanazawa, 2013. Book of Abstracts., 2013. Abstract.
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