Modificações químicas de polissacarídeos sulfatados de Ulva fasciata, U. laetevirens e Gayralia brasiliensis : fosforilação, metacrilação, atividade anticoagulante, propriedades físico-químicas e macromoleculares

Abstract

Resumo: Macroalgas verdes pertencentes ao gênero Ulva constituem uma fonte renovável para a obtenção de compostos bioativos. Dentre esses compostos, merecem destaque os polissacarídeos sulfatados conhecidos como ulvanas. Ulvanas F. UF e ULT caracterizadas no presente trabalho apresentaram como principal componente o um dissacarídeo composto por unidades de ulvanobíose constituída de unidades de a-L-ramnosep 3-sulfato e B-D-xilosep respectivamente. O enfoque central deste estudo está na produção de produtos fosforilados com diferentes massas molares, a partir das ulvanas de Ulva fasciata, por meio de reações de fosforilação química. Os produtos resultantes, antes e depois da fosforilação química, foram submetidos a análises químicas e espectroscópicas, bem como avaliados em relação às suas atividades anticoagulantes, propriedades físico-químicas e macromoleculares. Foi possível obter ulvanas com diversos níveis de fosfatação, alcançando um teor máximo de fosfato de 1,3% através da fosforilação em meio aquoso. Já para a fosforilação em meio orgânico, o teor máximo de fosfato obtido foi de 2,6%. Adicionalmente, realizou-se a reação de metacrilação, onde as frações UFM e GBM apresentaram graus de substituição de 0,3 e 0,5, respectivamente. Atividade anticoagulante das ulvanas e seus derivados quimicamente modificados foi examinada in vitro, por meio de análises do tempo de tromboplastina parcial ativada (APTT) e do tempo de protrombina (PT). Ulvanas fosforiladas em meio aquoso exibiram uma atividade anticoagulante superior em comparação com as ulvanas nativas, e essa atividade foi mais pronunciada do que a observada para ulvanas fosforiladas em meio orgânico. As características macromoleculares das ulvanas e de seus produtos fosforilados em solução foram investigadas utilizando técnicas como cromatografia de exclusão de tamanho (HPSEC) e dicroísmo circular (CD). Os produtos fosforilados e metacrilados demonstraram alterações macromoleculares e conformacionais no polissacarídeo, decorrentes das modificações químicas aplicadas. Tanto as ulvanas nativas quanto seus derivados fosforilados e metacrilados representaram uma classe inédita de moléculas com potencial aplicação em diferentes áreas biotecnológicas.

Abstract: Green macroalgae belonging to the Ulva genus constitute a renewable source for obtaining bioactive compounds. Among these compounds, sulfated polysaccharides known as ulvanas stand out. Ulvanas F. UF and ULT characterized in this work presented as the main component a disaccharide composed of ulvanobiose units consisting of units of a-L-rhamnosep 3-sulfate and B-D-xylosep respectively. The central focus of this study lies in the production of phosphorylated products with different molecular weights from Ulva fasciata ulvans through chemical phosphorylation reactions. The resulting products, before and after chemical phosphorylation, underwent chemical and spectroscopic analyses and were evaluated for their anticoagulant activities, physicochemical properties, and macromolecular characteristics. Ulvans with varying degrees of phosphorylation were obtained, reaching a maximum phosphate content of 1.3% through aqueous phosphorylation. In contrast, the maximum phosphate content achieved through organic phosphorylation was 2.6%. Additionally, a methacrylation reaction was conducted, with UFM and GBM fractions having substitution degrees of 0.3 and 0.5, respectively. The anticoagulant activity of ulvans and their chemically modified derivatives was examined in vitro through activated partial thromboplastin time (APTT) and prothrombin time (PT) analyses. Aqueously phosphorylated ulvans exhibited higher anticoagulant activity compared to native ulvans, and this activity was more pronounced than that observed for organically phosphorylated ulvans. The macromolecular characteristics of ulvans and their phosphorylated products in solution were investigated using techniques such as size-exclusion chromatography (HPSEC) and circular dichroism (CD). The phosphorylated and methacrylated products showed macromolecular and conformational changes in the polysaccharide resulting from the applied chemical modifications. Both native ulvans and their phosphorylated and methacrylated derivatives represent a novel class of molecules with potential applications in various biotechnological fields.