Oxidação seletiva de Kappa-carragenana : efeito anticoagulante, avaliação de propriedades reológicas e produção de oligossacarídeos alditóis
Resumo
Resumo: Carragenanas são polissacarídeos hidrocolóides sulfatados extraídos de algas vermelhas (Rhodophyta). Devido suas propriedades gelificantes e viscosantes, são utilizadas em setores industriais, como o alimentício. Além disso, exibem atividades biológicas como antitumoral, antiviral, antioxidante e anticoagulante. No presente trabalho, kappa-carragenana obtida de Kappaphycus alvarezii foi oxidada seletivamente com os reagentes TEMPO e TCCA, produzindo unidades de p-Dgalactopiranosidurônico na cadeia polissacarídica com os objetivos de (1 ) avaliar seu efeito anticoagulante in vitro através do teste de tempo de tromboplastina parcialmente ativada (aPTT), (2) avaliar suas propriedades viscoelásticas na presença de K+ e (3) produzir oligossacarídeos alditóis. O teste de aPTT da kappacarragenana oxidada em diferentes graus de oxidação (DOx) e das carragenanas iota/nu-, lambda-, iota- e theta- oxidadas (com graus de oxidação totais e parciais) indicaram que a regioquímica do sulfato é importante para o efeito sinérgico dos grupos carboxila e sulfato, e que a sulfatação em C2 parece ter melhor efeito na unidade de ácido galacturônico que a sulfatação em C4. A fração KOP (DOx = 46 %) mostrou melhor atividade anticoagulante que KOT (DOx > 95 %). Resultados promissores foram alcançados, principalmente para lambda- e theta-carragenana oxidadas. Sequencialmente, foi analisado se a modificação por oxidação seletiva alteraria as propriedades gelificantes da kappa-carragenana por meio da reologia dinâmica oscilatória. As propriedades viscoelásticas de kappa-carragenana nativa e oxidada foram investigadas na presença e ausência do principal indutor da gelificação em carragenanas, o íon potássio (K+), testado nas concentrações de 0,1, 0,5 e 1 mol/L. Para kappa-carragenana nativa foi observado um aumento de G' de acordo com o aumento da concentração iônica de K+. O derivado oxidado apresentou comportamento de líquido, mostrando que a carboxila não contribui para a gelificação de kappa-carragenana. Adicionalmente, foi realizada a hidrólise ácida parcial de kappa-carragenana e kappa-carragenana oxidada com TFA 0,1 mol/L. Os oligossacarídeos foram purificados por cromatografia de troca aniônica e gel permeação. A partir de kappa-carragenana foram obtidos os oligossacarídeos B-D-Galp- 4-sulfato-(1->4)-3,6-anidro-D-galactitol, B-D-Galp-4-sulfato-(1->4)-3,6-anidro-a-D-Galp-(1->3)-B-D-Galp-4-sulfato-(1->4)-3,6-anidro-D-galactitol e B-D-Galp-4-sulfato- (1->4)-3,6-anidro-a-D-Galp-(1->3)-B-D-Galp-4-sulfato-(1->4)-3,6-anidro-a-D-Galp- (1->3)-B-D-Galp-4-sulfato-(1->4)-3,6-anidro-D-galactitol. No presente trabalho, foram isolados os oligossacarídeos inéditos: o dissacarídeo B-D-GalAp-4-sulfato-(1->4)- 3,6-anidro-D-galactitol e o tetrassacarídeo B-D-GalAp-4-sulfato-(1->4)-3,6-anidro-a-D-Galp-(1->3)-B-D-GalAp-4-sulfato-(1->4)-3,6-anidro-D-galactitol, obtidos a partir da kappa-carragenana oxidada. Este trabalho mostrou o grande potencial de kappacarragenana oxidada, abrindo perspectivas em relação a atividade anticoagulante dos derivados oxidados, na comparação inédita das propriedades viscoelásticas de kappa-carragenana nativa e oxidada e, nas diversas atividades biológicas as quais os oligossacarídeos alditóis podem ser testados, como antitumorais, antivirais, antigiogênicas e anti-inflamatórias. Abstract: Carrageenans are sulfated hydrocolloid polysaccharides extracted from red algae (Rhodophyta). Due to their gelling and viscous properties, they are used in industrial sectors such as food. In addition, they exhibit biological activities such as antitumor, antiviral, antioxidant and anticoagulant. In this work, kappa-carrageenan obtained from Kappaphycus alvarezii was selectively oxidized with TEMPO and TCCA reagents, producing p-D-galacturonic units in the polysaccharide chain in order to (1) evaluate its anticoagulant effect using Activated Partial Thromboplastin Time (aPTT) in vitro assay, (2) evaluate its viscoelastic properties in the presence of K+ and (3) produce alditol oligosaccharides. The aPTT assays of oxidized kappacarrageenan at different degrees of oxidation (DOx) and iota/nu-, lambda-, iota- and theta- oxidized carrageenans (with total and partial oxidation degrees) indicated that the regiochemistry of sulfate is important for the synergistic effect of the carboxyl and sulfate groups, and that C2 sulfation appears to have a better effect on the galacturonic acid unit than C4 sulfation. The KOP fraction (DOx = 46%) showed better anticoagulant activity than KOT (DOx> 95%). Promising results were achieved, mainly for oxidized lambda- and theta-carrageenans. Sequentially, it was analyzed whether selective oxidation modification would change the gelling properties of kappa-carrageenan through oscillatory dynamic rheology. The viscoelastic properties of native and oxidized kappa-carrageenan were investigated in the presence and absence of the main carrageenan gelation inducer, potassium ion (K+), tested at concentrations of 0.1, 0.5 and 1 mol/L. For native kappa-carrageenan an increase of G' was observed according to the increase of the ionic concentration of K+. The oxidized derivative showed liquid behavior, showing that carboxyl does not contribute to kappa-carrageenan gelation. Additionally, partial acid hydrolysis of oxidized kappacarrageenan and kappa-carrageenan with 0.1 mol/L TFA was performed. The oligosaccharides were purified by anion-exchange and size-exclusion chromatography. The B-D-Galp-4-sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-D-galactitol, B-D-Galp-4- sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-a-D-Galp-(1->3)-B-D-Galp-4-sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-a-D-galactitol and B-D-Galp-4-sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-a-D-Galp-(1->3)-B-D-Galp-4-sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-a-D-Galp-(1->3)-B-D-Galp-4-sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-D-galactitol oligosaccharides were obtained from kappa-carrageenan. In the present work, two unpublished oligosaccharides were isolated from oxidized kappacarrageenan: B-D-GalAp-4-sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-D-galactitol disaccharide and B-D-GalAp-4-sulfate-tetrasaccharide(1->4)-3,6-anhydro-a-D-Galp-(1->3)-B-D-GalAp-4-sulfate-(1->4)-3,6-anhydro-D-galactitol. This work showed the great potential of oxidized carrageenans, opening perspectives regarding the anticoagulant activity of oxidized derivatives, in the unprecedented comparison of the viscoelastic properties of native and oxidized kappa-carrageenan and, in many biological activities to which alditols oligosaccharides can be tested, as antitumor, antiviral, antigenic and antiinflammatory.
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