A combinação de óxido de alumínio (Al2O3) com hidróxido de alumínio (Al(OH)3) resulta numa maneira interessante de produzir cerâmicas porosas com baixa condutividade térmica, alta área superficial específica, elevada refratariedade e estabilidade química, com custos competitivos. Devido a essas características, esse sistema tem grande potencial de aplicação tecnológica em catalisadores, isolantes térmicos e filtros para altas temperaturas. Apesar do bom desempenho, essas cerâmicas ainda apresentam limitações tais como a baixa resistência termomecânica, devido à elevada porosidade (principalmente, naqueles materiais com fração volumétrica de poros acima de 50%) e redução de porosidade causada pelos fenômenos de sinterização e crescimento de grãos que se intensificam acima de 1100°C. Por esse motivo, investigações adicionais são necessárias a fim de minimizar esses aspectos negativos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver estruturas porosas moldáveis (porosidade acima de 50%) de alta alumina, com adequada resistência mecânica (acima de 10 MPa em compressão) e que fossem resistentes à densificação, para uso em temperaturas acima de 1100°C. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a decomposição térmica (temperatura variando de 300°C a 1500°C) de três tipos de hidróxidos de alumínio com diferentes granulometrias (1, 10 e 100 µm) a fim de avaliar seus potencias como agentes porogênicos. Em seguida, por meio de ensaios reológicos, determinou-se as condições ideais de dispersão e mistura das partículas de alumina calcinada, hidróxido de alumínio e alumina hidratável. Em uma segunda etapa do trabalho, suspensões aquosas de alumina calcinada (D50: 1 µm ou 2,5 µm) consolidadas com alumina hidratável foram preparadas com diferentes proporções (0 - 67,5% vol.) de Al(OH)3 (D50: 1 µm ). Para os tipos de Al(OH)3 com partículas maiores foram preparadas somente as composições contendo 22,5% vol. de alumina calcinada (2,5 µm), 67,5% de hidróxido de alumínio e 10% vol. de alumina hidratável. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em 1100°C, 1300°C e 1500°C durante 3 h. O comportamento durante a sinterização foi acompanhado por meio de dilatometria e as estruturas verdes/secas e sinterizadas foram caracterizadas em relação à porosidade total e tamanho médio dos poros, resistência à compressão e módulo elástico. A evolução da microestrutura foi avaliada usando microscopia eletrônica de varredura. Comprovou-se a ação porogênica do Al(OH)3 em matrizes de alumina calcinada. Essa ação depende de diversos fatores como teor adicionado, temperatura máxima de sinterização e da relação entre as granulometrias da matriz e do Al(OH)3. Variando-se esses parâmetros, estruturas com elevada porosidade (acima de 50%) e resistência à ruptura por compressão (acima de 10 MPa) foram obtidas. Foi observado que a alumina hidratável, utilizada como ligante, desempenha papel de grande importância no desenvolvimento da microestrutura desses materiais, particularmente em temperaturas abaixo de 1000°C. / The combination of aluminum oxide (Al2O3) and aluminum hydroxide (Al(OH)3) results in an interesting way of producing porous ceramics of low thermal conductivity, high specific surface area, high refractoriness, and chemical stability at competitive costs. Consequently, such a system shows great potential for technological applications in catalysts, thermal insulators and filters for high temperatures. Despite the good performance of those ceramics, they still have limitations, as low thermomechanical strength, due to high porosity (especially materials whose volume fraction of pores exceeds 50%) and reduced porosity caused by the sintering phenomena and grain growth intensified above 1100°C. Therefore, further research is required for the minimization of such negative aspects. This thesis addresses the development of moldable porous structures (porosity higher than 50%) of high alumina with proper mechanical strength (above 10 MPa in compression) and densification resistance, for use at temperatures above 1100°C. First, a study on the thermal decomposition (temperatures ranging from 300°C to 1500°C) of three types of aluminum hydroxides of different granulometries (1, 10 e 100 µm) was conducted for the evaluation of their potential as porogenic agents. Rheological measurements enabled the determination of the optimal conditions for the dispersion and mixing of the calcined alumina particles, hydratable alumina and aluminum hydroxide. In a second stage of the study, aqueous suspensions of calcined alumina (D50: 1 µm ou 2.5 µm) consolidated with hydratable alumina were prepared with different proportions (0 - 67.5 vol.%) of Al(OH)3 (D50: 1 µm ). However, for Al(OH)3 with larger particles, were only prepared compositions with 22.5 vol.% of calcined alumina (2.5 µm), 67.5 vol.% of aluminum hydroxide, and 10 vol.% of hydratable alumina. The samples were heat treated at 1100, 1300 and 1500°C for 3 h. The behavior during sintering was studied by dilatometry and the green/dried and sintered structures were characterized regarding the total porosity and average pore size, compressive strength and elastic modulus. The evolution of the microstructure was evaluated by scanning electron microscopy. The porogenic action of Al(OH)3 on a calcined alumina matrix was proved and showed to depend on several factors, as content added, maximum sintering temperature and relationship between the grain size of the matrix and Al(OH)3. Variations in those parameters yielded structures of high porosity (higher than 50%) and resistance to compression fracture (above 10 MPa). The hydratable alumina used as a binder played a major role in the development of the microstructure of such materials, particularly at temperatures below 1000°C.

A combinação de óxido de alumínio (Al2O3) com hidróxido de alumínio (Al(OH)3) resulta numa maneira interessante de produzir cerâmicas porosas com baixa condutividade térmica, alta área superficial específica, elevada refratariedade e estabilidade química, com custos competitivos. Devido a essas características, esse sistema tem grande potencial de aplicação tecnológica em catalisadores, isolantes térmicos e filtros para altas temperaturas. Apesar do bom desempenho, essas cerâmicas ainda apresentam limitações tais como a baixa resistência termomecânica, devido à elevada porosidade (principalmente, naqueles materiais com fração volumétrica de poros acima de 50%) e redução de porosidade causada pelos fenômenos de sinterização e crescimento de grãos que se intensificam acima de 1100°C. Por esse motivo, investigações adicionais são necessárias a fim de minimizar esses aspectos negativos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver estruturas porosas moldáveis (porosidade acima de 50%) de alta alumina, com adequada resistência mecânica (acima de 10 MPa em compressão) e que fossem resistentes à densificação, para uso em temperaturas acima de 1100°C. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a decomposição térmica (temperatura variando de 300°C a 1500°C) de três tipos de hidróxidos de alumínio com diferentes granulometrias (1, 10 e 100 µm) a fim de avaliar seus potencias como agentes porogênicos. Em seguida, por meio de ensaios reológicos, determinou-se as condições ideais de dispersão e mistura das partículas de alumina calcinada, hidróxido de alumínio e alumina hidratável. Em uma segunda etapa do trabalho, suspensões aquosas de alumina calcinada (D50: 1 µm ou 2,5 µm) consolidadas com alumina hidratável foram preparadas com diferentes proporções (0 - 67,5% vol.) de Al(OH)3 (D50: 1 µm ). Para os tipos de Al(OH)3 com partículas maiores foram preparadas somente as composições contendo 22,5% vol. de alumina calcinada (2,5 µm), 67,5% de hidróxido de alumínio e 10% vol. de alumina hidratável. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em 1100°C, 1300°C e 1500°C durante 3 h. O comportamento durante a sinterização foi acompanhado por meio de dilatometria e as estruturas verdes/secas e sinterizadas foram caracterizadas em relação à porosidade total e tamanho médio dos poros, resistência à compressão e módulo elástico. A evolução da microestrutura foi avaliada usando microscopia eletrônica de varredura. Comprovou-se a ação porogênica do Al(OH)3 em matrizes de alumina calcinada. Essa ação depende de diversos fatores como teor adicionado, temperatura máxima de sinterização e da relação entre as granulometrias da matriz e do Al(OH)3. Variando-se esses parâmetros, estruturas com elevada porosidade (acima de 50%) e resistência à ruptura por compressão (acima de 10 MPa) foram obtidas. Foi observado que a alumina hidratável, utilizada como ligante, desempenha papel de grande importância no desenvolvimento da microestrutura desses materiais, particularmente em temperaturas abaixo de 1000°C. / The combination of aluminum oxide (Al2O3) and aluminum hydroxide (Al(OH)3) results in an interesting way of producing porous ceramics of low thermal conductivity, high specific surface area, high refractoriness, and chemical stability at competitive costs. Consequently, such a system shows great potential for technological applications in catalysts, thermal insulators and filters for high temperatures. Despite the good performance of those ceramics, they still have limitations, as low thermomechanical strength, due to high porosity (especially materials whose volume fraction of pores exceeds 50%) and reduced porosity caused by the sintering phenomena and grain growth intensified above 1100°C. Therefore, further research is required for the minimization of such negative aspects. This thesis addresses the development of moldable porous structures (porosity higher than 50%) of high alumina with proper mechanical strength (above 10 MPa in compression) and densification resistance, for use at temperatures above 1100°C. First, a study on the thermal decomposition (temperatures ranging from 300°C to 1500°C) of three types of aluminum hydroxides of different granulometries (1, 10 e 100 µm) was conducted for the evaluation of their potential as porogenic agents. Rheological measurements enabled the determination of the optimal conditions for the dispersion and mixing of the calcined alumina particles, hydratable alumina and aluminum hydroxide. In a second stage of the study, aqueous suspensions of calcined alumina (D50: 1 µm ou 2.5 µm) consolidated with hydratable alumina were prepared with different proportions (0 - 67.5 vol.%) of Al(OH)3 (D50: 1 µm ). However, for Al(OH)3 with larger particles, were only prepared compositions with 22.5 vol.% of calcined alumina (2.5 µm), 67.5 vol.% of aluminum hydroxide, and 10 vol.% of hydratable alumina. The samples were heat treated at 1100, 1300 and 1500°C for 3 h. The behavior during sintering was studied by dilatometry and the green/dried and sintered structures were characterized regarding the total porosity and average pore size, compressive strength and elastic modulus. The evolution of the microstructure was evaluated by scanning electron microscopy. The porogenic action of Al(OH)3 on a calcined alumina matrix was proved and showed to depend on several factors, as content added, maximum sintering temperature and relationship between the grain size of the matrix and Al(OH)3. Variations in those parameters yielded structures of high porosity (higher than 50%) and resistance to compression fracture (above 10 MPa). The hydratable alumina used as a binder played a major role in the development of the microstructure of such materials, particularly at temperatures below 1000°C.

A bactéria Neisseria meningitidis é um diplococo Gram-negativo. Dentre os sorogrupos de N. meningitidis, o sorogrupo B é um dos principais causadores da doença meningocócica invasiva (DMI), de ocorrência mundial. Recém-nascidos e crianças são especialmente susceptíveis a este tipo de infecção, uma vez que os seus sistemas imunitários ainda estão em desenvolvimento, assim mais estudos sobre a utilização da imunização materna para a proteção contra esta doença, são necessários. O objetivo desse estudo foi avaliar o potencial imunogênico dos antígenos de membrana externa de N. meningitidis sorogrupo B em camundongos Swiss quanto ao efeito da imunização passiva na prole, além de analisar o efeito de diferentes adjuvantes na produção de anticorpos e transferencia materno-fetal destes. O hidróxido de alumínio (HA) e fragmentos de bicamada de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB-BF) foram utilizados como adjuvantes junto às vesículas de membrana externa (OMVs) para a imunização de camundongos adultos fêmeas, o que resultou em um aumento dos títulos de anticorpos do isótipo IgG quando comparado a imunização apenas com o antígeno, tanto pela via de imunização subcutânea com booster intramuscular (SC/IM), quanto pela via intranasal com booster subcutâneo (IN/SC). Esses anticorpos foram transferidos para a prole, que apresentou títulos de anticorpos significantes até o período no qual os camundongos apresentavam cinco semanas de vida. A imunização com OMVs + DODAB-BF foi capaz de gerar o reconhecimento específico de um maior número de antígenos que OMVs + HA, nos camundongos adultos fêmeas imunizados pela via SC/IM. A imunização com OMVs + DODAB-BF pela via SC/IM também resultou em anticorpos na prole que foram capazes de reconhecer antígenos proteicos da cepa homóloga e de cepas heterólogas, o que não ocorre quando essa imunização é realizada pela via IN/ SC. Apesar da presença de títulos de anticorpos na prole, estes irão apresentar funcionalidade diferente em comparação aos anticorpos da prole de mães imunizadas pela via SC/IM, sugerindo que a via SC/IM é melhor para a imunização materna com OMVs + DODAB-BF. / The Neisseria meningitidis bacterium is a Gram-negative diplococcus. Among the serogroups of N. meningitidis, serogroup B is one of the main causes of invasive meningococcal disease (IMD), worldwide occurrence. Newborns and children are particularly susceptible to this type of infection, since their immune systems are still developing, so further studies about the use of the maternal immunization to protect against this disease, are needed. The aim of this study was to evaluate the potential immunogenic antigens from outer membrane of N. meningitidis serogroup B in Swiss mice as to the effect of passive immunization in the offspring, in addition to analyze the effect of different adjuvants in the production of antibodies and maternal-fetal transfer of these. The aluminium hydroxide (HA) and bilayer fragments from dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB-BF) were used as adjuvants with the outer membrane vesicles (OMVs) for immunization of adult female mice, which resulted in an increase of the antibodies titers of IgG isotype when compared to immunization with only the antigen, either by subcutaneous route of immunization with intramuscular booster (SC/IM), as by the intranasal route with subcutaneous booster (IN/SC). These antibodies were transferred to the offspring, which presented significant antibodies titers to the period in which the mice had five weeks of live. Immunization with OMVs + DODAB-BF was able to generate the specific recognition of a greater number of antigens than OMVs + HA, in adult female mice immunized by SC/IM route. Immunization with OMVs + DODAB-BF SC/IM route also resulted in antibodies in offspring that were able to recognize protein antigens of the homologous strain and heterologous strains, which does not occur when this immunization is carried out by IN/SC route. Despite the presence of antibodies in the offspring, they will present different functionality compared to antibodies of the offspring of mothers immunized by SC/IM route, suggesting that the SC/IM route is better for maternal immunization with OMVs + DODAB-BF.

Arsenic (As) contamination is a worldwide problem, and millions of people are suffering from it. There are two major inorganic forms of As in waters: arsenate(V) and arsenite(III), and adsorption to a sorbent material may be an efficient method to handle them. In this study, we focused on As(III), the more toxic form, which predominates under reducing conditions. The As(III) removal properties of four sorbent materials: hydrotalcite, Mg−Al layered double hydroxide, amorphous aluminium hydroxide and amorphous titanium oxide, are examined from the following viewpoints: As(III) adsorption, the effects of pH, the effects of adsorbent concentration, adsorption as a function of dissolved As(III), and the effect of co-existing anions (HCO3− and PO43−). The maximum adsorption of As(III) to HT (0.1 mmol As(III)/g adsorbent), Mg-Al LDH (0.1 mmol As(III)/g adsorbent), am-Al(OH)3 (0.22 mmol As(III)/g adsorbent), and am-TiO2 (0.21 mmol As(III)/g adsorbent) occurred at pH 7.5, 7, 7, 8, respectively. At this pH, approximately 20%, 62%, 35%, and 98.3%, respectively, of the added As(III) was adsorbed. When the As(III) to sorbent ratio was increased, the adsorption was instead around 7% to am-Al(OH)3 (2.2 mmol As(III)/g adsorbent), and 46.3% to am-TiO2 (2.1 mmol As(III)/g adsorbent). These figures show that am-TiO2is the most efficient sorbent for As(III) adsorption of the four materials tested, Mg-Al LDH is second best, while HT and am-Al(OH)3 are not suitable for As(III) removal. The adsorption of As(III) to Mg-Al LDH as a function of dissolved As(III) could be adequately described by a linear equation, suggesting that As(III) adsorption to Mg-Al LDH was governed by anion exchange. As a result, the co-existing anions (HCO3- and PO43-) showed a significant influence on As(III) adsorption to Mg-Al LDH. Considering the interfering effects of co-existing anions on am-TiO2, HCO3− did not influence As(III) adsorption, while PO43- caused a slight but clear competition effect. Overall, am-TiO2 would be the best choice of these four materials in contact with As-contaminated groundwater due to its superior As(III) removal properties and the limited competition from co-existing anions on As(III) adsorption. / Alltför höga halter av arsenik (As) i vatten är ett världsomspännande problem som orsakar hälsoproblem för miljontals människor. Det finns två huvudsakliga oorganiska former av As i vatten: arsenat(V) och arsenit(III), och adsorption till ett material (s.k. ”sorbent”) kan vara eneffektiv metod för att avlägsna dem från vatten. I denna studie fokuserade vi på arsenit(III), den mer giftiga formen, vilken dominerar under reducerande förhållanden. Vi undersökte adsorptionsegenskaperna för arsenit(III) för fyra sorbentmaterial som kan vara tänkbara när det gäller arsenikrening av förorenade vatten: hydrotalkit, s.k. Mg-Al LDH (Mg-Al-skiktad dubbelhydroxid), am-Al(OH)3 (amorf aluminiumhydroxid), och am-TiO2 (amorf titandioxid). Dessa material undersöktes när det gäller följande: adsorption av arsenit(III) som funktion av pH,betydelsen av sorbentkoncentration, adsorption som funktion av löst arsenit(III) (”isoterm”), och konkurrens från samexisterande anjoner (HCO3− och PO43−). Den maximala adsorptionen av As (III) till HT (0,1 mmol As(III)/g sorbent), Mg-Al LDH (0,1 mmol As(III)/g sorbent), am-Al(OH)3 (0,22 mmol As(III)/g sorbent) och am-TiO2(0,21 mmol As(III)/g sorbent) inträffade vid pH 7,5, 7, 7, respektive 8. Vid dessa pH-värden adsorberades ungefär 20%, 62%, 35% respektive 98,3% tillsatt As(III). När kvoten mellan As(III) till sorbent ökades blev adsorptionen istället cirka 7% till am-Al(OH)3 (2,2 mmol As(III)/g sorbent) och 46,3% till am-Ti02(2,1mmol As(III)/g sorbent). Dock var adsorptionsmängden per viktsenhetsorbenthögre över hela pH-området. Dessa siffror visar att am-TiO2 är det mest effektiva av de fyra testade materialen för As(III)-adsorption, Mg-Al LDH det näst bästa, medan HT och am-Al(OH)3 är olämpliga för detta ändamål. Adsorptionen av As(III) till Mg-Al LDH som funktion av löst As(III) kunde beskrivas väl med en linjär ekvation, vilket antyder att adsorptionen av As(III) till Mg-Al LDH styrdes av anjonbyte. I konsekvens med detta hade de samexisterande anjonerna (HCO3- och PO43-) ett betydande inflytande på As(III)-adsorptionen till Mg-Al LDH. För am-TiO2 påverkade HCO3− inte As(III)-adsorptionen, medan PO43- orsakade en liten men tydlig konkurrenseffekt. Sammantaget är am-TiO2 det bästa valet av dessa fyra material i kontakt med As- kontaminerat grundvatten på grund av dess betydligt bättre förmåga att avskilja arsenit(III) och den förhållandevis blygsamma konkurrensen från andra anjoner.

Durch die Verwendung der fluorolytischen Sol-Gel Synthese ist es möglich, röntgenamorphe bzw. partiell nanokristalline Metallhydroxidfluoride und Metallfluoride zu erhalten. Diese Verbindungen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften stark von „klassisch“ hergestellten, kristallinen Metall(hydroxid)fluoriden. In der vorliegenden Promotionsarbeit wurden deshalb in vier aufeinander folgenden Kapiteln sowohl die Synthese und Charakterisierung von Aluminium– und Magnesium(hydroxid)fluoriden beschrieben als auch die Auswirkung dieser Verbindungen auf das Phasentransformationsverhalten von böhmitischen Xerogelen zu Korund sowie ihre Wirksamkeit als Sinterhilfsmittel bei der Korundkeramikherstellung untersucht. / The application of the fluorolytic sol-gel method with aqueous hydrofluoric acid enables the synthesis of X-ray amorphous or rather partially nanocrystalline metal hydroxide fluorides and metal fluorides. These compounds strongly differ in their characteristics from “classically” manufactured, crystalline metal hydroxide fluorides. In the present dissertation both, the synthesis and characterisation of aluminium and magnesium hydroxide fluorides were described and the effect of these compounds on the phase transformation behaviour from pseudoboehmites to corundum was examined as well as their effectiveness as sintering aid during the corundum ceramics production.

Lipopolissacarídeos (LPS), pode tanto proteger quanto exacerbar o desenvolvimento da asma. LPS inicia a ativação da resposta imune via ligação da molécula Toll-like receptor 4 (TLR4) que sinaliza por duas vias distintas, as moléculas adaptadoras MyD88 e TRIF. LPS é um adjuvante que induz resposta do tipo Th1, enquanto que o hidróxido de alumínio (Alum) desperta respostas Th2, porém, a mistura de ambos adjuvantes na indução da resposta alérgica pulmonar ainda não foi investigada. No presente estudo, nós determinamos o efeito de dois agonistas de TLR4, um natural (LPS) e outro sintético (ER-803022) adsorvidos ao Alum sobre o desenvolvimento de doença alérgica pulmonar. Os animais foram sensibilizados pela via subcutânea com os antígenos, Ovoalbumina (OVA) ou Toxóide Tetânico (TT) na presença ou ausência de agonistas de TLR4 co-adsorvidos ao Alum e desafiados com os respectivos antígenos pela via intranasal. Nossos resultados mostraram que a sensibilização com OVA ou TT e LPS coadsorvidos ao Alum, impede o estabelecimento da resposta alérgica mediada por linfócitos Th2, tais como, influxo de eosinófilos, produção de citocinas do tipo 2, hiperreatividade brônquica, secreção de muco, e produção de IgE ou IgG1 anafilática. Apesar dos níveis de IgG2a, isotipo associado com as respostas Th1 estarem aumentados, análise da histopatologia pulmonar não revelou um desvio para o padrão Th1 de inflamação. Verificamos que a presença das moléculas TLR4, MyD88, IL-12/IFN-g mas não TRIF foram necessários para LPS exercer seu efeito inibitório. O agonista sintético de TLR4, menos tóxico que LPS, também protegeu contra o desenvolvimento de inflamação alérgica pulmonar. Em conclusão, nosso trabalho esclarece o efeito da sinalização do TLR4 na sensibilização alérgica e indica que agonista sintético de TLR4 com baixa toxicidade, pode ser utilizado para modular a capacidade adjuvante do Alum e conseqüentemente diminuir a indução de alergias. / Epidemiological and experimental data suggest that bacterial lipopolysaccharides (LPS) can either protect from or exacerbate allergic asthma. LPS triggers immune responses through Toll-like receptor (TLR) 4 that in turn activates two major signaling pathways via either MyD88 or TRIF adaptor proteins. LPS is a pro-Th1 adjuvant while aluminum hydroxide (Alum) is a strong Th2 adjuvant, but the effect of mixing both adjuvants on development of lung allergy has not been investigated. We determined whether natural (LPS) or synthetic (ER-803022) TLR4 agonists adsorbed onto alum adjuvant affect allergen sensitization and development of airway allergic disease. To dissect LPS-induced molecular pathways we used TLR4, MyD88, TRIF, or IL-12/IFN-g deficient mice. Mice were sensitized subcutaneously to allergens such as ovalbumin (OVA) or tetanus toxoid (TT) with or without TLR4 agonists coadsorbed onto Alum and challenged twice via intranasal route with the same allergens. The development of type 2 immunity was evaluated 24 h after last allergen challenge. We found that sensitization with OVA or TT plus LPS co-adsorbed onto Alum impaired allergeninduced Th2-mediated responses such as airway eosinophilia, type 2 cytokines secretion, airway hyperreactivity, mucus hyper production and serum levels of IgE or IgG1 anaphylactic antibodies. Although the levels of IgG2a, a Th1 affiliated isotype increased, investigation into the lung-specific effects revealed that LPS did not induce a Th1 pattern of inflammation. LPS impaired the development of Th2 immunity, signaling via TLR4 and MyD88 molecules via the IL-12/IFN-g axis, but not through TRIF pathway. Moreover, the synthetic TLR4 agonists that proved to have a less systemic inflammatory response than LPS also protected against allergic asthma development. TLR4 agonists co-adsorbed with allergen onto Alum down modulate Th2 immunity and prevent the development of polarized T cell-mediated airway inflammation. Thus, our work clarifies the effect of TLR4 signaling in allergic sensitization and indicates that TLR4 agonists with low toxicity might be useful for down regulating the pro-Th2 adjuvant activity of alum and consequently decrease the induction of allergy.

Hauptaufgabe dieser Promotionsarbeit war es, eine neue Sol-Gel basierte Syntheseroute zur Darstellung edelmetallbeladener (Pd, Pt, Ag und Au) Aluminiumhydroxidfluoride zu entwickeln. Derartige Katalysatoren besitzen sowohl Lewis- als auch Brønsted-saure, sowie hydrogenierungsaktive Zentren. Solche multifunktionellen Katalysatoren können für mehrstufige Umsetzungen von Substraten in Eintopfverfahren eingesetzt werden. Das Potential der dargestellten Katalysatoren wurde in der zweistufigen Umsetzung von Citronellal zu Mentholen und der dreistufigen Reaktion von Citral zu Mentholen gezeigt. / The main aim of this thesis was to develop a new sol gel based synthesis route to noble metal loaded (Pd, Pt, Ag and Au) aluminium hydroxide fluorides. These catalysts provide Lewis as well as Brønsted acidity and hydrogenation ability. Those multifunctional catalysts can be used for multi step conversions of substrates performed in a one pot process. The potential of the synthesized catalysts was shown in the two step conversion of citronellal to menthols and in the three step conversion of citral to menthols.

Lipopolissacarídeos (LPS), pode tanto proteger quanto exacerbar o desenvolvimento da asma. LPS inicia a ativação da resposta imune via ligação da molécula Toll-like receptor 4 (TLR4) que sinaliza por duas vias distintas, as moléculas adaptadoras MyD88 e TRIF. LPS é um adjuvante que induz resposta do tipo Th1, enquanto que o hidróxido de alumínio (Alum) desperta respostas Th2, porém, a mistura de ambos adjuvantes na indução da resposta alérgica pulmonar ainda não foi investigada. No presente estudo, nós determinamos o efeito de dois agonistas de TLR4, um natural (LPS) e outro sintético (ER-803022) adsorvidos ao Alum sobre o desenvolvimento de doença alérgica pulmonar. Os animais foram sensibilizados pela via subcutânea com os antígenos, Ovoalbumina (OVA) ou Toxóide Tetânico (TT) na presença ou ausência de agonistas de TLR4 co-adsorvidos ao Alum e desafiados com os respectivos antígenos pela via intranasal. Nossos resultados mostraram que a sensibilização com OVA ou TT e LPS coadsorvidos ao Alum, impede o estabelecimento da resposta alérgica mediada por linfócitos Th2, tais como, influxo de eosinófilos, produção de citocinas do tipo 2, hiperreatividade brônquica, secreção de muco, e produção de IgE ou IgG1 anafilática. Apesar dos níveis de IgG2a, isotipo associado com as respostas Th1 estarem aumentados, análise da histopatologia pulmonar não revelou um desvio para o padrão Th1 de inflamação. Verificamos que a presença das moléculas TLR4, MyD88, IL-12/IFN-g mas não TRIF foram necessários para LPS exercer seu efeito inibitório. O agonista sintético de TLR4, menos tóxico que LPS, também protegeu contra o desenvolvimento de inflamação alérgica pulmonar. Em conclusão, nosso trabalho esclarece o efeito da sinalização do TLR4 na sensibilização alérgica e indica que agonista sintético de TLR4 com baixa toxicidade, pode ser utilizado para modular a capacidade adjuvante do Alum e conseqüentemente diminuir a indução de alergias. / Epidemiological and experimental data suggest that bacterial lipopolysaccharides (LPS) can either protect from or exacerbate allergic asthma. LPS triggers immune responses through Toll-like receptor (TLR) 4 that in turn activates two major signaling pathways via either MyD88 or TRIF adaptor proteins. LPS is a pro-Th1 adjuvant while aluminum hydroxide (Alum) is a strong Th2 adjuvant, but the effect of mixing both adjuvants on development of lung allergy has not been investigated. We determined whether natural (LPS) or synthetic (ER-803022) TLR4 agonists adsorbed onto alum adjuvant affect allergen sensitization and development of airway allergic disease. To dissect LPS-induced molecular pathways we used TLR4, MyD88, TRIF, or IL-12/IFN-g deficient mice. Mice were sensitized subcutaneously to allergens such as ovalbumin (OVA) or tetanus toxoid (TT) with or without TLR4 agonists coadsorbed onto Alum and challenged twice via intranasal route with the same allergens. The development of type 2 immunity was evaluated 24 h after last allergen challenge. We found that sensitization with OVA or TT plus LPS co-adsorbed onto Alum impaired allergeninduced Th2-mediated responses such as airway eosinophilia, type 2 cytokines secretion, airway hyperreactivity, mucus hyper production and serum levels of IgE or IgG1 anaphylactic antibodies. Although the levels of IgG2a, a Th1 affiliated isotype increased, investigation into the lung-specific effects revealed that LPS did not induce a Th1 pattern of inflammation. LPS impaired the development of Th2 immunity, signaling via TLR4 and MyD88 molecules via the IL-12/IFN-g axis, but not through TRIF pathway. Moreover, the synthetic TLR4 agonists that proved to have a less systemic inflammatory response than LPS also protected against allergic asthma development. TLR4 agonists co-adsorbed with allergen onto Alum down modulate Th2 immunity and prevent the development of polarized T cell-mediated airway inflammation. Thus, our work clarifies the effect of TLR4 signaling in allergic sensitization and indicates that TLR4 agonists with low toxicity might be useful for down regulating the pro-Th2 adjuvant activity of alum and consequently decrease the induction of allergy.

5 Abstract Tobacco mature pollen rehydrates in vivo on a stigma tissue, and develops into the rapidly-growing pollen tube. This rehydration process is accompanied by the de-repression of stored mRNA transcripts, resulting in the synthesis of novel proteins. Furthermore, such metabolic switch is also likely to be regulated on the level of post-translational modifications of the already-present proteins, namely via phosphorylation, since it was shown to play a significant regulatory role in numerous cellular processes. Since only a minor part of proteins is phosphorylated in a cell at a time, the employment of various enrichment techniques is usually of key importance. In this diploma project, metal oxide/hydroxide affinity chromatography (MOAC) with aluminium hydroxide matrix was applied in order to enrich phosphoproteins from the mature pollen and the 30-minute in vitro activated pollen crude protein extracts. The enriched fraction was separated by both 2D-GE and gel-free liquid chromatography (LC) approaches with subsequent mass spectrometric analyses. Collectively, 139 phosphoprotein candidates were identified. Additionally, to broaden the number of phosphorylation sites identified, titanium dioxide phosphopeptide enrichment of trypsin-digested mature pollen crude extract was performed. Thanks to the...