Polihidroxialcanoatos são polímeros 100% biodegradáveis produzidos intracelularmente por bactérias, que possuem características semelhantes às de polímeros de origem petrolífera e configuram uma alternativa a estes polímeros, os quais devido ao seu crescente acúmulo na natureza vêm se tornando um grave problema ambiental. O poli(3-hidroxibutirato) (PHB) é um poliéster que faz parte deste grupo, sendo o mais amplamente estudado. Visando o aproveitamento do soro de leite, que é gerado em volumes elevados na produção de queijo, e ainda uma possível redução de custos do processo de produção de PHB, este trabalho avaliou a produção deste polímero por meio das bactérias Alcaligenes latus e Bacillus megaterium. Inicialmente investigou-se o efeito de diferentes concentrações iniciais de lactose e de diferentes tempos de processo, em ensaio realizado em agitador orbital a 35 °C e 200 rpm. Definiu-se também qual das bactérias apresentou melhor desempenho e a concentração inicial de lactose por meio de ensaio em agitador orbital com as mesmas condições mencionadas anteriormente. Estes resultados foram avaliados por meio de planejamento experimental fatorial 2³ sem ponto central. Avaliou-se o efeito da neutralização do meio de cultivo preparado com o sobrenadante obtido após a precipitação ácida das proteínas do soro de leite com hidróxido de amônio (NH4OH), hidróxido de potássio (KOH) e hidróxido de sódio (NaOH) (soluções 10% m/v) por meio de análise estatística de um fator a vários níveis (ANOVA). Ainda, foram comparados (por meio de ANOVA) quatro meios de cultivo (produzidos com lactose, soro de leite, sobrenadante obtido após a precipitação ácida das proteínas do soro de leite, lactose extraída por processos de separação por membranas) por meio de ensaio em agitador orbital nas mesmas condições previamente mencionadas. O meio que proporcionou maior concentração final de PHB foi utilizado em ensaio em biorreator de bancada, a 35 °C e pH controlado em 6,5. Na primeira fase, identificou-se que para a bactéria A. latus a concentração inicial de lactose mais adequada foi a de 20 g.L-1, com produção máxima de PHB de 0,55 g.L-1 em 12 horas, enquanto que para a bactéria B. megaterium foi de 16 g.L-1, com produção máxima de PHB de 0,095 g.L-1 também em 12 horas. Com a posterior análise estatística, verificou-se que não houve diferença significativa na geração de produto com as concentrações iniciais de lactose de 16 e 20 g.L-1. A bactéria que proporcionou maior produção de polímero foi a A. latus, enquanto o meio foi o composto pelo sobrenadante obtido após a precipitação ácida das proteínas do soro de leite (neutralizado com hidróxido de amônio - melhor resultado na neutralização). No ensaio em biorreator de bancada (TecBio 7,5, Tecnal, Brasil), constatou-se que o tempo total de processo foi de 11,6 horas, com máxima velocidade específica de crescimento de 0,428 h-1, máxima velocidade específica de formação de produto de 0,026 g.L-1.h-1, máxima velocidade específica de consumo de substrato de 1,036 g.L-1.h-1, fator de rendimento em células de 0,211 g.g-1, fator de rendimento em produto de 0,024 g.g-1 e produtividade volumétrica de 0,014 g.L-1.h-1. Ainda, por meio de caracterização do PHB extraído e do PHB padrão por calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, verificou-se que o polímero produzido possui propriedades semelhantes às do padrão, demonstrando que a produção de PHB por A. latus e B. megaterium utilizando soro de leite é factível. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / Polyhydroxyalkanoates are 100% biodegradable polymers produced intracellularly by bacteria, and have characteristics similar to petroleum-based polymers. They emerge as an alternative to recalcitrant polymers, that because of its growing accumulation in nature are becoming a serious environmental problem. Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) is a polyester which is part of this group, being the most studied. In order to utilize whey, which is generated in large volumes in cheese production, and also to enable a possible cost reduction of the PHB production process, this study evaluated the production of this polymer by Alcaligenes latus e Bacillus megaterium. First of all, the effect of different initial lactose concentrations and different process times were investigated in an orbital shaker at 35 °C and 200 rpm. In addition, it was defined which bacteria showed best results and also the appropriate initial lactose concentration in an orbital shaker in the same conditions mentioned. The results were evaluated by a factorial 2³ (without central point) experimental design. The neutralization of the medium (prepared with the supernatant obtained after the acid protein precipitation of whey) with ammonium hydroxide (NH4OH), potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH) (10% w/v solutions) was evaluated by a one factor statistical analysis (ANOVA). Also, four culture mediums (lactose, whey, supernatant obtained after acid protein precipitation of whey, lactose obtained by membrane filtration of whey) were compared through an experiment in orbital shaker in the same conditions used before. The results were also evaluated by a one factor statistical analysis. The medium with the best results was used in a bioreactor experiment, at 35 °C and pH controlled at 6.5. For A. latus the most appropriate initial lactose concentration was 20 g.L-1, with a maximum PHB concentration of 0.55 g.L-1 in 12 hours. For B. megaterium, the initial lactose concentration was 16 g.L-1, and a maximum PHB concentration of 0.095 g.L-1 also in 12 hours. With the posterior statistical analysis it was seen that there was no significant difference in PHB production with initial lactose concentrations of 16 and 20 g.L-1. A. latus showed better results for PHB production, while the best medium was the one produced with the supernatant obtained after acid protein precipitation of whey (neutralized with ammonium hydroxide - best neutralization results). In the bioreactor experiment was observed that the total process time was 11.6 hours, with a maximum specific growth rate of 0.428 h-1, maximum specific product formation rate of 0.026 g.L-1.h-1, maximum specific substrate consumption rate of 1.036 g.L-1.h-1, cell yield of 0.211 g.g-1, PHB yield of 0.024 g.g-1 and volumetric productivity of 0.014 g.L-1.h-1. Finally, it was seen, through the polymer characterization by differential scanning calorimetry, thermogravimetry and Infrared Spectroscopy with Fourier transform, that the produced polymer has similar characteristics to those of the standard PHB, showing that the production of PHB by A. latus and B. megaterium using milk whey is feasible.

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10120_Resumo Final de Dissertação - Yanne Boaventura Nobre. pdf20170919-103059.pdf: 11621 bytes, checksum: 30ce3b21acd5a0ae49544b182b88db08 (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 / A indústria de alimentos é responsável por 68% do volume das embalagens plásticas consumidas no mundo, sendo os polímeros sintéticos a principal fonte desta produção. Porém, estes materiais geram impactos negativos ao meio ambiente uma vez que apresentam pequena degradabilidade quando expostos a fatores naturais. Como alternativa, o uso de biopolímeros vem sendo explorado para o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. Polissacarídeos de grande interesse da indústria de fármacos e alimentos, quitosana e pectina, foram utilizados na elaboração de blendas poliméricas para a produção de filmes biodegradáveis e ativos. Os filmes compostos por quitosana:poli(álcool vinílico) (70:30 e 60:40) e pectina:poli(álcool vinílico) (30:70 e 20:80), adicionados de sorbato de potássio, foram elaborados e caracterizados por técnicas de MEV, FTIR e DSC, aspectos visuais, afinidade com a água, biodegradabilidade e quanto as suas propriedades mecânicas. Posteriormente foram aplicados sobre as massas de pastel e estas foram caracterizadas quanto aos aspectos físico-químicos e microbiológicos. Os filmes de QUI70, QUI60 apresentaram caráter hidrofóbico. Já os filmes de pectina, destacaram-se quanto aos bons aspectos de elasticidade e rasgabilidade dos filmes. Ambos os filmes apresentarm bons aspectos de cor e transparência, e boa biodegradabilidade, cerca de 35%. Quanto ao controle microbiano, os filmes ativos de QUI70 e QUI60 apresentaram alta efetividade no controle de mesófilos, reduzindo até 2,5 ciclos log. Os aspectos físico-químicos das massas intercaladas por filmes ativos de QUI70, QUI60, PEC30 e PEC20 foram capazes de manter a estabilidade físico química e qualidade do produto. Os aspectos de textura equipararam-se a massa comercial. Concluíu-se portanto, que o desenvolvimento de filmes a partir de blendas de quitosana:PVA e pectina:PVA por método de casting é viável e possui potencias aplicações para a indústria de massas frescas tipo pastel.

Orientadores: Sergio Persio Ravagnani, Lucia H. I. Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T10:54:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moncao_AnaPaulados_M.pdf: 2013063 bytes, checksum: c53abd549d973c08134f44a47800b23e (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho, hidrogéis de poli(2-hidroxietil metacrilato) ¿ PHEMA foram preparados por reticulação química, usando N,N¿ metileno ¿ bis ¿ acrilamida como agente reticulante. Hidrogéis de diferentes graus de reticulação foram obtidos variando-se a concentração do reticulante de 0,12% a 3% (p/p). Os filmes de PHEMA obtidos foram caracterizados através de análise de calorimetria diferencial de varredura ¿ DSC, microscopia eletrônica de varredura ¿ MEV e ensaio de tração. Dentre essas análises, o ensaio de tração foi o que mais mostrou as alterações das propriedades dos hidrogéis obtidos. O intumescimento foi estimado a partir da variação ocorrida no peso das amostras quando atingiram o equilíbrio, imersas em água destilada e solução tampão a pH=1, à temperatura ambiente. Observou-se que há influencia do meio externo no intumescimento do hidrogel. Os estudos da difusão foram realizados utilizando-se Rodamina B como espécie difusiva. As análises de difusão foram realizadas a ¿37 GRAUS¿C, em solução tampão de pH=1 e água destilada, pH~7. o coeficiente de difusão do soluto (D) foi calculado através da '2 POT. a¿ lei de Fick. Os dados experimentais obtidos e a elaboração de um modelo matemático permitiram a avaliação do coeficiente de difusão, utilizando-se métodos numéricos iterativos, os resultados obtidos mostraram que há reticulação física na formação do hidrogel de PHEMA, permitindo a sua utilização sem agente reticulante. Com a adição do agente reticulante, observou-se uma significativa alteração do coeficiente de difusão / Abstract: In this work, hydrogels of poly (2 ¿ hydroxyethyl methacrylate) ¿ PHEMA were prepared by chemical crosslinks using N, N¿methylene ¿ bis ¿ acrylamide as the crosslinking agent. Hydrogels with different crosslinking degrees were obtained by varying the crosslinker concentration from 0.12% up to 3.0% (w/w). the films of PHEMA obtained were characterized by differential scanning calorimetry ¿ DSC, scanning electron microscopy ¿ MEV and mechanical properties. The mechanical tensile test was the method of characterization that showed more properties variation of the hydrogels obtained. The swelling was estimated by the variation in the samples weight when they reached the equilibrium, after have been immersed into distilled water and buffer solution at room temperature. It was observed that there is influence of the pH in the hydrogel swelling. The diffusion studies were carried out using Rhodamine B as the diffusive model specimen. The diffusion analysis were conducted at ¿37 GRAUS¿C, in buffer solution at pH=1 and distilled water at pH~7. The Fick¿s Second Law has been used to calculate the solute diffusion coefficient (D). The experimental data obtained and the mathematical model elaborated permited the evaluation of diffusion coefficient using iterative numerical methods. The results obtained have shown that there is physical crosslinking in the PHEMA hydrogel formation, so its utilization without crosslinker was permited. A significative variation of the diffusion coefficient was observed when the crosslinking agent was added. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_MarianaAgostinide_M.pdf: 6610983 bytes, checksum: 6a0bd18a488acc990acac9560237163b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A utilização de polímeros de fontes renováveis vem sendo amplamente estudada tanto no campo biomédico quanto nas indústrias de embalagens. Polímeros naturais são, em geral, biodegradáveis, biocompatíveis e podem ser obtidos a custos relativamente baixos. Biopolímeros como o alginato de sódio e a fibroína de seda vêm se destacando como potenciais matériasprimas para a fabricação de membranas e de biomateriais. O objetivo deste trabalho foi explorar a possibilidade de se formar membranas de fibroína de seda com alginato de sódio, a fim de conjugar as propriedades desses biopolímeros, visando possíveis aplicações como biomaterial. Foi estudada a incorporação da fibroína no alginato de sódio sob diferentes formas, como a incorporação na forma de fios (para a obtenção de compósitos) e como solução (para a obtenção de blendas). Na obtenção da blenda de fibroína e alginato foi observada a formação de uma membrana composta majoritariamente de alginato, contendo glóbulos de fibroína, indicando separação microscópica de fases. Entretanto ocorreu interação entre os domínios hidrofílicos dos dois materiais, fato confirmado pelo DRX. A blenda apresentou espectro de FTIR similar ao do alginato, porém com picos característicos de conformação folha-b da fibroína. Para as análises de intumescimento em água, ângulo de contato, permeabilidade ao vapor d'água, resistência à tração, análises térmicas e citotoxicidade, a blenda apresentou comportamento intermediário entre seus componentes, contudo mais voltado para o alginato, presente em maior proporção na mesma. Através da formação da blenda com alginato de sódio foi possível melhorar as propriedades físicas da membrana quando comparadas com a membrana de fibroína pura. Com a incorporação dos fios de fibroína no alginato obteve-se um compósito com boa interação fibramatriz, observada pelos testes mecânicos e MEV. Os compósitos eram bastante maleáveis e apresentavam elevada resistência ao rasgo. As análises térmicas apresentaram picos de degradação dos dois componentes separadamente. Nenhuma das membranas obtidas neste trabalho apresentou citotoxicidade, sendo a viabilidade celular mantida entre 70 e 100%. Os materiais resultantes possuem potencial para serem explorados como biomateriais, entretanto testes específicos de utilização devem ser realizados. / Abstract: The use of polymers from renewable sources has been widely studied in the biomedical field as much as in the packaging industries. Natural polymers are, in general, biodegradable, biocompatible and can be obtained at low costs. Biopolymers such as sodium alginate and silk fibroin are potential raw-materials for production of membranes and biomaterials. The aim of this study was to explore the possibilities of forming membranes of silk fibroin with sodium alginate, in order to conjugate the properties of those biopolymers, for biomaterial applications. The incorporation of fibroin in sodium alginate under different forms was studied, such as the incorporation of silk as fibers (to obtain composites) or as solution (to obtain blends). The fibroin and alginate blend membrane was mainly composed by alginate, with fibroin globular domains, indicating micro-phase separation. However, interaction in the hydrophilic domains of the materials has occurred, confirmed by XRD. The blend presented FTIR spectrum similar to alginate, but with characteristic peaks of fibroin b-sheet conformation. For the degree of swelling in water, water contact angle, water vapor permeability, tensile strength, thermal analyses and cytotoxicity tests, the blend presented intermediate behavior between its components, however closer to alginate, which was present in higher proportion. Through the blend formation with sodium alginate, it was possible to improve the physical properties of the fibroin membrane. A composite with good fiber-matrix interaction was obtained through the incorporation of fibroin fibers in the alginate matrix. This fact was confirmed by mechanical tests and SEM. These composites were flexible and presented high resistance to tear. The thermal analyses presented degradation peaks of the two components, separately. None of the membranes prepared in this study presented cytotoxicity and the cellular viability was maintained between 70 and 100%. The materials present high potential to be explored as biomaterials, therefore specific tests are still necessary. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Liliane M. F. Lona, Telma F. Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_Sueli_D.pdf: 2942835 bytes, checksum: bdc6ec768a5eaec8a0e18e8af804de07 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Submitted by Ramon Santana (ramon.souza@ufpe.br) on 2015-03-05T17:28:49Z No. of bitstreams: 2 TESE Martinho Dinoá.pdf: 3134144 bytes, checksum: 554639397f34a8d0cb18b70fad96a829 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T17:28:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Martinho Dinoá.pdf: 3134144 bytes, checksum: 554639397f34a8d0cb18b70fad96a829 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / Introdução: As BMP’s abriram novas perspectivas nas reconstruções ósseas; são indutoras da reparação do tecido ósseo e necessitam de carreadores para transporte e liberação de forma controlada. O carreador utilizado foi o gel de polissacarídeo, que é biocompatível, de baixa toxicidade e apresenta características físicas e químicas adequadas para a função de enxertos. Objetivos: Avaliar as propriedades do gel de polissacarídeo de melaço, como carreador das Proteínas Ósseas Morfogenéticas (BMP) na reparação de defeitos críticos na calvária de ratos. Métodos: Trinta e seis ratos machos adultos Wistar foram distribuídos em quatro grupos experimentais, um grupo controle positivo e um grupo controle negativo, com seis animais cada grupo. Foi realizado defeito crítico de 11 mm na calvária dos animais sob condições de assepsia e anti-sepsia. Nos animais experimentais foram enxertados: gel+matriz orgânica do osso liofilizado cortical (gen-ox-org®)+proteína morfogenética do osso (genpro®) um grupo com membrana biológica de origem bovina (genderm®) e um grupo sem membrana; gel + osso bovino inorgânico liofilizado esponjoso (gen-ox-inorg®) + proteína morfogenética do osso (genpro®) um grupo com membrana biológica de origem bovina (genderm®) e um grupo sem membrana; o grupo controle positivo utilizou o enxerto com osso orgânico e membrana, sem gel, o grupo controle negativo com confecção do defeito e sacrifício imediato. O sacrifício ocorreu 180 dias após a cirurgia. As cabeças foram fixadas em formaldeído a 10% tamponado. Para obtenção das imagens foi utilizado um aparelho tomógrafo iCATVision (cone-bean 3D), que permitiu, após reconstrução das imagens e tratamento com Photoshop 10.0 CS3, o cálculo das áreas radiolúcidas. Os defeitos residuais foram medidos com paquímetro; a partir da metade do defeito foi realizada secção da calota e utilizado o segmento caudal para análise histológica qualitativa, após serem corados com hematoxilina e eosina. Foi realizado estudo histomorfometrico para avaliar a intensidade da angiogênese. Resultados: Os grupos que utilizaram o gel+osso bovino inorgânico liofilizado esponjoso (gen-ox-inorg®)+proteína morfogenética do osso (genpro®), o grupo com membrana biológica de origem bovina e o grupo sem membrana foram os que apresentaram menor área radiolúcida, melhor reparação na observação qualitativa histológica, com diferença significativa a 5% comparada ao controle positivo na análise do número de artérias e veias. Conclusão: Os resultados sugerem que o gel de polissacarídeos, associado ao osso liofilizado inorgânico, pode ser usado como carreador eficiente para a BMP na estimulação da cicatrização óssea.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La membrana de la cáscara de huevo (MCH) es una red de biopolímeros, esencialmente formada por 2 capas de fibras entrecruzadas de proteínas (una externa y otra interna) que tienen flexibilidad en solución acuosa y son permeables al agua y a los gases. En el presente trabajo se utilizó MCH como una bioplataforma para la inmovilización de la enzima Anhidrasa Carbónica (AC). La enzima AC se inmovilizó sobre la capa externa de la membrana de cáscara de huevo a través de dos métodos: adsorción por atrapamiento y reticulado, usando glutaraldehido como agente reticulador. Paralelamente se usó AC en solución (1 mg de enzima anhidrasa carbónica de 2500 unidades/mg (SIGMA) en 1 mL de agua desionizada). Se compararon estas dos variables junto a un control con MCH sin tratamiento. Para evaluar el efecto de la inmovilización se ocupó SEM, para observar la morfología, tamaño y número de los cristales depositados. De esta forma se pudo observar que el depósito de cristales de calcita fue mayor en presencia de AC inmovilizada, versus AC en solución. Al igual que el tamaño y la morfología de estos. En AC se observaron calcitas con bordes lisos y regulares, en contraste con los cristales modificados encontrados con AC en solución. / The eggshell membrane (MCH) is a network of fibrous biopolymers, essentially formed by two layers of protein fibers (an external and an internal one), flexible in aqueous solution and showing water and gas permeability. MCH was used in the present work as a bio platform for immobilizing carbonic anhydrase (CA) enzyme. The CA enzyme was immobilized on the outer layer of the egg shell membrane using two methods: adsorption by entrapment and crosslinked using glutaraldehyde as crosslinking agent. Parallel CA was used in solution (1 mg of carbonic anhydrase enzyme 2500 units / mg (Sigma) in 1 mL of deionized water). These two variables were compared with untrated MCH as control. To evaluate the effect of immobilization SEM was used to observe the morphology, size and number of deposited crystals. Thus it was observed that the deposit of calcite crystals was higher in the presence of immobilized CA, compare with CA in solution. Same for size and morphology of these. In MCH with CA immobilized. Calcite crystal were observed with smooth and regular edges, in contrast whit the modified crystals found in CA in solution. / Financiamiento: Proyecto Fondecyt 1120172 y 1150681

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:17:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341136.pdf: 2868083 bytes, checksum: 1aa7910ecf1ffe60d5d462e0d7a16b75 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os poli(hidroxialcanoatos) (PHAs) são compostos biodegradáveis, produzidos por microrganismos como reserva de energia, que despertam interesse industrial por serem termoplásticos biodegradáveis. O desenvolvimento de processos de produção desses biopolímeros de forma eficiente, tem sido foco de diversas linhas de pesquisa. Ralstonia eutropha é um dos microrganismos mais estudados para a produção de Poli(3-hidroxibutirato) (P(3HB)), que é o PHA mais comumente estudado. A utilização de substratos de baixo custo, como os resíduos, pode ser uma alternativa na redução dos custos de produção desses materiais. A vinhaça é o principal subproduto da indústria sucroenergética, sendo produzida em grandes volumes. A valorização da vinhaça, pelo desenvolvimento de um processo para obtenção de um produto com valor agregado, como o P(3HB), contribui com valor adicional à produção de etanol. O glicerol é uma das principais fontes de carbono presentes na vinhaça. O objetivo deste trabalho foi utilizar a vinhaça como substrato para o crescimento e a produção de P(3HB) pela bactéria R. eutropha DSM 545. Diferentes diluições de vinhaça foram estudadas e em nenhuma delas a bactéria sofreu inibição em seu crescimento, mesmo quando a vinhaça (sem diluição) foi apenas adicionada de sais. Visto que a bactéria alcançou a fase estacionária de crescimento quando havia substratos disponíveis no meio, como o glicerol, foi proposto realizar o melhoramento de R. eutropha DSM 545 para o consumo mais eficiente dessa fonte de carbono. Assim, dois dos genes responsáveis pelo consumo do glicerol em Escherichia coli: glpF e glpK, que codificam uma aquaporina e a glicerol quinase (atua na fosforilação do glicerol a glicerol 3-fosfato), respectivamente, foram expressos em R. eutropha DSM 545 (parental) e assim foi construída a cepa R. eutropha_glpFK (recombinante). Ao se analisar comparativamente o crescimento de R. eutropha_glpFK com R. eutropha DSM 545, em meio contendo glicose, os resultados mostraram que a expressão dos genes glpFK não interferiu no desempenho desse microrganismo. Cultivos em modo batelada em biorreator foram conduzidos para comparar o desempenho das cepas parental e recombinante, em glicerol, em vinhaça em meio contendo vinhaça adicionada de glicerol. Em vinhaça, a recombinante foi capaz de crescer com µmáx de 0,41 h-1, enquanto R. eutropha foi de 0,18 h-1. Nesses experimentos, não houve praticamente produção de biopolímero pois não ocorreu a limitação de um nutriente essencial. Nos ensaios conduzido sem vinhaça com adição de glicerol, a recombinante foi capaz de crescer com µmáx de 0,33 h-1 e acumulou 34% de P(3HB), enquanto R. eutropha foi de 0,19 h-1 e 15% de P(3HB). Ao comparar o crescimento das duas cepas, nos cultivos contendo glicerol como fonte de carbono, ambas foram capazes de acumular aproximadamente 35% de biopolímero. Com os resultados obtidos neste trabalho, pode-se dizer que a vinhaça é um substrato com potencial para ser utilizado por R. eutropha, com velocidades específicas máximas de crescimento superiores às encontradas em outros substratos, porém há a necessidade de uma fonte de carbono adicional para aumentar os percentuais de acúmulo de biopolímero. Uma dessas alternativas é o glicerol que quando adicionado à vinhaça a produção de P(3HB) aumentou. O glicerol foi mais rapidamente consumido e com rendimentos maiores por R. eutropha_glpFK que por R. eutropha DSM 545. Assim, pode-se dizer que, R. eutropha é capaz de crescer e produzir P(3HB) a partir de vinhaça e glicerol.<br> / Abstract : Polyhydroxyalkanoates (PHA), a biodegradable energy store of microbes, is an alternative to petroleum-derived thermoplastics. Researches had been foccused to develop efficient production process with low costs.The bacteria Ralstonia eutropha is one of the most studied microrganisms for P(3HB) production, a widely studied PHA. Vinasse is the main liquid waste from ethanol industry and its valorization by a process that use this waste as substrate for an added value product, like P(3HB), contributes to ethanol production, besides try to solve an environment problem related to this waste. Glycerol is one of the main carbon source present in vinasse. In this study, vinasse was used as substrate for P(3HB) production by R. eutropha DSM 545. Different vinasse concentrations were evaluated, and no inhibitory effect were observed. Batch cultivation was performed in bioreactor using vinasse (undiluted) plus the mineral medium salts and R. eutropha could growth until 5 g/L final cell concentration. Once the bacteria reached the stacionary growth fase while residual substrates were available, like glycerol, this study examined the enhancement of glycerol assimitation ability of R. eutropha DSM 545 by introduction of the genes of aquaglyceroporin (glpF), able to facilitate the glycerol transport, and glycerol kinase (glpK), able to phosphorylated glycerol to yield glycerol 3-phosphate, from Escherichia coli. The growth behavior of the recombinant strain was compared to the parental strain on glucose and results showed that the glpFK expression didn?t affect R. eutropha DSM 545 behavior. Batch cultivations in bioreactor were performed to compare the parental and the engineered strains, on vinasse, vinasse plus glycerol and glycerol, as culture medium. On cultivations using vinasse, the recombinat strain grow with a µmáx of 0,41 h-1, while R. eutropha was 0,18 h-1 and no P(3HB) production was observed, since the nitrogen limitation did not occurred. When vinasse plus glycerol was used as culture medium, aimed to increase the carbon source, R. eutropha_glpFK was able to growth with µmáx 0,33 h-1 and produced 34% of P(3HB), while the wild type grow with µmáx 0,19 h-1 and produced 15% of P(3HB). In the cultivations using only glycerol as substrate, without considering the difference in pre culture time, both strains showed the same behavior and produced about 35% of P(3HB). In conclusion, vinasse is a potencial substrate for R. eutropha, showing maximum specific growth rates higher when compared to others substrates, but it requires an extra carbon source to increase the P(3HB) accumulation. In this context, glycerol is a good alternative, since when it was used with vinasse the biopolymeraccumulation was higher and it was efficiently consumed by the engineered strain expressing glpFK genes.

Atualmente existe uma forte tendência mundial para o desenvolvimento de testes in vitro que supram o uso de animais em ensaios de avaliação de segurança. Em 1986 a Diretiva Europeia 86/609/EEC induziu a discussão mundial de redução de testes em animais e a 7ª emenda desta Diretiva, publicada em 2004, determinou a transferência dos ensaios para a avaliação de risco para sistema in vitro. Diferentes abordagens foram desenvolvidas para suprir essa necessidade como, por exemplo, a geração de equivalentes de epiderme, que foi considerada a mais promissora e extensamente investigada. Dois modelos de equivalentes de epiderme (EpiDermTM-MATTEK e EPISKINTM LORÉAL) comercialmente disponíveis foram validados pelo ECVAM (Centro Europeu para a Validação de Métodos Alternativos) e outros modelos de epiderme reconstruída estão sendo desenvolvidos em diferentes laboratórios de pesquisa do mundo. Esses dois modelos são recomendados no Guia 431 (Organização para cooperação e desenvolvimento econômico - OECD) que avalia in vitro a corrosão da pele. No Brasil esta prática ainda é inexistente, porém deverá ser implementada rapidamente para que atenda aos conceitos humanitários internacionais. Sendo assim, este projeto teve como objetivo criar, dentro dos princípios do Guia 431, um equivalente de epiderme e posterior otimização deste processo através da incorporação de uma membrana biopolimérica (PET e colágeno I) como suporte celular. O modelo de epiderme humana reconstruída consiste de um tecido epidérmico diferenciado tridimensionalmente a partir de queratinócitos humanos normais cultivados em um meio quimicamente definido na interface ar-líquido. A validação deste modelo para ensaios de avaliação do potencial corrosivo de substâncias foi realizada seguindo os princípios do Guia 431 da OECD, sendo que quatro substâncias da lista indicada pelo Guia foram testadas: duas corrosivas (Ácido Lático e Ácido Octanóico) e duas não corrosivas (2-bromo Etilbenzeno e Benzilacetona), assim como controles positivo (Acido acético) e negativo (NaCl 0,9%). Os resultados de viabilidade celular após 3 minutos e 1 hora de exposição às substâncias teste demostraram que o nosso modelo permite distinguir as substâncias entre corrosivas e não corrosivas, no entanto não permite a subcategorização das corrosivas em 1A ou 1B/C. Assim, nós demonstramos o potencial do nosso modelo como um método de teste relevante e confiável que pode ser usado para pesquisa e investigação de risco químico. Visando a otimização do modelo, testamos a incorporação de uma membrana biopolimérica eletrofiada de PET e colágeno tipo I como suporte para crescimento celular em substituição ao transwell. A análise histológica das membranas demonstrou que as mesmas são biocompativeis, permitindo adequada adesão e proliferação dos queratinócitos e dos fibroblastos, no entanto, não se observou uma diferenciação adequada com a formação de uma epiderme semelhante à humana (estratos basal, espinhoso, granuloso e córneo). Além disso, a falta de uniformidade e reprodutibilidade nos resultados indicam que é necessário uma otimização dos processos de fabricação das membranas e geração do equivalente epidérmico. Em perspectiva, este equivalente epidérmico poderá ser utilizado para pesquisa e avaliação de risco de fármacos, medicamentos, cosméticos, praguicidas, etc., contribuindo para a geração de métodos alternativos aos testes em animais e inserindo o Brasil na tendência internacional do desenvolvimento de testes para avaliação do risco. / Currently there is a strong global trend towards the development of in vitro tests that fulfill the use of animals in safety evaluation tests. In 1986, the European Directive 86/609/EEC led to the discussion of global reduction of animal testing and the 7th amendment of this Policy, published in 2004, ordered the transfer of the tests for risk assessment for in vitro system. Different approaches have been taking into account to achieve this goal, for example, the development of epidermal equivalents models, which have been considered the most promising and widely studied model. ECVAM (European Centre for the Validation of Alternative Methods) has validated two models of reconstructed epidermis (EpiDermTM - Mattek and EPISKINTM - L\'Oréal) that are commercially available and other models are being developed in different research laboratories in the world. These two models are recommended in Guide 431 (Organisation for Economic Cooperation and Development - OECD) for in vitro evaluation of skin corrosion. In Brazil, this practice is still lacking, but should be implemented quickly so that meets international humanitarian concepts. Therefore, this project aimed the creation, within the principles of Guide 431, of an epidermal equivalent and the optimization of this process through the incorporation of a biopolymer membrane (PET and collagen I) as cellular support. The reconstructed human epidermis (RHE) consists of a differentiated three-dimensional epidermal tissue reconstructed from normal human keratinocytes in a chemically defined medium and air liquid interface growth. The validation of this model for the assessment of skin corrosion potential of substances was performed following the principles of the OECD Guide 431, hereupon four substances from the list indicated by the Guide were tested: two corrosive (lactic acid and octanoic acid) and two non-corrosive (2-phenylethyl bromide and benzylacetone) and positive (acetic acid) and negative (NaCl 0.9%) controls. The cell viability results after 3 minutes and 1 hour of exposure to the test substances indicates that our model is capable of distinguishing the substances among corrosive and non-corrosive. Although they do not, allow the sub-categorization of corrosive in 1A or 1B/C. Thus, we have demonstrated that our model is a potentially relevant and a reliable test method that could be used in research and specifically for the investigation of chemical hazard. To optimize the model, we tested the incorporation of a biopolymer membrane composed of PET and type I collagen as support for cell growth, as a replacement of the transwell. Histological examination of membranes has shown that they are biocompatible, enabling adequate adhesion and proliferation of keratinocytes and fibroblasts. However, there was no adequate differentiation with the formation of a similar human epidermis (stratum basale, spinosum, granulosum and corneum). Moreover, the lack of uniformity and reproducibility of the results indicates that it is still necessary to optimize the membranes production process and the generation of the epidermal equivalent using the membranes as support. In perspective, the developed epidermal equivalent may be used for research and risk assessment of pharmaceuticals, medicines, cosmetics, chemicals, pesticides, among others. This directly contributes to the development of alternative methods able to substitute animal testing in Brazil and follows the international trend of development tests for risk assessment.

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados. / Cellulose is the renewable natural polymer currently available in greatest abundance. Cellulose is a semicrystalline polymer, and it is possible to extract its crystalline domains through a procedure that destroys its amorphous phase, such as acid etching, so obtaining crystalline cellulose particles called cellulose nanoparticles (NC). These nanoparticles have attracted great scientific interest because they have mechanical properties similar to those of many inorganic types of filler used in polymer matrix composites, like elastic modulus and tensile strength. Moreover, they have nanometric dimensions, which contribute to lower filler contents in the polymer matrix, due to its increased surface area when compared to the one of micrometric fillers. Nanocomposites formed by adding these fillers into polymeric matrices can present attractive commercial properties such as gas barrier, improved thermal properties, and low density, when compared to traditional composites. As NC are nanometric scale fillers, obtained from renewable sources, there is a great interest in their application into biodegradable biopolymer matrixes. Poly (lactic acid), PLA, is an example of biopolymer that presents improved thermal, mechanical and processing properties, when compared to the ones of other commercial biopolymers. In this work, cellulose nanoparticles (NC) were obtained, via acid hydrolysis, using three different methods, in order to study the most efficient method to obtain NC suitable to be used in polymer matrix composites. NC obtention methods I and II employ extraction by H2SO4. Methods I and II differ only in the neutralization step, which involves dialysis, for Method I, and neutralization with NaHCO3, for Method II. In Method III, the extraction of the NCs was performed using H3PO4. The NC were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), infrared absorption spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). The characterization results indicated that all methods yielded cellulose nanocrystals. However, only NC obtained by methods II and III showed sufficient thermal stability to be used in composites prepared by melt mixing. The NC/PLA composites were prepared in a mixing chamber, followed by hot press molding. The composites with addition of NC obtained by Method II were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), TG, optical microscopy, rheological analysis and scanning electron microscopy (SEM). The cellulose nanoparticles extracted by Method II affected the crystallization process of the PLA. The composite presented a higher degree of crystallinity than the pure matrix. Furthermore, the addition of 3 wt% of the NC in PLA was enough to change its rheological behavior. The rheological results indicated that the morphology is predominantly composed by a fine and homogeneous dispersion of the filler in the matrix. The SEM micrographs corroborate the rheological data, showing, predominantly, NC particles in nanometric scale. Composites with NC obtained by Method III presented micro and milimetric scale clusters of NC particles in the matrix phase and were not extensively characterized.