Orientador: Lara Durães Sette / Resumo: As lacases têm sido alvo de investigação devido à capacidade de oxidar compostos aromáticos fenólicos e não fenólicos com a concomitante redução do oxigênio à agua. Embora possam ser sintetizadas por diversos organismos, sua produção se destaca em fungos de podridão branca. As lacases tem sido amplamente aplicada no campo industrial e ambiental. A fim de comparar o potencial catalítico das lacases dos fungos de ambiente marinho e terrestre, no presente estudo as lacases produzidas pelos basidiomicetos de origem marinha (Peniophora sp. CBMAI 1063 e Marasmiellus sp. CBMAI 1062) e terrestre (Peniophora cinerea CCIBt 2541 e Marasmiellus colocasiae CCIBt 3388) foram parcialmente purificadas (ultrafiltração e cromatografia de troca iônica) e caracterizadas bioquimicamente. Para a quantificação das laccases foram utilizados os substratos enzimáticos 2,2’-azino-bis (3- etilbenzotiazolina-6-sulfónico) (ABTS) e siringaldazina (SYG). Os fungos analisados apresentaram produção de lacases no meio utilizado, o qual foi previamente otimizado para a produção de lacases para o Peniophora sp. CBMAI 1063. Nestas condições de cultivo, as enzimas ligninoliticas Manganês Peroxidase (MnP) e Lignina Peroxidase (LiP) não foram produzidas. Com relação ao processo de purificação, a cada passo houve perda no rendimento, em proporções diferentes para o conjunto enzimático de cada fungo, com melhor recuperação para as lacases produzidas pelos fungos do gênero Marasmiellus. O zimograma revelou que Peniopho... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Laccases have been under investigation due to their capacity to oxidize phenolic and non-phenolic aromatic compounds with concomitant reducing of oxygen to water. Although laccases can be synthetized by several organisms; their production is notable in white rot fungi. Laccases have been wide applied in industrial and environmental fields. Aiming to compare the catalytic potential of laccases in fungi from marine and terrestrial environments, in the present work laccases produced by marine basidiomycetes (Peniophora sp. CBMAI 1063 and Marasmiellus sp. CBMAI 1062) and the terrestrial (Peniophora cinerea CCIBt 2541 and Marasmiellus colocasiae CCIBt 3388) were partially purified (ultrafiltration and ionic chromatography) and biochemically characterized. For the laccases quantification were used 2,2’-azino-bis (3- ethilbenzotiazolina-6-sulphnic) (ABTS) and syringaldazine (SYG) as substrates. All studied fungi showed satisfactory laccases productions in the utilized medium, which was previously optimized to laccases production by Peniophora sp. CBMAI 1063. In these culture conditions ligninolytic enzymes Manganese Peroxidase (MnP) and Lignin Peroxidase (LiP) were not produced. Regarding the purification process, there was yield loss in each step, in different proportions to the enzymatic pool for each fungi, with better yielded the laccases produced by the fungi from Marasmiellus genus. Zymogram revealed that Peniophora sp. CBMAI 1063 has two laccase isoforms, P. cinerea CCIBt 254... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Isabel Maria Frederico Rodrigues Loureiro / Banca: Marcos Barbosa de Oliveira / Banca: Maria Eunice Quilici Gonzalez / Resumo: Este trabalho apresenta a contribuição de Hugh Lacey para a tradição analítica na filosofia da ciência no que tange ao processo racional de escolha entre teorias rivais de uma perspectiva que envolve os valores, e fornece as bases para uma nova forma de ciência voltada para a resolução dos problemas sociais. Para o autor, a ciência se desenvolve de acordo com "estratégias de restrição e seleção" cujo papel é restringir as teorias a serem consideradas e selecionar os dados empíricos relevantes para o teste de teorias. A partir daí, dentro de cada estratégia, a seleção de teorias se dá em função dos valores cognitivos, tais como adequação empírica, simplicidade, poder explicativo, etc., de maneira tal que não permite interpretações relativistas. Uma estratégia é adotada pela comunidade científica com base em valores morais e sociais e a sua função é sintetizar as possibilidades dos fenômenos a fim de atender às perspectivas de alguma estrutura de valor. Segundo Lacey, a ciência moderna adota uma única estratégia, a estratégia materialista, responsável pela produção de teorias que representam o mundo em termos de leis, estruturas e processos subjacentes, sem levar em conta os contextos social, cultural e ambiental, isto é, gerando teorias pretensamente neutras que informam práticas tecnológicas, aplicáveis em princípio a quaisquer estruturas de valor. Esse ideal de racionalidade concebe a ciência como um empreendimento livre de valores morais e sociais, sendo aceito pela tradição analítica na filosofia da ciência como uma forma universalmente válida de produção científica. Porém, para Lacey, a ciência moderna não está livre de valores, uma vez que a estratégia materialista mantém uma relação de reforço mútuo com a supervalorização do controle da natureza (um valor social), dando origem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents Hugh Lacey's contribution to the analytical tradition in the philosophy of science as regards the process of rational choice between rival theories from a perspective which involves values, and provides the bases for a new form of science concerned with the solution of social problems. In the author's view, science develops according to "constraint and selection strategies", whose role is to constrain the theories to be considered and select the empirical data relevant for the testing of theories. Then, inside each strategy, the choice of theories is made according to cognitive values, such as empirical adequacy, simplicity, explanatory power, etc., in a way that prevents relativistic interpretations. A strategy is adopted by the scientific community on the basis of moral and social values, and its function is to synthesise the possibilities of phenomena to satisfy the perspectives of some value structure. According to Lacey, modern science adopts only one strategy, the materialist strategy, responsible for the production of theories which represent the world in terms of underlying laws, structures and processes, without regard to social, cultural and environmental contexts, that is, generating supposedly neutral theories which inform technological practices, applicable in principle to any value structure. This ideal of rationality conceives science as an enterprise free from moral and social values, being accepted by the analytical tradition in the philosophy of science as a universally valid form of scientific production. However, for Lacey, modern science is not value free, since the materialist strategy has a mutually reinforcing relationship with the overestimation of the control of nature (a social value), giving rise to theories which are successful in technological practices...(Complete abstract, access undermentioned electronic address) / Mestre

O lixo urbano tem sido apontado como um dos maiores poluentes ambientais. O lixo plástico chega a representar 20% do volume do lixo doméstico. Como alternativa aos plásticos petroquímicos, produtos plásticos menos agressivos ao meio ambiente e mais biodegradáveis têm sido estudados, entre eles os polihidroxialcanoatos (PHA). Os PHA são poliésteres biodegradáveis acumulados como material de reserva por inúmeras bactérias e que possuem aplicabilidade comercial bastante abrangente. Recentemente, os actinomicetos passaram a ser estudados para a produção destes polímeros. Em trabalho prévio, 53 novas linhagens de actinomicetos produtoras de biopolímeros foram isoladas de solo. Neste trabalho foi feita a seleção das bactérias quanto aos polímeros produzidos em diferentes de carbono. Das quatro linhagens selecionadas, duas foram analisadas quanto à produção de um novo polímero. Nas outras duas linhagens foram amplificados e estudados os genes sintetizadores dos polímeros. Em todas as linhagens foram feitas análises taxonômicas e cultivos em rejeitos industriais. / The urban waste has been described as one of the largest environmental pollutants. The plastic garbage can represent up to 20% of the volume of household waste. As an alternative to petrochemical plastics, plastic products less damaging to the environment and more biodegradable have been studied, among them polyhydroxyalkanoates (PHA). The PHA is a biodegradable polyester material accumulated as a reserve material by many bacteria and they have very broad commercial applicability. Recently, the actinomycetes have been studied for the production of polymers. In previous work, 53 new strains of actinomycetes producers of polymers were isolated from soil. In this work the bacterial the selection of bacteria was made concerning the polymers production on different carbon. Of the four strains selected, two were analyzed for the production of a new polymer. In the other two strains were amplified and studied the genes of polymers synthases. In all lineages were analyzed taxonomically and in cultivation on industrial waste.

A leptospirose é uma zoonose mundial causada por bactéria do gênero Leptospira. O desenvolvimento de uma vacina de subunidade eficaz seria de grande interesse em saúde pública. Propusemos investigar 4 antigenos de Leptospira interrogans srv Copenhageni, genes LIC12659, LIC12660, LIC12631 e LIC10868, os quais foram amplificados e clonados nos vetores de expressão pAE e pAEsox. As proteínas VapB, VapC, VapBC e Sph2 foram expressas em E. coli e em salmonela SL3261 e purificadas por cromatografia de afinidade a metal. As atividades hemolítica de Sph2 e ribonucleásica de VapC não foram evidenciadas, possivelmente devido a diferenças estruturais entre as proteínas recombinantes e as nativas. Os clones de E. coli com os genes do módulo toxina-antitoxina vapBC sofreram os efeitos de inibição (vapC) e recuperação (vapBC) de crescimento, como descrito. As proteínas recombinantes, VapB purificada ou em salmonlea e Sph2, mostraram-se imunogênicas em camundongos e em hamsters. A imunização com Salmonela-VapB determinou a melhor proteção no teste de desafio. / Leptospirosis is a zoonosis worldwide distributed, caused by bacteria from the genus Leptospira. The development of an efficient vaccine of sub-unities would be of major interest for public health. We proposed to investigate 4 antigens from Leptospira interrogans srv Copenhageni, genes LIC12659, LIC12660, LIC12631 and LIC10868, which were amplified and cloned into expression vectors pAE and pAEsox. The proteins VapB, VapC, VapBC and Sph2 were expressed in E. coli and in salmonella SL3261, and purified by metal-affinity chromatography. The activities hemolytic of Sph2 and ribonuclease of VapC were not confirmed, possibly due to differences between native and recombinant proteins. The clones of E. coli with genes of the toxin-antitoxin module vapBC suffered inhibition (vapC) and recovery (vapBC) of growth rate as described. The recombinant proteins VapB purified or in salmonella and purified Sph2, showed to be immunogenic in mice and in hamsters. The immunization with Salmonella-VapB determined better protection on challenge assay.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 426332.pdf: 1464219 bytes, checksum: ea5afbd5886909161be48d8010762dd3 (MD5) Previous issue date: 2010-10-01 / Esta disserta??o apresenta um modelo geral que descreve a din?mica do crescimento tanto da bact?ria Escherichia Coli quanto da levedura Saccharomyces Cerevisiae quando produzidas em bioreatores operando no modo descont?nuo com alimenta??o controlada (fed-batch). Em geral, procura-se maximizar a produ??o da biomassa (microorganismos) atrav?s do controle do substrato (alimento) injetado ao bioreator. Pelo princ?pio do bottle-neck, a m?xima produtividade ? obtida quando o n?vel de substrato ? mantido em um determinado valor cr?tico que depende de vari?veis biol?gicas do processo (que variam ao longo do tempo) e de certos par?metros com elevado grau de incerteza. Uma alternativa a esta abordagem ? atrav?s do controle do produto secund?rio (acetato no caso da E. Coli ou etanol no caso da S.Cervisiae) o qual deve ser mantido em n?veis pr?ximos a zero e desta forma todo o substrato ? utilizado na produ??o de biomassa. A partir do modelo n?o linear da din?mica de crescimento do microorganismo, prop?e-se nesta disserta??o uma lei de controle robusta baseada na ideia de realimenta??o linearizante parcial com o objetivo de evitar a medi??o de um elevado n?mero de vari?veis biol?gicas de dif?cil instrumenta??o. Para melhorar o desempenho din?mico do sistema, tamb?m ? proposto um mecanismo de adapta??o param?trica para a estima??o online da taxa de rea??o da oxida??o da glicose. Utilizando a descri??o das n?o linearidades atrav?s da abordagem quasi-LPV e a formula??o das condi??es de estabilidade por desigualdades matriciais lineares (LMIs), projeta-se a din?mica linear livre, resultante da realimenta??o linearizante, de maneira a garantir a estabilidade robusta (em rela??o a n?o linearidades n?o canceladas e varia??es param?tricas) em malha fechada e tamb?m um certo desempenho. Para verificar o comportamento da metodologia proposta s?o realizados v?rios testes em simula??es utilizando a plataforma Matlab=Simulinkr, onde estuda-se o comportamento da estrat?gia proposta em rela??o a trabalhos dispon?veis na literatura especializada.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Materiais mesoporosos têm despertado um interesse cada vez maior na comunidade científica, devido à singularidade das suas propriedades, o que os tornam materiais promissores para serem empregados em processos de adsorção, catálise, nanotecnologia e aplicações eletrônicas. Dentre os diversos materiais da série de sílica mesoporosa, destaca-se a família SBAn. Os materiais SBA-16 e SBA-15 se sobressaem em diversos estudos devido às suas diferentes morfologias, tamanho de poros uniformes, elevada área superficial e elevada densidade de grupos silanois na sua superfície. Estas características conferem aos materiais a possibilidade de modificação superficial e imobilização de diversos agentes tais como enzimas para aplicação em biocatálise. O desenvolvimento de técnicas de imobilização de enzimas em nanopartículas de sílica SBAn pode resultar em melhorias do seu desempenho catalítico, reduzir a sua inativação e melhorar a retenção da atividade catalítica por um maior período de tempo. No presente trabalho, diferentes tipos de nanopartículas de sílica SBAn foram sintetizadas e funcionalizadas com 3-amino-propil-triethoxysilane (APTES). As amostras foram caracterizadas por técnicas de Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Adsorção de Nitrogênio (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), Análise Elementar (CHN) e Análise Termogravimétrica (TG). Foi avaliado o processo de imobilização de lipase de pâncreas do porco (PPL) por adsorção nos suportes sólidos das diferentes nanopartículas de SBAn puras e funcionalizadas, através de reação de hidrólise com o substrato caprilato p-nitrofenila determinados através da técnica de UV-Vis. Foram investigados os diferentes tipos de sílica SBAn e a influência da morfologia no processo de imobilização de lipase (PPL). Os resultados mostraram que a enzima (PPL) foi imobilizada com sucesso em canais de SBAn mesoporosos e que amostra tem um grande potencial para aplicações em biotecnologia. / Mesoporous materials have attracted an increasing interest in the scientific community because of the uniqueness of their properties, which make them promising materials to be employed in the process of adsorption, catalysis, nanotechnology, electronics applications. The mesoporous materials may be chemically manipulated by varying the surfactant and some parameters such as temperature and concentration of the synthesis, which influence the morphology and particle size. Many studies have been developed in the creation of stable materials with well-defined arrangements hexagonal, cubic, lamellar and tetragonal. Among the various materials, the series family of mesoporous silica, highlight the SBAn. These materials are very attractive due to its properties, such as high surface areas and a uniform mesopore size with ordered pore size distribution and readily controlled. The SBA-16 and SBA-15 materials stand out due to their different morphologies and wide application. In this study, different types of nano-silica particles SBAn were synthesized and functionalized with 3-amino-propyl-triethoxysilane (APTES). The samples were characterized by techniques of Fourier Transform Infrared (FTIR), nitrogen adsorption (BET), scanning electron microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Small Angle X- Ray Scattering (SAXS), Elemental Analysis (CHN) and Thermogravimetric Analysis (TG). The immobilization process by adsorption on solid support matrices SBAn silica nanoparticles by hydrolysis reaction with the substrate p-nitropheniyl caprylate determined by UV-VIS technique was evaluated. The different types of silica SBAn and its influence on morphology and functionalization in the process of immobilization of PPL were investigated. The results showed that the enzyme porcine pancreatic lipase (PPL) was successfully immobilized on mesoporous SBAn channels.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A combinação do material mesoporoso SBA-16 com o gel polimérico poli(N-isopropilacrilamida) contendo nanopartículas magnéticas pode conduzir à formação de um material híbrido interessante para aplicação em magnetohipertemia e liberação controlada de fármacos. Neste trabalho, foi explorada a estratégia de síntese de um sistema multifuncional, constituído por SBA-16/Fe3O4/P(N-iPAAm) com o objetivo de avaliar sua potencialidade de geração de calor a partir da magnetita e sua contribuição nos estudos de liberação controlada de fármacos. A caracterização dos materiais foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Adsorção de Nitrogênio, Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), Análise Termogravimétrica (TG), Análise Elementar (CHN), Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Mössbauer, Medidas Magnéticas e Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS). Através da análise dos resultados obtidos foi possível confirmar a formação do híbrido, e elucidar as propriedades físico-químicas, estruturais e magnéticas das amostras. Medidas das propriedades de geração de calor mostraram que o híbrido apresentou uma variação de temperatura (T) de 11 e 35C nas concentrações de 10 e de 20 mg/mL, respectivamente, no campo magnético alternado de 126 Oe; e apresentou uma variação de temperatura (T) de 32 e 39C nas concentrações de 10 e de 20 mg/mL, respectivamente, no campo magnético alternado de 168 Oe. Este resultado demonstrou que este sistema multifuncional apresenta potencial como agente de hipertermia para o tratamento do câncer. Por fim, foi feito o estudo da influência dessas nanopartículas magnéticas com a presença do gel na cinética de liberação do fármaco Doxorrubicina (DOX) sob condições in vitro. A liberação foi estudada na ausência e na presença de um campo magnético alternado de 126 Oe, que se constatou a influência do campo magnético no aumento da taxa de liberação da DOX. Este resultado demonstrou que a propriedade da magnetita de gerar calor aliada às propriedades do P(N-iPAAm) de transição de fases (contração) contribuiu para uma melhor taxa de liberação da DOX. / The combination of SBA-16 mesoporous materials with gel polymer poly (N-isopropylacrylamide) containing magnetic nanoparticles can lead to the formation of an interesting hybrid material for use in hybrid magnetic hyperthermia and controlled drug release. In this study, we explored the strategy of synthesis of a multifunctional system consisting of SBA-16/Fe3O4/P(N-iPAAm) in order to assess its potential for heat generation from magnetite and its contribution in the controlled drug release. The materials were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Nitrogen Adsorption, Small Angle X Ray Scattering (SAXS), Thermogravimetric Analysis (TG), Elemental Analysis (CHN), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), 57Fe Mössbauer spectroscopy, magnetic measures and X-Ray Photoeletron Spectroscopy (XPS). Through the analysis of the results it was possible to confirm the formation of the hybrid system, and elucidate the physicochemical, structural and magnetic properties of the samples. Measurements of the properties of heat generation showed that the hybrid presents a temperature variation (T) of 11 and 35C in concentrations of 10 and 20 mg/mL, respectively, in the alternating magnetic field of 126 Oe, and presents a temperature variation (T) 32 and 39C at concentrations of 10 and 20 mg/mL, respectively, in alternating magnetic field of 168 Oe. This result indicates that the multifunctional system shows great potential as a hyperthermia agent for cancer treatment. Finally, the study of the influence of these magnetic particles in the kinetics of release of the doxorubicin (DOX) was made in the presence of gel under in vitro conditions. The release was studied in the absence and in the presence of an alternating magnetic field of 126 Oe; it was found that the presence of magnetic field increased the release rate of DOX. This result demonstrated that the property of heat generate from magnetite combined with phase transition (contraction) properties of P(N-iPAAm) contributed to a better control of release of DOX from hybrid system.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os nanotubos de nitreto de boro (BNNTs) apresentam características atraentes para uma grande variedade de aplicações tecnológicas. Essas nanoestruturas são adequadas para o desenvolvimento de novos nanovetores para terapia celular, liberação controlada de princípios ativos, e outras aplicações biomédicas e clínicas. Neste trabalho, os BNNTs foram sintetizados a partir de um método similar ao de deposição química por vapor, e em seguida foram funcionalizados através de processos distintos, utilizando diversas moléculas biocompatíveis: polietileno glicol, quitosana, glicol quitosana, glicosamina, goma arábica e ácido fólico. A modificação das paredes do nanotubo foi feita através de recobrimento não covalente e também por meio de reações químicas de forma covalente. Cada sistema formado foi devidamente caracterizado com o objetivo de confirmar a natureza química do nitreto de boro e dos agentes funcionalizantes, e também a sua organização estrutural. As técnicas de caracterização utilizadas foram espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios-X (XRD), análise térmica (TGA), adsorção de N2, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e espectroscopia de fluorescência. Foram realizados ensaios de citocompatibilidade, por diferentes métodos, que revelaram que os BNNTs não apresentam citotoxicidade aparente em nenhuma das amostras até a concentração de 50 μg/mL. Através dos ensaios para transformação bacteriana foi constatado que os BNNTs atuam como facilitadores nas transformações realizadas com choque térmico. Foi demonstrado também que essas nanoestruturas exercem uma influência significativa na transfecção celular e na diferenciação de células tronco mesenquimais, aumentando a eficiência desses processos. Outros ensaios demonstraram que esses nanotubos são captados por células da linhagem HeLa e podem ser nanovetores úteis para a entrega de moléculas de interesse em locais específicos, e também para terapia de captura de nêutrons pelo boro. A auto-fluorescência apresentada pelos BNNTs permite a visualização dos mesmos no microscópio de fluorescência. O estudo in vivo com a nanoestrutura complexada com 99mTc determinou o perfil de biodistribuição, e mostrou que após atingir a circulação sistêmica o BNNT foi capturado principalmente no fígado, baço e tecidos intestinais, além de apresentar uma acumulação significativa na bexiga. / Boron nitride nanotubes (BNNTs) have attractive features for a wide variety of technical applications. These nanostructures are suitable for the development of new nanovetores for cell therapy, controlled release of active therapy, and others biomedical and clinical applications. In this work the BNNTs were synthesized from a method similar to chemical vapor deposition, and then were functionalized through different processes, using various biocompatible molecules: polyethylene glycol, chitosan, glycol chitosan, glucosamine, gum arabic and folic acid. The modification of the nanotube walls was performed by non-covalent coating and also through chemical reactions covalently. Each system formed was properly characterized in order to confirm the chemical nature of boron nitride and functionalizing agents, and also its structural organization. The characterization techniques used were infrared spectroscopy (FTIR), X- ray diffraction (XRD), thermal analysis (TGA), N2 adsorption, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), zeta potential, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and fluorescence spectroscopy. Cytocompatibility tests were carried out by different methods, which revealed that the BNNTs have no apparent cytotoxicity in any sample until the concentration of 50 mg/mL. Through the tests for bacterial transformation was found that BNNTs act as facilitators in the transformations performed with heat shock. It was also shown that these nanostructures have an extremely significant influence on the processes of cell transfection and differentiation of mesenchymal stem cells, increasing its efficiency. Other tests have shown that these nanotubes are captured by the HeLa cells and may be useful nanovectors for the delivery of molecules of interest in specific locations and also to boron.neutron capture therapy. The significant auto-fluorescence presented by BNNTs allowed its visualization through confocal microscopy The in vivo study with the nanostructure complexed with 99mTc determined the biodistribution profile, and showed that after reaching the systemic circulation BNNT was captured mainly in the liver, spleen and intestinal tissues, as well as presenting a significant accumulation in the bladder.

Microalgas oleaginosas apresentam produtividade de biomassa oleaginosa maior do que vegetais vasculares e sua utilização como fonte de matéria-prima para biodiesel tem sido amplamente investigada. Ganha cada vez mais destaque a ideia de acoplar o cultivo de microalgas oleaginosas ao tratamento de águas residuárias para baratear custos de produção, resolver problemas ambientais e gerar biomassa com valor de mercado dentro de biorrefinarias. No Brasil, o aumento da produção de bioetanol gera como resíduo vinhaça, água residuária rica em compostos minerais e orgânicos que poderia sustentar o cultivo mixotrófico de microalgas oleaginosas. Visando explorar esta questão, esta pesquisa foi dividida em três etapas cujos objetivos centrais foram: (1) isolar e selecionar cepas potencialmente oleaginosas de Chlorella spp. (2) investigar e selecionar fatores químicos, físicos e tróficos para otimizar a produtividade de biomassa e lipídeos das cepas selecionadas; (3) adequar vinhaça ao cultivo otimizado de Chlorella potencialmente oleaginosa visando à produtividade de biomassa e remoção de nutrientes. O crescimento das microalgas foi monitorado por absorbância (683 nm) previamente calibrada com sólidos totais e o modelo de Gompertz foi utilizado para gerar curvas e parâmetros de crescimento (amplitude, tempo de geração e velocidade específica máxima de crescimento). Foram monitorados acúmulo de lipídeos neutros (fluorescência e extração), assimilação de nutrientes, clorofila a e avaliadas produtividades de biomassa e lipídeos. Na etapa 1, a indução de síntese e acúmulo de triglicerídeos pela via heterotrófica (5 g L-1 de glicose) detectou 3 cepas de Chlorella (VIN01, C203 e FAZ5-10) com elevados índices de fluorescência, as quais foram selecionadas para terem seu cultivo otimizado. Na etapa 2, a frente trófica destacou-se, dentre as três frentes de varredura investigadas, e promoveu melhorias expressivas nos parâmetros de crescimento das três cepas selecionadas. Cultivos mixotróficos utilizando glicose e ácido acético foram os mais promissores, dentre os pesquisados, para otimizar o cultivo de Chlorella spp. Glicose foi selecionada para compor o meio base dos cultivos mixotróficos, que foram otimizados por delineamento composto central rotacional (DCCR) e análises de superfície de resposta com os fatores luz e temperatura. Na etapa 3, as condições otimizadas do cultivo mixotrófico, determinadas pelos modelos preditivos, foram simuladas em fotobiorreatores aerados de 8L. Eles aumentaram a produtividade de biomassa da cultura mixotrófica otimizada (VIN01) em 59 vezes (de 8,1 para 482,3 mg L-1 dia-1) e a produtividade de lipídeos em 51 vezes (de 1,4 para 73,2 mg L-1 dia-1), em relação à sua cultura fototrófica. O cultivo otimizado de Chlorella sp. em vinhaça aumentou sua produtividade de biomassa em 19 vezes (de 8,1 para 154,4 mg L-1 dia-1) e lipídeos em 13 vezes (de 1,4 para 18,7 mg L-1 dia-1), em relação à sua cultura fototrófica. Além disso, a microalga assimilou da vinhaça 57,2 mg L-1 de nitrogênio, 13,0 mg L-1 de fósforo, 3030 mg L-1 de DQO (Demanda Química de Oxigênio) e 778 mg L-1 de COT (Carbono Orgânico Total). Desta forma, ficou comprovado que vinhaça pode favorecer o cultivo mixotrófico de Chlorella, que removeu matéria orgânica e minerais do efluente e produziu biomassa com potencial exploração à cadeia produtiva de biodiesel. / Oil-bearing microalgae have biomass and lipid productivities greater than vascular plants and use their biomass as a raw material for biodiesel production has been widely investigated. The idea of engaging oleaginous microalgae cultivation with wastewater treatment is becoming increasingly relevant in order to reduce the production costs of biofuel, to solve environmental problems and to produce biomass with economic value in the biorefineries. Brazilian bioethanol mills generate vinasse as wastewater, which is rich in minerals and organic compounds that might support mixotrophic growth of microalgae. Aiming to answer this question, this research was divided in three phases whose have the following purposes: (1) isolate and select oleaginous Chlorella strains; (2) study and select chemical, physical and trophic factors to optimize biomass and lipids productivities of selected strains; (3) bring vinasse suitable to cultivation of oleaginous Chlorella intending to biomass productivity and nutrient removal. Microalgae growth was monitored by optical density measurements (683 nm) previously calibrated with total solids. The growth curves and growth parameters (amplitude, doubling time and maximum specific growth rate) were calculated from the Gompertz mathematical model. It was monitored neutral lipids storage (by fluorescence and cellular extraction), nutrients assimilation, chlorophyll a, and biomass and lipids productivities were evaluated. In the phase 1, heterotrophic cultivation (5 g L-1 glucose) promoted synthesis and storage of neutral lipids and high fluorescence measurements among three Chlorella strains (VIN01, C203 and FAZ5-10) whose were selected to optimization of their cultures. In the phase 2, trofic factors improved significantly the growth parameters of the strains studied. Among factors investigated, mixotrophic cultures with glucose and acetic acid were the most promising organic compounds to optimize Chlorella cultures. Central composite design (CCD) and response surface analyses with factors light and temperature were carried out to optimize mixotrophic cultures (glucose). In the phase 3, optimal mixotrophic culture conditions were defined and reproduced in aerated photobioreactors (8 L). Optimal conditions increased the biomass productivity of mixotrophic culture (VIN01) by 59-fold (from 8,1 to 482,3 mg L-1 day-1) and lipid productivity by 51-fold (from 1,4 to 73,2 mg L-1 day-1) regarding the phototrophic culture (VIN01). Optimal conditions in vinasse increased the biomass productivity by 19-fold (from 8,1 to 154,4 mg L-1 day-1) and lipid productivity by 13-fold (from 1,4 to 18,7 mg L-1 day-1) regarding to photrophic culture. Moreover, the microalga assimilated from vinasse 57,2 mg L-1 of nitrogen, 13,0 mg L-1 of phosphorus, 3030 mg L-1 of QOD and 778 mg L -1 of TOC. Therefore, it was proved that vinasse enhanced mixotrophic culture of Chlorella, which removed organic matter and minerals from wastewater and produced biomass with potential commercial exploitation for biodiesel production.

A contaminação da água e do solo por hidrocarbonetos aromáticos tem aumentado ao longo dos anos, devido ao seu uso nos mais diversos segmentos industriais. Hidrocarbonetos, tais como tolueno, são descritos como extremamente poluentes, tóxicos e potencialmente mutagénicos e carcinogénicos para os seres humanos. Os hidrocarbonetos são compostos lipófilicos difíceis de serem eliminados, contudo, estes aromáticos podem ser removidos de ambientes contaminados por meio de biorremediação utilizando bactérias produtoras de surfactante. Biossurfatantes são surfactantes principalmente produzidos por microrganismos, as quais promovem a quebra das moléculas de hidrocarbonetos, através da formação de micelas, aumentando a sua mobilidade, a biodisponibilidade e sua exposição à bactérias favorecendo a biodegradação do hidrocarboneto. A produção deste tensoativo exige meios de fermentação e oxigênio para o metabolismo microbiano. Por tanto, aeração e agitação são variáveis operacionais importantes para garantir um coeficiente de transferência de massa de oxigénio eficaz (kLa). Para esta finalidade, o kLa foi determinado experimentalmente em diferentes meios de fermentação, especificamente meio salino básico, meio de baixa salinidade, meio Bushnell-Haas e água do mar, por diversas variáveis operacionais. Ensaios foram realizados em agitador rotativo para selecionar, dentre os diferentes tipos de bactérias, nomeadamente Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis e Bacillus megatherium, o melhor produtor de biossurfactante na presença de tolueno, nos meios de fermentação descritos acima, formulados com diferentes salinidades. A presença de tolueno inibiu o crescimento de microrganismo deslocando seu metabolismo para a produção de biossurfactante. Assim, B. subtilis foi capaz de reduzir a tensão superficial (TS) em 29,49 ± 0,55 unidades, produzindo cerca de 3,52 ± 0,06 mg/L de biossurfactante. Ao elevar o processo para um fermentador de bancada, a quantidade de tolueno no meio de baixa salinidade foi reduzido drasticamente após 12 horas de crescimento (de 45 ml para 7,43 ml), quando B. subtilis foi utilizado, reduzindo o TS em 22,6 unidades (com concentração de biossurfactante de 3,02 mg/L). Os resultados obtidos mostraram que o B. subtilis pode ser considerado um microrganismo promissor para ser utilizado na biorremediação de locais contaminados por tolueno / Contamination of water and soil by aromatic hydrocarbons has been increasing along the years, due to its use in various industrial segments. Hydrocarbons, such as toluene, are described as extremely polluting, toxic, potentially carcinogenic and mutagenic to humans. Hydrocarbons are lipophilic compounds difficult to be disposed of; however, the aromatic ones can be removed from contaminated environments via bioremediation using surfactant-producing bacteria. Biosurfactants are surfactants produced mainly by microorganisms, which promote the breaking of hydrocarbons molecules, by means of the formation of micelles, increasing their mobility, bioavailability and exposure to bacteria favoring hydrocarbon biodegradation. This tensoactive production requires oxygen and fermentation media for the microorganism metabolism. Thus, aeration and agitation are important operating variables to ensure an effective oxygen mass transfer coefficient (kLa). To this purpose, such a response was experimentally determined in this study in different fermentation media, specifically basal saline medium, low saline medium, Bushnell-Haas medium and sea water, and correlated with the above operating variables. Rotary shaker essays were performed to select, among different bacteria, namely Bacillus subtilis, Bacillus megatherium and Bacillus licheniformis, the best biosurfactant producer in the presence of toluene, in fermentative broths described above, formulated with different salinities. The presence of toluene inhibited the growth of microorganism shifting the metabolism to the production of biosurfactant. Thus, B. subtilis was able to reduce the surface tension (ST) in 29.49 ± 0.55 units producing up to 3.52 ± 0.06 mg/L of biosurfactant. Scaling up the process to a bench fermentor, the quantity of toluene in the low salinity medium was reduced drastically after 12 h of growth (from 45 mL to 7.43 mL), when B. subtilis was used, reducing the ST in 22.6 units (biosurfactant concentration of 3.02 mg/L). The results obtained showed that B. subtilis can be considered a promising microorganism to be used for the bioremediation of sites contaminated by toluene.