Estágio realizado na FLUPOL e orientado pelo Eng.º José Bandeira / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Orientador: Devaney Ribeiro do Carmo / Resumo: Neste trabalho esta descrito a preparação de nanopartículas de Hexacianoferrato (II) de Cério (III) (NpsCe), em quatro proporções diferentes de solventes a saber: Água/Formamida (100:0; 80:20; 40:60; 0:100), afim de se investigar a influência dos solventes no tamanho, morfologia, nas propriedades físico-químicas, voltamétrica e eletrocatalíticas da NpsCe. As Nps foram caracterizadas pelas técnicas de Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Potencial Zeta, Voltametria Cíclica (VC) e Voltametria de Pulso Diferencial (VPD). Dos quatro sistemas estudados apenas o CeHCF-1 (100/0) e o CeHCF - 3 (40/60) se apresentaram sensíveis a concentrações do neurotransmissor L-dopamina permitindo a confecção de uma curva de calibração. O sistema CeHCF-1 apresentou duas regiões linerares de sinal em função da concentração de L-dopamina, com limite de detecção (LD) de 0,125 mmol L-1 e 0,023 mmol L-1 obtido pelas técnicas de VC e VPD, respectivamente. Para o sistema CeHCF-3 observou-se por VC uma região linear de intensidade de corrente anódica e a concentração de L-dopamina com LD de 0,0317 mmol L-1, já por VPD apresentou duas regiões lineares de sinal em função da concentração de L-dopamina, com LD de 1,98 x 10-4 e 0,0104 mmol L-1. O sistema CeHCF – 3 apresentou promissor a detecção e quantificação de DA em amostras reais. Assim realizou-se o estudo para avaliar a seletividade deste frente a substâncias comumente en... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work is rearmed to nanoparticles of Cerium (III) Hexacyanoferrate (II) (NpsCe) analog of PB in four different proportions of Water / Formamide solvents (100: 0, 80:20, 40:60, 0: 100 ), to investigate the influence of solvents on the size, morphology, physicochemical, electrochemical and electrocatalytic properties of NpsCe. The Nps were characterized by the techniques of Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Zeta Potential, Cyclic Voltammetry (CV) and Differential Pulse Voltammetry (DPV). Of the four systems studied, only CeHCF-1 (100/0) and CeHCF-3 (40/60) are formed in small concentrations of the neurotransmitter L-dopamine. The CeHCF-1 system showed two signal regions as a function of L-dopamine concentration, with detection limit (LD) of 0.125 mmol L-1 and 0.023 mmol L-1 given by the CV and DPV techniques, respectively. For the CeHCF-3 system it can be seen as a linear signal region as a function of the L-dopamine concentration by the CV technique with LD of 0.0317 mmol L-1, or by DPV through two linear signal regions in the function of the concentration of L-dopamine, with LD of 1.98 x 10-4 and 0.0104 mmol L-1. The launched CeHCF – 3 system promises to detect and quantify DA in real cases. Thus, a study was carried out to reduce the resistance of a substance found in the physiological industries that have the potential of oxidation and reduction of the DA. Substantial subtranslators studied here were Urea and Asco... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-08T20:15:35Z No. of bitstreams: 1 FranciscaSilva.pdf: 4464543 bytes, checksum: 4e3dc826f1a161f6f567a3489b8e9fb4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-08T20:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscaSilva.pdf: 4464543 bytes, checksum: 4e3dc826f1a161f6f567a3489b8e9fb4 (MD5) Previous issue date: 2016-11-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Gliclazide (GLZ) is an oral antidiabetic agent used for glycemic control in patients with Diabetes Mellitus Type II (DMII). The GLZ has high membrane permeability and low aqueous solubility, contributing to the reduction of its therapeutic effectiveness. The cocrystals drug synthesis is a form of increasing its water solubility and its bioavailability. This work aimed to synthesize and characterize a novel co-crystal of GLZ using as coformer tromethamine (TRIS). Therefore, it was carried out the computational study using the Gauss 09W software, aiming to study the structural conformation energy of GLZ and TRIS molecules for the investigation of possible interactions between API and coformer. Subsequently, the synthesis of co-crystal GLZ-TRIS (1:1) was performed by liquid-assisted manual grinding and liquid-assisted ball mill grinding process. Subsequently, the co-crystal was characterized by the Powder X-ray diffraction method (PXRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Raman Spectroscopy Thermogravimetry and Differential Thermal Analysis Simultaneous (TG-DTA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and fotovisual DSC. Moreover, the stoichiometric ratio of co-crystal was obtained from the construction of the binary phase diagrams using the DSC technique. The computational study showed the major potential energy sites for GLZ and TRIS, serving as a basis for the prediction of possible groups of molecular interaction between the molecules under study. The results obtained by XRPD showed the formation of a new crystalline phase (co-crystal) for the binary mixture of GLZ with TRIS. The binary phase diagram showed the formation of the co-crystal GLZ-TRIS in the molar ratio 1:1. The FTIR and Raman analysis of this co-crystal indicated significant changes in their vibrational modes from which is possible to infer the main sites of interaction by hydrogen bonds involved in the formation of this material. The results of the thermoanalytical study obtained by TG-DTA and DSC showed that the co-crystal presented different thermal properties as compared to the starting compounds, exhibiting intermediate stability to these last compounds. The TG-DTA indicated that the co-crystal has stability until at 150.0 °C. In DSC study, the co-crystal presented a melting point at 144.0 °C, which was confirmed by analysis of fotovisual DSC. In addition, the cyclic DSC showed a crystallization cycle transition in the second heating cycle. Thus, it is concluded that both methods of cocrystallization used in this study yielded in the synthesis of new cocrystal GLZ-TRIS (1:1). These methods presented more advantageous over other methods of cocrystallization, because they require less time of synthesis and less amount of solvent. Therefore, the co-crystal synthesized in this work is presented as a very promising and new pharmaceutical solid form of GLZ for the production of safer and more effective drugs in DMII therapy. / A gliclazida (GLZ) é um antidiabético oral utilizado para o controle da glicemia em pacientes portadores do Diabetes Mellitus Tipo II (DMII). A GLZ possui elevada permeabilidade membranar e baixa solubilidade aquosa, contribuindo para a redução da sua eficácia terapêutica. A síntese de cocristais de fármacos constitui uma forma de aumentar a sua hidrossolubilidade e a sua biodisponibilidade. Assim, este trabalho objetivou sintetizar e caracterizar um novo cocristal de GLZ, utilizando como coformador a trometamina (TRIS). Para tanto, foi realizado o estudo computacional utilizando o software Gauss 09W, visando estudar a conformação estrutural de energia das moléculas de GLZ e TRIS para a investigação das possíveis interações entre o fármaco e o coformador. Posteriormente, a síntese do cocristal de GLZ-TRIS na razão molar de 1:1, foi realizada por moagem líquido-assistida manual e por moagem líquido-assistida via moinho de bolas. Em seguida, o cocristal foi caracterizado por Difração de Raios X pelo método do pó (DRXP), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Raman, Termogravimetria e Análise Térmica Diferencial Simultâneas (TG-DTA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e DSC fotovisual. Além disso, a relação estequiométrica do cocristal foi obtida a partir da construção do diagrama de fases binário, utilizando a técnica de DSC. O estudo computacional mostrou os principais sítios de energia potencial para a GLZ e a TRIS, servindo como base para a predição dos possíveis grupos moleculares de interação entre as moléculas em estudo. Os resultados obtidos por DRXP mostraram a formação de uma nova fase cristalina (cocristal) para a mistura binária de GLZ com a TRIS. O diagrama de fases binário apresentou evidências da formação do cocristal de GLZ-TRIS na razão molar de 1:1. As análises de FTIR e Raman deste cocristal indicaram alterações significativas nos seus modos vibracionais, sendo possível inferir os principais sítios de interação por ligações de hidrogênio envolvidas na formação deste material. Os resultados do estudo termoanalítico obtidos por TG-DTA e por DSC mostraram que o cocristal apresentou propriedades térmicas diferentes dos seus compostos de partida, exibindo estabilidade intermediária a estes compostos. O TG-DTA indicou que o cocristal possui estabilidade até 150°C. No estudo por DSC o cocristal apresentou um ponto de fusão em 144°C, sendo confirmado pela análise de DSC fotovisual. Além disso, o DSC cíclico indicou uma transição de cristalização no segundo ciclo de aquecimento. Assim, conclui-se que ambas as metodologias de cocristalização utilizadas neste estudo resultaram na síntese de um novo cocristal de GLZ-TRIS (1:1). Estas metodologias apresentam-se mais vantajosas em relação a outras metodologias de cocristalização, pois elas requerem menor tempo de síntese e menor quantidade de solvente. Portanto, o cocristal sintetizado neste trabalho apresenta-se como uma nova forma sólida farmacêutica de GLZ muito promissora para a produção de medicamentos mais seguros e eficazes na terapia do DMII.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3386.pdf: 7975175 bytes, checksum: 569defaa13852080fc5ba602a971eb47 (MD5) Previous issue date: 2009-08-07 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work have as aim, the synthesis of ceramic powders of Ba(ZrxTi1¡x)O3 (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1) by the polymeric precursor method and investigate the degree of structural order-disorder of these systems by different characterization techniques, such as: thermogravimetric analysis (TA), differential thermal analysis (DTA), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, infrared vibrational spectroscopy, X-ray absorption near edge structure (XANES), extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy, ultraviolet visible (UV-vis) absorption spectroscopy and photoluminescence (PL) measurements. The techniques of TA and DTA indicated a large mass loss of the precursors and that the increase in concentration of Zr in the lattice of the systems raises the crystallization temperature. The XRD patterns and Raman spectra showed that the powders of BaTiO3 have tetragonal structure and other systems have cubic structure. The infrared spectra showed a shift toward regions of higher wave number, with the substitution of Ti by Zr in the lattice. XANES spectra evidenced the presence of local clusters [TiO5]/[TiO6] and [ZrO5]/[ZrO6]. Moreover, there is a reduction in the displacement of Ti atom is outside of the center of the octahedron due to the increasing concentration of Zr in BaTiO3 lattice. With the EXAFS spectrum of BaZrO3 was possible to determine the approximate coordination number for the Zr clusters. The results obtained by EPR technique indicate that in the BaZrO3 with structural defects are possible the presence of species with electrons of unpaired spins. The absorption spectra in the UV-vis showed the presence of intermediate electronic levels between the valence band and conduction band in the powders with structural order-disorder, while the crystalline powders do not have the presence of these levels. Through the analysis of PL emission spectra was possible to verify the presence of order-disorder structural at medium range is fundamental for these systems have this property. Also, it was noted that the replacement of Ti by Zr in BaTiO3 lattice promotes a considerable increase in the PL intensity and different maximum emission in the visible (red, orange, yellow, green and blue). Moreover, models based on symmetry breaking among the Ti and/or Zr clusters are presented to explain the PL wide band and dual wide band for the ceramic powders. All the wide band models are proposed based on the presence of defects or symmetry breaking into lattice of these materials that promotes favorable conditions for the PL emission at room temperature before the excitation process. / Este trabalho tem como objetivo, a síntese de pós cerâmicos de Ba(ZrxTi1¡x)O3 com (x = 0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1) pelo método dos precursores poliméricos e investigar o grau de ordem-desordem estrutural destes sistemas por diferentes técnicas de caracterização, tais como: análise termogravimétrica (AT), análise termogravimétrica diferencial (ATD), difração de raios-X (DRX), espectroscopia Raman, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, estrutura próximo a borda de absorção de raios-X (XANES), estrutura fina de absorção de raios-X estendida (EXAFS), espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), espectroscopia óptica de absorção de ultravioleta-visível (UV-vis) e fotoluminescência (FL). As técnicas de AT e ATD indicaram uma grande perda de massa dos precursores e que o aumento na concentração de Zr na rede dos sistemas eleva a temperatura de cristalização. Os padrões de DRX e espectros Raman mostraram que os pós de BaTiO3 apresentam estrutura tetragonal e os outros sistemas tem estrutura cúbica. Os espectros de infravermelho indicaram um deslocamento para regiões de maior número de onda, com a substituição de Ti por Zr na rede. Os espectros de XANES evidenciaram localmente a presença de clusters [TiO5]/[TiO6] e [ZrO5]/[ZrO6]. Além disso, ocorre uma redução no deslocamento do átomo de Ti está para fora do centro do octaedro devido o aumento da concentração de Zr na rede BaTiO3. Com o espectro de EXAFS do BaZrO3 foi possível determinar o número de coordenação aproximado xv xvi para os clusters de Zr. Os resultados obtidos pela técnica de EPR indicam que nos pós de BaZrO3 com defeitos estruturais existe uma possível presença de espécies que apresentam elétrons com spins desemparelhados. Os espectros de absorção no UV-vis mostraram a presença de níveis eletrônicos intermediários entre a banda de valência e a banda de condução nos pós com ordem-desordem estrutural, enquanto os pós cristalinos não temos a precença destes níveis. Por meio das análises dos espectros de emissão fotoluminescente foi possível verificar que a presença de ordem-desordem estrutural a média distância é fundamental para estes sistemas apresentem esta propriedade. Também, foi notado que a substituição de Ti por Zr na rede do BaTiO3 promove um aumento considerável na intensidade de FL e diferentes máximos de emissão na região do vísivel (vermelho, laranja, amarelo, verde e azul). Além disso, modelos baseados na quebra de simetria entre os clusters de Ti e/ou Zr são apresentados para explicar a FL de banda larga e dupla banda larga para os pós cerâmicos. Todos os modelos de banda larga são propostos baseados na presença de defeitos ou quebra de simetria na rede destes materiais que promovem condições favoráveis para a emissão de FL a temperatura ambiente antes do processo de excitação.

Estudos sobre a inserção de complexos oxindolimínicos de cobre(II) ou zinco(II) em argilas sintéticas beidelitas foram desenvolvidos visando obter carregadores inorgânicos capazes de promover a liberação modificada de metalofármacos. Investigações anteriores mostraram que os complexos estudados são promissores agentes antitumorais. São capazes de se ligar ao DNA, nas alças menor ou maior dependendo do ligante, causando danos oxidativos através da formação de espécies reativas de oxigênio (EROs), especialmente radicais hidroxil, no caso de complexos de cobre, que apresentam atividade redox. Também interagem com mitocôndrias levando a uma diminuição do potencial de membrana e atuando como agentes desacopladores. Constituem assim compostos indutores de apoptose ou morte celular programada. Adicionalmente inibem proteínas envolvidas no ciclo celular, como topoisomerase I humana e quinases dependentes de ciclina (CDK1 e CDK2). As beidelitas foram sintetizadas e caracterizadas por métodos já descritos na literatura. Posteriormente, em presença dos complexos, formaram materiais híbridos do tipo beidellita/[complexo]. A caracterização das argilas e dos materiais híbridos obtidos foi realizada usando diferentes técnicas: espectroscopias UV/Vis, IV e EPR, análise termogravimétrica, difratometria de raios X. Na caracterização dos complexos utilizou-se ainda espectrometria de massas (ESI-MS). Os materiais híbridos preparados mostraram-se estáveis e capazes de inviabilizar células tumorais (HeLa), no caso dos materiais híbridos com compostos de cobre(II), com IC50 na faixa de 0,11 a 0,41 mg/mL. Ao contrário, os compostos análogos de zinco(II) e as argilas puras mostraram-se não-tóxicas frente às mesmas células. Os resultados obtidos indicam uma promissora possibilidade de uso das beidellitas como carregadores destes complexos metálicos. / Studies on the insertion of oxindolimine complexes of copper(II) or zinc(II) in synthetic beidellites clays have been developed to obtain an inorganic support capable of promoting the modified-release of metallopharmaceuticals. Previous investigations have shown that the studied complexes are promising antitumor agents. They are able to bind to DNA, in the minor or major groves, causing oxidative damage via formation of reactive oxygen species (ROS), especially hydroxyl radicals, in the case of copper complexes, which have redox properties. They also interact with mitochondria leading to a decrease of membrane potential and acting as decoupling agent. Thus, these compounds can induce apoptosis or programmed cell death. Additionally, they inhibit proteins involved in the cell cycle, such as human topoisomerase I and cyclin dependent kinases (CDK1 and CDK2). The beidellites were synthesized and characterized by methods described in the literature. Additionally, in the presence of these complexes were obtained hybrid materials type beidellita/[complex]. The characterization of clays and the obtained hybrid materials were performed using different techniques: spectroscopy UV/Vis, IR and EPR, thermogravimetric analysis, X-ray powder diffraction. In the characterization of the complexes mass spectrometry (ESI-MS) was also used. The prepared hybrid materials were stable and able to derail tumor cells (HeLa) in the case of hybrid materials with copper(II) compounds, with IC50 in the range from 0.11 to 0.41 mg/mL. Unlikely, the analogous compounds of zinc(II) and pure clays have proved to be non-toxic facing the same cells. These results indicate a promising possibility of using the beidellites as carriers of these antitumor metal complexes

Estudos sobre a inserção de complexos oxindolimínicos de cobre(II) ou zinco(II) em argilas sintéticas beidelitas foram desenvolvidos visando obter carregadores inorgânicos capazes de promover a liberação modificada de metalofármacos. Investigações anteriores mostraram que os complexos estudados são promissores agentes antitumorais. São capazes de se ligar ao DNA, nas alças menor ou maior dependendo do ligante, causando danos oxidativos através da formação de espécies reativas de oxigênio (EROs), especialmente radicais hidroxil, no caso de complexos de cobre, que apresentam atividade redox. Também interagem com mitocôndrias levando a uma diminuição do potencial de membrana e atuando como agentes desacopladores. Constituem assim compostos indutores de apoptose ou morte celular programada. Adicionalmente inibem proteínas envolvidas no ciclo celular, como topoisomerase I humana e quinases dependentes de ciclina (CDK1 e CDK2). As beidelitas foram sintetizadas e caracterizadas por métodos já descritos na literatura. Posteriormente, em presença dos complexos, formaram materiais híbridos do tipo beidellita/[complexo]. A caracterização das argilas e dos materiais híbridos obtidos foi realizada usando diferentes técnicas: espectroscopias UV/Vis, IV e EPR, análise termogravimétrica, difratometria de raios X. Na caracterização dos complexos utilizou-se ainda espectrometria de massas (ESI-MS). Os materiais híbridos preparados mostraram-se estáveis e capazes de inviabilizar células tumorais (HeLa), no caso dos materiais híbridos com compostos de cobre(II), com IC50 na faixa de 0,11 a 0,41 mg/mL. Ao contrário, os compostos análogos de zinco(II) e as argilas puras mostraram-se não-tóxicas frente às mesmas células. Os resultados obtidos indicam uma promissora possibilidade de uso das beidellitas como carregadores destes complexos metálicos. / Studies on the insertion of oxindolimine complexes of copper(II) or zinc(II) in synthetic beidellites clays have been developed to obtain an inorganic support capable of promoting the modified-release of metallopharmaceuticals. Previous investigations have shown that the studied complexes are promising antitumor agents. They are able to bind to DNA, in the minor or major groves, causing oxidative damage via formation of reactive oxygen species (ROS), especially hydroxyl radicals, in the case of copper complexes, which have redox properties. They also interact with mitochondria leading to a decrease of membrane potential and acting as decoupling agent. Thus, these compounds can induce apoptosis or programmed cell death. Additionally, they inhibit proteins involved in the cell cycle, such as human topoisomerase I and cyclin dependent kinases (CDK1 and CDK2). The beidellites were synthesized and characterized by methods described in the literature. Additionally, in the presence of these complexes were obtained hybrid materials type beidellita/[complex]. The characterization of clays and the obtained hybrid materials were performed using different techniques: spectroscopy UV/Vis, IR and EPR, thermogravimetric analysis, X-ray powder diffraction. In the characterization of the complexes mass spectrometry (ESI-MS) was also used. The prepared hybrid materials were stable and able to derail tumor cells (HeLa) in the case of hybrid materials with copper(II) compounds, with IC50 in the range from 0.11 to 0.41 mg/mL. Unlikely, the analogous compounds of zinc(II) and pure clays have proved to be non-toxic facing the same cells. These results indicate a promising possibility of using the beidellites as carriers of these antitumor metal complexes

Ameaças na sustentabilidade do desenvolvimento mundial em consideração ao aquecimento global, a dependência energética e a demanda exponencial pela produção de alimentos têm levado ao crescente interesse por fontes alternativas renováveis de energia como a biomassa vegetal. Neste cenário, a viabilização do etanol sem competição por terra cultivável a partir do bagaço de cana-de-açúcar (BC) pela rota enzimática é peça chave para a produção integrada e sustentável dos biocombustíveis visando otimização de recursos, redução de resíduos e minimização de impactos ambientais negativos. Entretanto, a sua comercialização precisa ser ainda consolidada através da economicidade nos insumos de hidrólise (enzimas celulases) e de uma maior eficiência na etapa de pré-tratamento da lignocelulose. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo contribuir na redução dos custos de produção celulases utilizando um resíduo característico da indústria brasileira, o BC, para produção de celulases específicas através da tecnologia de fermentação em estado sólido com o microorganismo Aspergillus niger. A proposta desenvolvida consiste em bioprocesso com pré-tratamento hidrotérmico do BC condizente a seu uso como substrato fermentativo, complementação deste substrato com 35% de farelo de soja e meio de suplementação com acréscimo de protéicas, umidade de fermentação de 80% e uso de circulação forçada em bioreator de coluna instrumentado visando o balanço hídrico e térmico do processo. As celulases específicas assim produzidas exibiram atividades de FPase: 0,045; CMCase: 1,10; xilanase: 9,17 e \'beta\'-glicosidase:0,33 UI/mL, e sua ação sinérgica sobre o BC explodido resultou na conversão em açúcares redutores de 15% após 22 horas de hidrólise. A direta aplicabilidade e especificidade do coquetel enzimático produzido mostram a proposta do bioprocesso como uma tecnologia de elevado potencial de integração no modelo de produção de etanol celulósico, anexo a uma usina convencional. Esta alternativa de desenvolvimento a maior escala indica uma oportunidade nacional para o crescimento sustentável na produção de bioetanol e a expansão das vantagens associadas com o uso de biocombustíveis no âmbito mundial. / Threats to sustainability of world development in regards to global warming, energy dependence and the exponential demand for food production have led to growing interest in alternative renewable sources of energy such as biomass. In this context, the viability of ethanol from sugar cane bagasse cane (SCB) by enzymatic pathway, without competition for farmland, is the key for sustainable and integrated biofuels production aiming to optimize resources, waste reduction and negative environmental impacts minimization. However, its commercialization needs to be further consolidated through the economy of hydrolysis enzymes (cellulases) and efficiency improvements in lignocellulosic pre-treatment. Thus, this study aimed to contribute for the reduction of costs in cellulases production using a traditional brazilian industrial waste, the SCB, in order to obtain specific cellulases with the microorganism Aspergillus niger by solid state fermentation. The proposal of bioprocess developed consists of SCB hydrothermal pre-treatment towards to its use as fermentation substrate, complementation of this substrate with 35% of soybean bran and supplementation medium with protein sources addition, moisture fermentation of 80% and use of a column bioreactor instrumented with forced aeration aiming suitable control of water and thermal balance of the process. Thus, specific cellulases produced exhibited activities of FPase = 0.045; CMCase = 1.10; xylanase = 9.17 and -glucosidase = 0.33 IU/mL, and their synergy action over exploded SCB resulted in 15% of reducing sugar conversion after 22 hours of hydrolysis. The direct applicability and specificity of the enzymatic cocktail produced shows the proposed bioprocess as a high potential technology for integration into the production model of cellulosic ethanol, joint to a conventional power plant. This development alternative to larger scale indicates a national opportunity for sustainable growth in bioethanol production and associated benefits expansion with the worldwide use of biofuels.

Ameaças na sustentabilidade do desenvolvimento mundial em consideração ao aquecimento global, a dependência energética e a demanda exponencial pela produção de alimentos têm levado ao crescente interesse por fontes alternativas renováveis de energia como a biomassa vegetal. Neste cenário, a viabilização do etanol sem competição por terra cultivável a partir do bagaço de cana-de-açúcar (BC) pela rota enzimática é peça chave para a produção integrada e sustentável dos biocombustíveis visando otimização de recursos, redução de resíduos e minimização de impactos ambientais negativos. Entretanto, a sua comercialização precisa ser ainda consolidada através da economicidade nos insumos de hidrólise (enzimas celulases) e de uma maior eficiência na etapa de pré-tratamento da lignocelulose. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo contribuir na redução dos custos de produção celulases utilizando um resíduo característico da indústria brasileira, o BC, para produção de celulases específicas através da tecnologia de fermentação em estado sólido com o microorganismo Aspergillus niger. A proposta desenvolvida consiste em bioprocesso com pré-tratamento hidrotérmico do BC condizente a seu uso como substrato fermentativo, complementação deste substrato com 35% de farelo de soja e meio de suplementação com acréscimo de protéicas, umidade de fermentação de 80% e uso de circulação forçada em bioreator de coluna instrumentado visando o balanço hídrico e térmico do processo. As celulases específicas assim produzidas exibiram atividades de FPase: 0,045; CMCase: 1,10; xilanase: 9,17 e \'beta\'-glicosidase:0,33 UI/mL, e sua ação sinérgica sobre o BC explodido resultou na conversão em açúcares redutores de 15% após 22 horas de hidrólise. A direta aplicabilidade e especificidade do coquetel enzimático produzido mostram a proposta do bioprocesso como uma tecnologia de elevado potencial de integração no modelo de produção de etanol celulósico, anexo a uma usina convencional. Esta alternativa de desenvolvimento a maior escala indica uma oportunidade nacional para o crescimento sustentável na produção de bioetanol e a expansão das vantagens associadas com o uso de biocombustíveis no âmbito mundial. / Threats to sustainability of world development in regards to global warming, energy dependence and the exponential demand for food production have led to growing interest in alternative renewable sources of energy such as biomass. In this context, the viability of ethanol from sugar cane bagasse cane (SCB) by enzymatic pathway, without competition for farmland, is the key for sustainable and integrated biofuels production aiming to optimize resources, waste reduction and negative environmental impacts minimization. However, its commercialization needs to be further consolidated through the economy of hydrolysis enzymes (cellulases) and efficiency improvements in lignocellulosic pre-treatment. Thus, this study aimed to contribute for the reduction of costs in cellulases production using a traditional brazilian industrial waste, the SCB, in order to obtain specific cellulases with the microorganism Aspergillus niger by solid state fermentation. The proposal of bioprocess developed consists of SCB hydrothermal pre-treatment towards to its use as fermentation substrate, complementation of this substrate with 35% of soybean bran and supplementation medium with protein sources addition, moisture fermentation of 80% and use of a column bioreactor instrumented with forced aeration aiming suitable control of water and thermal balance of the process. Thus, specific cellulases produced exhibited activities of FPase = 0.045; CMCase = 1.10; xylanase = 9.17 and -glucosidase = 0.33 IU/mL, and their synergy action over exploded SCB resulted in 15% of reducing sugar conversion after 22 hours of hydrolysis. The direct applicability and specificity of the enzymatic cocktail produced shows the proposed bioprocess as a high potential technology for integration into the production model of cellulosic ethanol, joint to a conventional power plant. This development alternative to larger scale indicates a national opportunity for sustainable growth in bioethanol production and associated benefits expansion with the worldwide use of biofuels.