Steroid hormones belong to a group of compounds known as endocrine disruptors. They are hydrophobic compounds and are categorized as natural and synthetic estrogens. Some common household products have been implicated as estrogen mimics. Exposure effects of these compounds are felt by human and wildlife, such reproductive alterations in fish and frogs. They mainly introduced into the environment through veterinary medicines administration to animals and the discharges from wastewater treatment plants (WWTPs). In this study, a new alternative analytical procedure that is simple, rapid and fast for the determination and quantification of five steroidal hormones: estriol (E3), beta estradiol (β-E2), alpha estradiol (α-E2), testosterone (T), progesterone (P) and bisphenol A (BPA) using the High pressure liquid chromatography coupled to a charged aerosol detector (HPLC-CAD). These compounds were studied because of their strong endocrine-disrupting effects in the environment. Under optimum conditions, a linear graph was obtained with correlation coefficient (R2) ranging from 0.9952 - 0.9996. The proposed method was applied to the analysis of water samples from a wastewater plant and the results obtained were satisfactory. The limits of detection (LOD) for the target analytes in wastewater influent was between 0.0002 – 0.0004 μg/L and the limit of quantification (LOQ) was 0.001 μg/L respectively for each of the analytes. Enrichment factors of 148- 258, and extraction efficiency 84- 102% were obtained for the target analytes; relative standard deviations (% RSD) for m = 6 were between 2.8 and 7.6%. The concentration of the EDCs in environment sample was between 0.2 - 2.3 μg/L. / Chemistry / M. Sc. (Chemistry)

Les milieux biologiques bruts, provenant des opérations de transformation de biomasse sont souvent caractérisés à la fois par leur caractère polluant et par un potentiel de valorisation important. Le développement de procédés adaptés au traitement de tels milieux complexes présente ainsi beaucoup d’intérêt. Les jus verts générés par la déshydratation de la luzerne (Medicago Sativa) sont caractérisés par une forte teneur en protéines. Outre leur valeur nutritionnelle importante, ces protéines ont des applications potentielles dans plusieurs domaines, notamment environnemental de part leur teneur élevée en Ribulose 1,5 Bisphosphate Carboxylase Oxydase (Rubisco), enzyme responsable de la fixation du CO2 chez les plantes. Dans ce travail la séparation sélective de la Rubisco à partir du jus de luzerne industriel centrifugé par chromatographie d’échange d’ions a été étudiée. Dans un premier temps une méthode d’analyse qualitative et quantitative a été mise au point pour la détection et la quantification de la Rubisco en solution et ainsi le suivi du procédé de séparation. Dans un deuxième temps, le procédé de séparation a été étudié en colonne, en lit fixe et en lit expansé, en utilisant le support échangeur d’anions Q Hyper Z et l’effet de la dilution du milieu sur la capacité dynamique du procédé a été analysé dans les deux cas. Les résultats obtenus ont montré que les deux modes de contact permettent d’avoir des capacités dynamiques de rétention du même ordre de grandeur que celles de la littérature. Après élution, la Rubisco a été concentrée jusqu’à 21 fois et les fractions produites étaient caractérisées par un grand degré de pureté. Par ailleurs, des études d’équilibre et cinétique d’échange ont été initiées dans ce travail et ont démontré que malgré la taille importante de la protéine d’intérêt (560 kDa) les limitations stériques à son transfert ne sont pas plus importantes que dans le cas de protéines plus simples et plus petites et que le support Q Hyper Z présente effectivement une grande affinité pour la protéine. Enfin une première approche théorique a été conduite pour la compréhension des interactions entre la protéine et l’échangeur dans ce milieu complexe. Elle a permis de confirmer l’importance de la prise en compte de la présence d’autres biomolécules dans le milieu sur la rétention de la Rubisco, peut être même plus que celle des sels / Biological raw material derived from bio-refinery processes, is often considered a source of pollution but it seems also to be a promising alternative to potential material recovery. The development of suitable processes for handling such complex biological material has so many concerns. Green juice produced from mechanical dehydration of Alfalfa (Medicago sativa) is an excellent source of protein with high nutritional quality. Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase (Rubisco) is the most abundant protein in the green juice, with potential applications in many fields, such as human nutrition, pharmaceuticals, environmental… The aim of this study is to isolate and recover Rubisco produced from an industrial alfalfa green juice, by ion exchange chromatography process. First of all, a qualitative and quantitative analytical method was developed to provide reliable information about Rubisco content monitoring in the separation process. In a second step, the separation process was performed in fixed and expanded bed, using the anion exchanger Q Hyper Z. In both cases, the effect of the dilution of the green juice on the dynamic capacity of the columns was studied. The results showed that the dynamic capacity retention was similar in both columns to those reported in literature. After elution step, Rubisco was concentrated 21 times and produced with high level of purity. Furthermore, kinetic of ion exchange study was initiated. Despite the large size of the protein (560 kDa), steric limitations to mass transfer were not very significant when compared to those of conventional small proteins. The support Q Hyper Z showed an excellent affinity for the protein recovery. Finally, a first theoretical investigation has been conducted for understanding the retention mechanism between the protein and the separation column. This study shows the importance of taking into account the presence of other bio-molecules in order to perform the retention of Rubisco, perhaps even more than that of salts

A compreensão dos fenômenos de adsorção e difusão em superfícies é fundamental no desenvolvimento de materiais de alto rendimento utilizados em uma série de processos de grande relevância industrial. A modelagem de materiais adsorventes porosos através de modelos de rede tem seu potencial uma vez que se pode estudar os fenômenos a nível microscópico incorporando uma série de parâmetros estatísticos importantes na compreensão dos mecanismos nessa escala. Neste trabalho de dissertação de mestrado, em um primeiro momento, foram utilizadas redes bidimensionais quadradas com abordagem de percolação de sítio-sítio para modelar superfícies sujeitas às condições de adsorção em tempo infinito, com o intuito de se estudar as isotermas de adsorção em processos batelada. Numa primeira parte foi observada uma relação estatística na determinação das isotermas de adsorção, em que a probabilidade de adsorção estava condicionada ao número de moléculas na fase líquida. Na segunda parte foram incorporados diferentes tipos e tamanhos de moléculas, sendo observados diferentes comportamentos das isotermas de adsorção de acordo com a variação dessas moléculas adsorvidas. Outro fenômeno de interesse foi o estudo do Limiar de Percolação utilizando diferentes tipos e tamanhos de moléculas, sendo observados comportamentos específicos para cada caso. Desta forma, pode-se obter parâmetros das isotermas relacionados com os tipos e tamanhos moleculares estudados, sendo observado uma forte dependência daqueles com o tamanho da molécula, uma vez que a seletividade à adsorção aumenta com o tamanho da molécula. Ainda nesta primeira parte foram calculados também a probabilidade de ocupação relacionada com a entropia, observando comportamentos na probabilidade de ocupação a cada etapa de tempo. Em um segundo momento, foi estudado a dinâmica de difusão, mediante random walk ou passeadores aleatórios, em redes quadradas e cúbicas, em que foram obtidas leis de potência para cada dimensão. Aspectos como dispersão axial e porosidade foram incorporadas nas simulações, sendo abservados comportamentos específicos para cada caso.

Submitted by REBECA PREVIATE MEDINA null (rebecapm_2@hotmail.com) on 2016-07-12T01:22:08Z No. of bitstreams: 1 tese completa final.pdf: 17929997 bytes, checksum: 2ca69cdbb8845123f617feff1388a3eb (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-12T20:30:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 medina_rp_dr_araiq_par.pdf: 1819041 bytes, checksum: 6a9b96f8294269d0ff2fc5f05f6dd74b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T20:30:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 medina_rp_dr_araiq_par.pdf: 1819041 bytes, checksum: 6a9b96f8294269d0ff2fc5f05f6dd74b (MD5) Previous issue date: 2016-06-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os Produtos Naturais desempenham um papel dominante na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos para o tratamento de diversas doenças. Com isso, a busca por novas fontes de substâncias bioativas tem se intensificado, com destaque para estudos realizados com organismos e micro-organismos marinhos. As algas vermelhas marinhas (Rhodophyta) são as principais produtoras de metabólitos secundários biologicamente ativos dentre as algas e produzem principalmente substâncias halogenadas. Dentre os micro-organismos, podemos destacar os fungos endofíticos de algas marinhas, pois apresentam alta diversidade de espécies e diversidade estrutural dos metabólitos secundários, os quais têm mostrado potencial antitumoral, antimicrobiano e antifúngico. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo explorar o potencial das algas vermelhas Asparagopsis taxiformis (estágio Falkenbergia) e Pyropia spiralis, bem como de seus fungos endofíticos, como fontes de substâncias bioativas. O estudo de A. taxiformis e de P. spiralis levou à identificação de dezesseis substâncias por CG-EM, como os ácidos eicosapentaenóico e araquidônico, além de nucleosídeos, como a uridina e a timidina, obtidos de A. taxiformis, e a uridina e a inosina, obtidas de P. spiralis. Os extratos brutos e frações das algas estudadas foram avaliados frente ao fungo fitopatogênico Cladosporium sphaerospermum, frente à enzima acetilcolinesterase e frente a linhagens tumorais de carcinoma de ovário (OVCAR-8), adenocarcinoma de cólon humano (HCT-116) e glioblastoma - humano (SF-295), sendo que os mesmos não apresentaram atividades antifúngica e anticolinesterásica significativas e apenas as frações hexânicas e butanólicas de ambas as algas apresentaram atividade citotóxica moderada frente à linhagem SF-295. Em relação ao estudo dos micro-organismos associados às algas, foi possível isolar sete linhagens de fungos endofíticos da alga A. taxiformis e três linhagens de P. spiralis, que foram cultivadas em meio de batata e dextrose (MBD) preparado com água do mar ou água ultra pura. Após o período de incubação, foram obtidos os extratos brutos em acetato de etila, que foram avaliados quanto ao perfil químico por CLAE e RMN, e perfil biológico por meio dos bioensaios in vitro. Após a prospecção inicial, Nemania bipapillata (AT-05), Sarocladium strictum (PS-01), Annulohypoxylon stygium (AT-03) e Hypoxylon sp. (AT-06) foram selecionados para investigação. O estudo de N. bipapillata, cultivado em água do mar e MBD, levou ao isolamento da dicetopiperazina ciclo(Pro-Tir), tirosol e das isocumarinas, (3R)-5-hidroximetil-meleína e (3R)-5-carbóxi-meleína. Ao cultivar essa linhagem fúngica em água ultra pura e MDB, foram isolados dois norsesquiterpenos e três sesquiterpenos do tipo botriano inéditos na literatura e um conhecido, 4β-acetoxi-9β,10β,15α-triidroxiprobotridial. A análise do extrato bruto de S. strictum, cultivado em água ultra pura e MDB, levou à identificação em mistura de duas dicetopiperazinas e ao isolamento da isoflavona daidzeína e de seis ftalatos naturais, dos quais dois ainda não foram descritos na literatura e nem sintetizados. A. stygium e Hypoxylon sp. foram cultivados em água do mar e MDB, sendo que A. stygium forneceu o pirogalol, que apresentou atividade contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus resistente a meticilina, além do tirosol e (˗)-(3R,4R)-3,4,5-triidróxi-tetralona, enquanto Hypoxylon sp. forneceu (3R)-scytalona, (3R,4R)-4-hidróxi-scytalona e daidzeína. Portanto, esses resultados ressaltam a importância da investigação dos organismos marinhos, bem como de seus micro-organismos associados, e contribuem para o conhecimento da quimiodiversidade de organismos de origem marinha da costa brasileira, ainda sub-explorada do ponto de vista químico. / Natural Products have a major role in the discovery and development of new drugs used for diseases treatments. Thus, the search for new sources of bioactive compounds has been intensified and studies have increasingly focused on marine organisms and microorganisms. Marine red algae (Rhodophyta) are the major producers of biologically active secondary metabolites among algae, and biosynthesize mainly halogenated compounds. Among microorganisms, we highlight endophytic fungi from marine algae, as they present marked species diversity as well as structural diversity of secondary metabolites. Such metabolites have shown interesting potential as antitumor, antimicrobial and antifungal agents. Therefore, this project aimed to explore the potential of red algae Asparagopsis taxiformis (Falkenbergia stage) and Pyropia spiralis and their endophytic fungi, as novel sources of bioactive compounds. The study of A. taxiformis and P. spiralis led to identification of sixteen compounds by GC-MS, as eicosapentaenoic and arachidonic acids, in addition to nucleosides uridine and thymidine, obtained from A. taxiformis, and uridine and inosine, obtained from P. spiralis. The crude extracts and fractions from the studied algae were evaluated against phytopathogenic fungus Cladosporium sphaerospermum, against acetylcholinesterase enzyme and against tumor cell lines of ovarian carcinoma (OVCAR-8), human colon adenocarcinoma (HCT-116) and human glioblastoma (SF-295). No significant antifungal or acetylcholinesterase activities were observed, whereas the hexane and butanol fractions from both algae showed moderate cytotoxicity against SF-295 cell line. As for the study on the microorganisms associated to algae, seven endophytic fungi strains were isolated from A. taxiformis and three strains from P. spiralis, which were cultivated in potato dextrose broth (PDB) prepared with either sea water or ultra pure water. After incubation, the ethyl acetate crude extracts were obtained and evaluated for their chemical and biological profiles, by HPLC, NMR and in vitro bioassays, respectively. After the preliminary prospection, Nemania bipapillata (AT-05), Sarocladium strictum (PS-01), Annulohypoxylon stygium (AT-03) and Hypoxylon sp. (AT-06) were selected for further investigation. The study of N. bipapillata, cultivated in sea water and PDB, led to isolation of diketopiperazine cyclo(Pro-Tyr), tyrosol and isocoumarins, (3R)-5-hydroxymethylmellein and (3R)-5-carboxymellein. Cultivation of this fungal strain in ultra pure water and PDB afforded two botryane-type norsesquiterpenes and three sesquiterpenes, unprecedent compounds in the literature and one known, 4β-acetoxy-9β,10β,15α-trihydroxyprobotrydial. Analysis of the crude extract from S. strictum, cultivated in ultra pure water and PDB, afforded a mixture of two diketopiperazines, in addition to isoflavone daidzein and six natural phthalates, including two novel ones which had been neither described in the literature nor synthesized. A. stygium and Hypoxylon sp. were cultivated in sea water and PDB, and A. stygium afforded pyrogallol, which was active against Escherichia coli and methicilin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), in addition to tyrosol and (˗)-(3R,4R)-3,4,5-trihydroxy-1-tetralone. Hypoxylon sp. afforded (3R)-scytalone, (3R,4R)-4-hydroxy-scytalone and daidzein. Such results highlight the importance of research on marine organisms and their associated microorganisms, and contribute to the knowledge of chemodiversity of marine organisms from the still chemically underexplored Brazilian coast.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6412.pdf: 14036212 bytes, checksum: dc6e90045bca1050bc9fd76f94f1f30a (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The increase in the production of antimicrobial metabolites by Paenibacillus polymyxa RNC-D was appraised through the study of cultivation variables. Two process variables, namely the glucose and inoculum concentrations, were evaluated in different levels (5 to 40 g/l, and 2.5% to 5.0% v/v, respectively), and their effects on biomass formation, minimal inhibitory concentration (MIC) against Escherichia coli and surface tension reduction (STR) were studied. The fermentation process was firstly carried out using non-optimized parameters, where the dependent variables biomass, MIC and STR reached the values of 0.6 g/l, 1.000,0 μg/ml and 18.4 mN/m, respectively. The optimum glucose (16 g/l) and inoculum concentrations (5.0% v/v) were defined in order to maximize the biomass formation, with low value of MIC and large STR of extract. Under these conditions, a biomass of 2.76 g/l, MIC of 15.8 μg/ml, and STR of 14.58 mN/m were predicted by the model. Data attained by experiments using optimized settings showed the following values: biomass 2.05 g/l; MIC 31.2 μg/ml; STR 10.7 mN/m. Thus, the percentage of improvement for each target response was: biomass 241.6%; MIC 96.88%; STR 41.85%. It was found that high concentrations of glucose substrate, although reflected in an increase in bacterial biomass, inhibited the microbial secondary metabolism, resulting in a low production of biomolecules associated with high values of MICs. Thus, initial concentrations of glucose and inoculum are shown as variables of strong influence in the production of antimicrobial metabolites by P. polymyxa RNC-D. Through the methods of experimental factorial design and surfaceresponse followed by graphical optimization it was possible to determine the optimum operating condition to achieve both maximum biomass and RTS as well as and lowest possible values of CIM. The validity of the proposed model was verified and confirmed. This is the first study on the optimization of culture conditions for the production of antimicrobial metabolites by P. polymyxa RNC-D, and constitutes an important step in the development of strategies to modulate the production of antimicrobial molecules by this microorganism in elevated levels. Novel antimicrobial compounds were isolated from the fermentation broth of P. polymyxa RNC-D, here named total extract (TE). It was possible to verify the presence of lipopeptide and peptide active compounds through enzymatic assays made with ET. Total extract was subjected to a two-phase system, resulting in lipopeptide extract (LPE) and aqueous fraction (AF). According to the results of bioassays, LPE has broad-spectrum activity against Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria and fungi. The mass spectrometry analysis of PLA revealed the existence of a novel compound that was named polycerradin. The purification of a novel antimicrobial peptide (AMP) from the AF was carried out by using chromatography. The compound was active against Gram-negative bacteria. Nterminal analysis determined the amino acid sequence, as well as MS / MS analysis confirmed the primary structure of this new compound. This research reports firstly the production of PAM PpRNCD that has an unusual amino acid in its constitution. It is an unprecedented fact considering the bacterial specie P. polymyxa. In terms of molecule size, PAM PpRNCD can be considered one of the smallest active natural peptide reported to date. It was also possible to isolate from FA the depsipeptides IL-F04a (m/z 883), LI-F04b (m/z 897), LI-F03a (m/z 947) and LI-F03b (m/z 961) previously described in the literature. The photoluminescence study of the LPE, TE, AF in both at room temperature (RT) and low temperature (T = 8K) was performed. In addition, this technique was applied to evaluate the action of the ELP on Staphylococcus aureus ATCC 29213, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 29212, Shigella sonnei ATCC 1578 and Candida albicans ATCC 10231 in two different situations: (a) immediately after mixing LPE with the bacterial and fungus cell suspension, and (b) after thirty minutes. The photoluminescence emission was collected by a triple spectrometer (three diffraction gratings) T64000 model from Jobin Yvon, equipped with an optical microscope. For the detection of the radiation emitted by the sample we used a CCD camera (charge coupled device) cooled by liquid nitrogen. The slits of the spectrometer were adjusted to produce a spectral resolution of the order of 10-4 nm. The excitation source used was the line of 457 nm (violet) from an argon laser. The behaviors here observed indicate a strong potential for applications in biosensors as well as molecular markers. / Através do estudo de variáveis do cultivo pretendeu-se aumentar a produção de metabólitos antimicrobianos por Paenibacillus polymyxa RNC-D. Duas variáveis do processo - glicose e concentração de inóculo - foram avaliadas em diferentes níveis e seus efeitos na formação de biomassa, concentração inibitória mínima (CIM) contra Escherichia coli e redução na tensão superficial (RTS) foram estudados. Utilizando parâmetros não-otimizados as variáveis dependentes biomassa, CIM e RTS atingiram valores de 0,6 g/l, 1.000,0 μg/ml e 18,4 mN/m, respectivamente. As concentrações ótimas de glicose (16 g/l) e inóculo (5,0% v/v) foram definidas no sentido de maximizar a formação de biomassa e RTS do extrato, bem como diminuir o valor de CIM do extrato. Experimentalmente 2,05 g/l de biomassa; 31,2 μg/ml de CIM e 10,7 mN/m de RTS foram obtidos sob condições otimizadas. Foi constatado que altas concentrações do substrato glicose, embora refletissem em aumento de biomassa bacteriana, inibiram o metabolismo secundário microbiano, resultando em baixa produção de biomoléculas associada a altos valores de CIM. Através dos métodos de design fatorial experimental e superfície-resposta seguidos por otimização gráfica foi possível determinar a condição operacional ótima das concentrações iniciais de glicose e inóculo, as quais se demonstraram como variáveis de grande influência na produção de metabólitos antimicrobianos por P. polymyxa RNC-D. O extrato total (ET), proveniente do caldo de fermentação de P. polymyxa RNC-D, foi utilizado para pesquisa e isolamento de novos compostos antimicrobianos. Através de ensaios enzimáticos feitos com ET foi possível verificar a natureza lipopeptídica e peptídica dos compostos antimicrobianos. O ET foi submetido a um sistema de duas fases, separandose então em extrato lipopeptídico (ELP) e fração aquosa (FA). Resultados de bioensaios revelaram que o ELP apresenta amplo espectro de atividade contra bactérias Grampositivas, Gram-negativas e fungo. A análise por espectrometria de massas de ELP revelou a presença de um composto peptídico inédito o qual foi denominado polycerradin. A partir da fração aquosa (FA) foi possível a purificação de um novo peptídeo antimicrobiano (PAM) através de etapas cromatográficas. A bioatividade do composto foi avaliada e confirmada frente às bactérias Gram-negativas. A determinação da sequência de aminoácidos foi realizada por análise do N-terminal, e a confirmação da estrutura primária deste novo composto foi feita por MS/MS. O presente estudo relata pela primeira vez a produção do PAM PpRNCD que possui um aminoácido não usual em sua constituição, relato primeiramente aqui descrito considerando-se a espécie bacteriana P. polymyxa. Em termos de tamanho de molécula, pode-se considerar que o PAM PpRNCD é um dos menores peptídeos naturais ativos relatados até o momento. Utilizando-se a FA também foi possível o isolamento dos depsipeptídeos LI-F04a (m/z 883), LI-F04b (m/z 897), LI-F03a (m/z 947) e LI-F03b (m/z 961) previamente descritos na literatura. O estudo da fotoluminescência do ELP, do ET e da FA foi realizado tanto em temperatura ambiente (RT) quanto em baixa temperatura (T=8K). Também se estudou, através desta técnica, a ação do ELP sobre as bactérias Staphylococcus aureus ATCC 29213, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 29212, Shigella sonnei ATCC 1578 e fungo Candida albicans ATCC 10231 em duas situações: (a) imediatamente após a mistura do ELP com a suspensão celular bacteriana, e (b) trinta minutos após a mistura. Detectou-se emissão fotoluminescente por ELP, ET e FA, e sinais de Raman a λ 699 nm (FA a baixa temperatura). Decorridos 30 min da mistura do ELP com as suspensões celulares microbianas houve alteração na emissão fotoluminescente, sendo que alguns sinais foram suprimidos (λ 470, 480 e 700 nm para S. sonnei, por exemplo). Isto evidencia a potencial aplicação destas frações (ELP, ET e FA) para a fabricação de sensores, detectores e marcadores moleculares.

A compreensão dos fenômenos de adsorção e difusão em superfícies é fundamental no desenvolvimento de materiais de alto rendimento utilizados em uma série de processos de grande relevância industrial. A modelagem de materiais adsorventes porosos através de modelos de rede tem seu potencial uma vez que se pode estudar os fenômenos a nível microscópico incorporando uma série de parâmetros estatísticos importantes na compreensão dos mecanismos nessa escala. Neste trabalho de dissertação de mestrado, em um primeiro momento, foram utilizadas redes bidimensionais quadradas com abordagem de percolação de sítio-sítio para modelar superfícies sujeitas às condições de adsorção em tempo infinito, com o intuito de se estudar as isotermas de adsorção em processos batelada. Numa primeira parte foi observada uma relação estatística na determinação das isotermas de adsorção, em que a probabilidade de adsorção estava condicionada ao número de moléculas na fase líquida. Na segunda parte foram incorporados diferentes tipos e tamanhos de moléculas, sendo observados diferentes comportamentos das isotermas de adsorção de acordo com a variação dessas moléculas adsorvidas. Outro fenômeno de interesse foi o estudo do Limiar de Percolação utilizando diferentes tipos e tamanhos de moléculas, sendo observados comportamentos específicos para cada caso. Desta forma, pode-se obter parâmetros das isotermas relacionados com os tipos e tamanhos moleculares estudados, sendo observado uma forte dependência daqueles com o tamanho da molécula, uma vez que a seletividade à adsorção aumenta com o tamanho da molécula. Ainda nesta primeira parte foram calculados também a probabilidade de ocupação relacionada com a entropia, observando comportamentos na probabilidade de ocupação a cada etapa de tempo. Em um segundo momento, foi estudado a dinâmica de difusão, mediante random walk ou passeadores aleatórios, em redes quadradas e cúbicas, em que foram obtidas leis de potência para cada dimensão. Aspectos como dispersão axial e porosidade foram incorporadas nas simulações, sendo abservados comportamentos específicos para cada caso.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The methodology developed in the present work, through chromatographic fingerprint by LC-DAD and Principal Component Analysis (PCA), was adequate for the chemical differentiation of Lippia alba (Mill) NE Brown accessions, considering the extraction method (infusion and maceration hydroalcoholic) and the collection season (summer and winter), allowing to evaluate the influence of these variables on the chemical composition of extracts obtained. In addition, all extracts were submitted to cytotoxic tests against two tumor cell lines, HL-60 (human leukemia) and HepG2 (human hepatocellular carcinoma), and to inhibition tests against the enzyme acetylcholinesterase (AChE) in order to evaluate the form of extraction and which access is the most promising from a pharmacological point of view. Among the extracts analyzed against tumor cells, eight of them, two from the infusion: 01IW and 02IW and six from the hydroalcoholic extraction: 02HW, 24HW, 39HW, 54HW, 01HS and 24HS, presented better cell inhibition performances against HL-60, with percentage of inhibition between 40.0 and 52.0%, suggesting that these extracts are potentially promising against this lineage. With respect to the anticholinesterase tests, all extracts studied had low AChE inhibitory effect when compared to galantamine (87.4%), highlighting only the samples 01HW (28.4%), 02HW (27.2%), 54HW (29.3%), 01HS (32.7%), 02HS (27.4%) and 24HS (30.3%). Through the analyzes performed by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) it was possible to identify the structures of some compounds isolated from this species: flavone tricin and phenylpropanoid verbascoside/isoverbascoside. In addition, the classes of three other metabolites were proposed: two phenylpropanoid derivatives and one flavonoid diglucoside. / A metodologia desenvolvida no presente trabalho, utilizando fingerprint cromatográfico por CL-DAD e Análise de Componentes Principais (PCA), se mostrou adequado para a diferenciação química de acessos de Lippia alba (Mill) N. E. Brown, considerando o método de extração (infusão e maceração hidroalcoólica) e a época de coleta (verão e inverno), permitindo, ainda, avaliar a influência destas variáveis na composição química dos extratos obtidos. Adicionalmente, todos os extratos foram submetidos a testes citotóxicos frente a duas linhagens de células tumorais, HL-60 (leucemia humana) e HepG2 (carcinoma hepatocelular humano), e de inibição enzimática frente a acetilcolinesterase (AChE) com o intuito de avaliar qual a forma de extração e qual acesso é o mais promissor do ponto de vista farmacológico. Entre todos os extratos analisados frente as células tumorais, dois provenientes da infusão: 01II e 02II e seis da extração hidroalcoólica: 02HI, 24HI, 39HI, 54HI, 01HV e 24HV, apresentaram melhores desempenhos de inibição frente a HL-60, com percentual de inibição entre 40,0 e 52,0%, sugerindo que estes extratos são potencialmente promissores contra esta linhagem. Com relação aos testes anticolinesterásicos, todos os extratos estudados apresentaram baixo efeito inibidor da AChE quando comparados a galantamina (87,4%), com destaque para os extratos 01HI (28,4%), 02HI (27,2%), 54HI (29,3%), 01HV (32,7%), 02HV (27,4%) e 24HV (30,3%). Através das análises realizadas por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) foi possível identificar as estruturas de alguns dos compostos isolados a partir desta espécie: a flavona tricina e o fenilpropanóide verbascosídeo/isoverbascosídeo. Além disso, foram propostas as classes de outros três metabólitos: dois derivados de fenilpropanóides e um flavonóide diglicosilado. / São Cristóvão, SE

The search for alternatives to the fossil oil and concern about environmental pollution has increasingly supported the importance of biofuels. The production of bio-oil from aquatic plants (water hyacinth) has become as interesting alternative due to its rapid growth rate, robust nature and unrelated to the food chain. The present work aimed to study the application of conventional and catalytic pyrolysis to convert aquatic plants like Eichhornia crassipes (EC) and Eichhornia azurea (EA) in bio-oil, employing Ferrierite and Y zeolite as catalysts. These plants were obtained in Aracaju-SE and Itabaiana-SE, respectively. The micropyrolys is were performed at three temperatures (400, 500 and 600 °C). The catalytic micropyrolysis using Ferrierite and Y zeolite was performed in the same condition applying 1 and 5% of catalysts w/w. The bio-oils solutions obtained were characterized by GC/MS and GC-FID. The micropyrolysis performed in the absence of catalyst showed similar chromatographic profiles to the biomasses tested, with the composition of bio-oils showing phenolic compounds, acids and alcohols. With Ferrierite as catalyst at 5% in the micropyrolysis and performing a study from the total area of the obtained chromatograms was observed the higher yield by GC-FID caused by the increased formation of small molecular mass compounds from biomasses. However, when used 1% of the same catalyst to EC was not observed a very significant difference in relation with no catalyst pyrolysis. To the EA in this condition was observed a significant yield reduction when performed at 500 °C. When used Y catalyst for EA pyrolysis a smaller yield was observed at all studied temperatures that shows a significantly inhibited formation of compounds derived from these lignocelullosic biomasses. However for the EC catalytic pyrolysis with 5% of Y catalyst at 500 °C we observed the largest decrease in the yield from the chromatograms area. The bio-oils characterization gave compounds identified belong to the following classes: alcohol, phenol, and sugar acids. The bio-oils from catalytic pyrolysis of EC and EA biomass showed a high content of phenolic compounds and acidic compounds. / A procura por soluções alternativas para a substituição total ou parcial do petróleo e a preocupação com a poluição ambiental tem reforçado cada vez mais a importância da produção de biocombustíveis. Neste sentido a produção de bio-óleo a partir de plantas aquáticas tornou-se uma alternativa interessante. Estas plantas são invasoras e possuem alta taxa de crescimento, natureza robusta e não tem relação com a cadeia alimentar. Neste trabalho, biomassas provenientes de plantas aquáticas, obtidas em Itabaiana-SE e Aracaju-SE, das espécies crassipes (EC) e azurea (EA), ambas do gênero Eichhornia, foram submetidas a micropirólise convencional a três temperaturas, 400, 500 e 600 ºC, e catalítica empregando catalisadores do tipo zeólita Ferrierita e Y nas proporções de 1 e 5%. As soluções de bio-óleos produzidas foram caracterizadas por CG/EM e CG-FID. Na micropirólise realizada na ausência de catalisador foi observado semelhança na composição química do bio-óleo para todas as condições testadas. Empregando 5% de catalisador Ferrierita na micropirólise, e realizando um estudo da área total dos cromatogramas obtidos foram observados aumentos significativos a 400 ºC para EC (+53,74%) e para a EA (+43,67%). A 1% deste mesmo catalisador para a EC houve diminuição da área total nas três temperaturas, enquanto que para EA houve diminuição na área total a 500 ºC (-48,09%). Quando empregado a zeólita Y nas duas proporções foi observado menor capacidade de produção de bio-óleo para EA em todas as temperaturas estudadas. A maior diminuição de área foi a 600 ºC (-25,70%) a 1% de catalisador e quando utilizado 5% foi a 500 ºC (-84,34%), ou seja, houve a inibição significativa na formação de bio-óleo. Para a EC foi observado a maior diminuição da capacidade de conversão térmica catalítica desta biomassa em bio-óleo na condição de 5% de zeólita Y, a 500 ºC (-33,23%) e na condição de 1% de zeólita Y, a 600 ºC (-46,77%). Os principais compostos identificados nos bio-óleos obtidos foram das classes do álcoois, fenóis, ácidos e açúcares. O bio-óleo obtido por pirólise catalítica das biomassas EC e EA apresentou um alto teor de compostos fenólicos e ácidos.

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Esta tese foi dividida em três capítulos. O capítulo I descreve o desenvolvimento do método Column switching UHPLC-MS/MS para a determinação simultaneamente de fármacos psicotrópicos em amostras de plasma de pacientes esquizofrênicos. A politerapia é uma prática comum no tratamento da esquizofrenia. Portanto, a monitorização terapêutica destes fármacos tem sido realizada para o ajuste das doses e individualização da terapia farmacológica. O método Column switching UHPLC-MS/MS apresentou linearidade na faixa de concentração de 0,025 a 1,25 ng mL-1 com R2 acima de 0,9950 e a falta de teste de ajuste (p > 0,05); precisão com coeficientes de variação inferiores a 12% e exatidão com erro padrão relativo inferior a 14%. Este método foi aplicado com sucesso para determinação de fármacos em amostras de plasma de pacientes esquizofrênicos para fins de monitorização terapêutica. No capítulo II, o desempenho cromatográfico de colunas C18 superficialmente e totalmente porosas com diferentes tamanhos de partícula foi avaliado para a análise de fármacos psicotrópicos por LC-MS/MS e LC-DAD. Com o sistema LC-MS/MS foram avaliados os seguintes parâmetros cromatográficos: altura do prato reduzido vs velocidade linear reduzida, impedância vs velocidade linear reduzida, tempo da corrida cromatográfica vs vazão, pressão vs vazão, resolução, capacidade de pico, assimetria e fator de retenção. Já com o sistema LC-DAD foram avaliados a hidrofobicidade, atividade silanol e impurezas metálicas também foram avaliadas. As colunas com superfície carregada apresentaram maior eficiência cromatográfica para os fármacos em sua forma ionizada. Já as colunas com partículas menores que 2 µm (Cortecs 1,6 µm, Acquity 1,7 µm, e Kinetex 1,7 µm) apresentaram maior eficiência cromatográfica para os fármacos na forma parcialmente ionizada. Os modelos matemáticos gerados foram capazes de prever a pressão e o tempo da corrida cromatográfica em diferentes vazões para todas as colunas. Considerando a eficiência, impedância, resolução, capacidade de pico, fator de retenção e hidrofobicidade, as colunas Cortecs 1,6 µm e Acquity 1,7 µm apresentaram melhor desempenho durante a análise dos fármacos em amostra de plasma. O capítulo III descreve o desenvolvimento e validação dos métodos SPME-UHPLC-MS/MS e Bio-SPME-Nano-ESI-MS/MS para a determinação dos endocanabinóides (AEA e 2-AG) em amostras biológicas. Para a otimização do processo SPME foram avaliadas as fases SPME (C18, C30 e HLB) e os solventes para dessorção (metanol, acetonitrila e isopropanol). Os aditivos modificadores de matriz, como cloridrato de guanidina, ácido trifluoroacético e acetonitrila foram avaliados por planejamento experimental. Os métodos SPME-UHPLC-MS/MS e Bio-SPME-Nano-ESI-MS/MS, com a fase HLB biocompatível, apresentaram para ambos endocanabinóides valores de LOQs de 1 ng mL-1 e 50 ng mL-1, respectivamente. O método Bio-SPME-Nano-ESI-MS/MS permitiu o direto acoplamento da fibra SPME ao espectrômetro de massas via dessorção/ionização nanoeletrospray que resultou em rápida determinação quantitativa dos endocanabinóides em amostras biológicas. / This thesis is divided into three chapters. Chapter I describes the development of a column switching UHPLCMS/MS method to determine psychotropic drugs in schizophrenic patients plasma samples simultaneously. Polytherapy is a common practice in schizophrenia treatment. Therefore, therapeutic drug monitoring has been applied to adjust doses and to customize pharmacological therapy. The column switching UHPLCMS/MS method developed here is linear at concentrations ranging from 0.025 to 1.25 ng mL-1 with R2 above 0.9950 and presents lack of fit test (p > 0.05), precision with coefficients of variation lower than 12%, and accuracy with relative standard error lower than 14%. This method was successfully applied to determine drugs in schizophrenic patients plasma samples for therapeutic drug monitoring. In chapter II, the chromatographic performance of C18 superficially porous columns and of C18 fully porous columns with different particle sizes were evaluated for analysis of psychotropic drugs by LC-MS/MS and LC-DAD. Within the LC-MS/MS system, the following chromatographic parameters were assessed: reduced plate height vs reduced linear velocity, impedance vs reduced linear velocity, chromatographic run time vs flow rate, backpressure vs flow rate, resolution, peak capacity, asymmetry, and retention factor. Within the LC-DAD system, hydrophobicity, silanol activity, and metal impurities were also examined. Columns with charged surface displayed improved chromatographic efficiency for drugs in the ionized form. Columns with particles smaller than 2 µm (Cortecs 1.6 µm, Acquity 1.7 µm, and Kinetex 1.7 µm) presented higher chromatographic efficiency for the drugs, which were in their partially ionized form. The generated mathematical models were able to predict the backpressure and the chromatographic run time at different flow rates for all the columns. Considering efficiency, impedance, resolution, peak capacity, retention factor, and hydrophobicity, columns Cortecs 1.6 µm and Acquity 1.7 µm provided the best performance during analysis of drugs in plasma samples. Chapter III describes the development and validation of the SPME-UHPLC-MS/MS and the Bio-SPME-Nano-ESI-MS/MS methods for determination of endocannabinoids (AEA and 2-AG) in biological samples. To optimize the SPME process, SPME coatings (C18, C30, and HLB) and solvents for desorption (methanol, acetonitrile, and isopropanol) were evaluated. Matrix modifier additives, such as guanidine hydrochloride, trifluoroacetic acid, and acetonitrile, were assessed by experimental design. The SPME-UHPC-MS/MS and the Bio-SPME-Nano-ESI-MS/MS methods with HLB biocompatible coating provided LOQ values of 1 ng mL-1 and 50 ng mL-1, respectively, for both endocannabinoids. The Bio-SPME-Nano-ESI-MS/MS method allowed direct coupling of SPME fibers to the mass spectrometer by desorption/ionization nanoelectrospray, which resulted in rapid quantitative determinations of endocannabinoids in biological samples.