Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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En esta tesis se ha estudiado la modificación de la superficie de nanopartículas de oro con el objetivo final de contribuir al desarrollo de un sensor fluorescente fotomodulable a escala nanométrica. Estos sensores están formados por dos partes esenciales: un centro metálico y una coraza orgánica. La nanopartícula de Au en el centro tiene un tamaño menor a 4 nm, sobre la que se ensambla un polímero antifílico. Este último fue modificado con moléculas fluorescentes y fotocrómicas que actúan como sonda y fotomodulador, respectivamente. Estas dos partes, nanopartículas y polímero, se prepararon, purificaron y caracterizaron, para luego ser ensamblados, formándose así una sonda fluorescente fotomodulable.

Células de combustível microbianas despertaram interesse nos últimos anos devido à aplicação em tratamento de águas, biorremediação e geração de eletricidade. Um dos organismos que tem sido estudado a fundo para a aplicação em células de combustível microbianas é a Geobacter sulfurreducens. Esta espécie de Geobacter, que gera eletricidade pela oxidação de compostos, mostrou gerar uma quantidade significativa de energia devido a múltiplos mecanismos extracelulares de transferência de elétrons através de pilis ou citocromos do tipo C. Outra espécie de Geobacter que desperta grande interesse é a Geobacter metallireducens por ser capaz de oxidar compostos aromáticos e reduzir metais nocivos solúveis (até mesmo radioativos) à forma inofensiva insolúvel. Porém, o aumento na densidade de potência destes dispositivos é essencial para que sejam competitivos com outras fontes de energia renovável. Neste trabalho foi feito o estudo da melhor configuração visando a ausência de limitações catódicas para aumento da densidade de potência nas células, o que demostrou que medidas como diminuição do tamanho no ânodo, proximidade dos eletrodos e substituição do cátodo de oxigênio por ferricianeto melhoram a desempenho da célula. Também foram feitas comparações de densidade de potência em células de combustível microbianas de culturas puras de G. metalirreducens e G. sulfurreducens e uma cocultura das duas espécies. Essa comparação demonstrou que G. metallireducens além de poder ser utilizada para biorremediação apresenta uma densidade de potência elevada, podendo ser usada também como cultura pura em células de combustível microbianas, para a produção de eletricidade. Também se pode perceber uma relação direta entre a espessura do biofilme e a potência produzida nas três células. A espécie G. metallireducens demonstrou ainda ser útil na utilização de glicerol como fonte de carbono, podendo servir como espécie remediadora para este resíduo. / Microbial fuel cells aroused interest in recent years due to the application in water treatment, bioremediation and electricity generation. One of the microorganisms that has been studied thoroughly for application in microbial fuel cells is the Geobacter sulfurreducens. This specie of Geobacter, which generates electricity by oxidizing compounds, showed generate a significant amount of energy due to multiple mechanisms of extracellular electron transfer through Pilis or c type cytochromes. Another specie of Geobacter that arouses great interest is the Geobacter metallireducens by being able to oxidize aromatic compounds and soluble reducing harmful metals to insoluble harmless. However, the increased power density of these devices is essential to be competitive with other renewable energy sources. This present work studied the best configuration aiming the absence of cathodic limitations to increasing power density of the cells. Measurements have shown that reduced anode size, location of the electrodes and replacement of oxygen by ferricyanide, improves the performance of the cells. Comparisons of power density between pure cultures of G. sulfurreducens and G. metalirreducens and a coculture of the two species were also made. This comparison showed that G. metallireducens can be used for bioremediation and also in a microbial fuel cell to produce electricity due the high power density produced. Direct relationships between the thickness of the biofilm and the power produced in the three cells have been notice. The specie G. metallireducens also showed to use glycerol as a carbon source, which may be an alternative for glycerol consumption.

Made available in DSpace on 2015-12-06T22:55:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Ministério da Educação, Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul (MEST) / Governo da província de Gyeonggi da Coreia do Sul / Instituto Coreano de Informação Científica e Tecnológica (KISTI) / Crescentes evidências mostram que a organização espacial da transcrição é um fator epigenético importante na regulação gênica em eucariotos. Em células de mamíferos, os genes são transcritos em estruturas nucleares discretas conhecidas como fábricas de transcrição, e genes com funções relacionadas e co-regulados compartilham as mesmas fábricas de transcrição. Plasmodium falciparum apresenta um padrão de expressão gênica bastante complexo durante o ciclo eritrocítico, contrastando paradoxalmente com o baixo número de putativos fatores de transcrição codificados pelo seu genoma. Por outro lado, mecanismos epigenéticos são importantes na regulação gênica neste parasita. Nesta tese, investigamos a organização da transcrição em P. falciparum visando determinar se a organização nuclear está relacionada com a expressão/regulação gênica ao longo do desenvolvimento do parasita. Com este objetivo, marcamos transcritos nascentes com BrUTP em formas eritrocíticas de P. falciparum. Assim como em mamíferos, a transcrição no parasita também está organizada em focos nucleoplásmicos discretos, chamados fábricas de transcrição. Análises automatizadas de imagens em 3D mostram que o número e a intensidade das fábricas de transcrição variam durante o ciclo eritrocítico, estando correlacionados com o número de genes expressos em cada estágio, mas não com o volume nuclear. O baixo número de fábricas indica que os genes ativos compartilham as fábricas enquanto estão sendo transcritos. Surpreendentemente, as fábricas são espacilamente redistribuídas durante o desenvolvimento de anéis para trofozoítas, com a periferia nuclear sendo a zona de transcrição favorita nos anéis, enquanto nos trofozoítas as fábricas estão igualmente distribuídas por todo o nucleoplasma. Também observamos que a transcrição por RNA polimerase I ocorre principalmente nas áreas centrais dos núcleos em trofozoítas, sugerindo que os componentes nucleolares podem ser dispersos devido à entrada na fase S. Assim como nos eucariotos superiores, as fábricas de transcrição em P. falciparum também se localizam em áreas nucleares com baixa densidade de cromatina. Análises de imunofluorescência combinando incorporação de BrUTP com marcadores nucleares mostram que as fábricas de transcrição formam um compartimento exclusivo, diferente do compartimento de silenciamento definido por PfSir2A ou do compartimento de cromatina ativa definido por H4ac ou H3K79me3. Para estudar a organização espacial da cromatina e entender como os genes co-regulados interagem com as fábricas de transcrição, decidimos realizar ensaios de hibridização fluorescente in situ (fluorescence in situ hybridization, FISH). Durante a realização de ensaios de FISH seguindo protocolos publicados, observamos uma grande variação na morfologia nuclear dos parasitas, o que nos moveu a otimizar esta técnica. Utilizando análises automatizadas de imagens, mostramos que os parasitas desidratados por secagem ao ar e fixados por curtos períodos de tempo à temperatura ambiente apresentam uma variação intra-populacional maior em relação à forma e ao volume nucleares após o ensaio de FISH, assim como valores de volume quase duas vezes maiores, do que núcleos de parasitas fixados em suspensão por longos períodos de tempo e em baixas temperaturas. Também observamos que a fixação em suspensão leva a uma melhor conservação da estrutura nuclear, e índices de colocalização mais altos para duas sondas de repetições adjacentes das extremidades cromossômicas, Rep20 e telômeros. Em resumo, nossos resultados mostram que o tipo de protocolo de fixação utilizado antes da realização do desenvolvimento de FISH é um fator crucial para a conservação apropriada da arquitetura nuclear. / Growing evidence points that transcription spatial organization is an important epigenetic factor for eukaryotes gene regulation. In mammalian cells, genes are transcribed in discrete nuclear structures known as transcription factories, and developmentally co-regulated, functionally related genes have been shown to share factories. Plasmodium falciparum shows a remarkably complex pattern of gene expression during the erythrocytic cycle, paradoxically contrasting with the low number of putative transcription factors encoded by its genome. However, epigenetic mechanisms are important for gene regulation in this parasite. In this thesis, we investigated transcription organization of P. falciparum in order to determine if nuclear architecture is related with developmentally regulated gene expression. To this aim, we have labeled nascent transcrips with BrUTP in P. falciparum erythrocytic forms. Transcription in organized in discrete nuceloplasmic foci, the transcription factories. Automated 3D analysis of confocal images shows the number and intensity of transcription factories change during the erythrocytic cycle, correlating with the number of genes expressed at each stage but not with the nuclear volume. The low number of factories indicates that active genes share factories while being transcribed. Unexpectedly, factories spatially redistribute from ring to trophozoites, being the nuclear periphery the preferential transcription zone in rings while in trophozoites factories are equally distributed throughout the nucleoplasm. We also observed that RNApolymerase I transcription occurs mostly at central nuclear areas in trophozoites, suggesting that nucleolar components may be dispersed upon S phase transition. Like in higher eukaryotes, in P. falciparum transcription factories occur on nuclear areas with low chromatin density. Immunofluorescence analysis of P. falciparum nuclear markers combined with BrUTP incorporation show that transcription factories are a novel and exclusive nuclear compartment, different from the silent compartment defined by PfSir2A or the active chromatin compartment defined by H4ac and H3K79me3. In order to study the spatial organization of chromatin, and how co-regulated, functionally related genes interact with transcription factories, we decided to perform fluorescence in situ hybridization (FISH). While performing FISH with published protocols, we observed great variation in the parasite nuclear morphology, prompting us to optimize this technique. Using automated image analysis, we show that parasites dehydrated by air-drying and fixed for short periods at room temperature present after FISH higher intra-population variation of nuclear shape and volume, as well as almost two-times higher relative volume values, than parasite nuclei fixed in suspension for long periods at low temperatures. We also observe that longer fixation in suspension leads to improved conservation of the nuclear structure, with chromosome end clusters preferentially locating at the nuclear periphery, and higher colocalization indexes for two adjacent chromosome end probes, Rep20 and telomere. Overall, our results show that the type of fixation protocol applied prior to FISH is crucial for the conservation of nuclear architecture. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Dissertação de Mestrado – DM apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Este trabalho descreve a preparação e caracterização de três novos polímeros fluorescentes a base de poliestirenos fotoativos de estado sólido, baseados em corantes monoméricos ESPIT de acriloilamida que foram obtidos por reação de polimerização via radicalar convencional. A emissão de fluorescência por transferência de próton intramolecular de estado excitado (ESIPT) possui propriedades fotoquímicas e fotofísicas únicas que as tornam atrativas do ponto de vista sintético e tecnológico. As estruturas químicas dos polímeros foram caracterizadas por eletroquímica, ressonância magnética (RMN) de 1H, espectroscopia de infravermelho (FTIR) e cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). As propriedades térmicas foram estudadas por termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), que indicaram polímeros estáveis termicamente e semelhantes ao poliestireno. UV-Vis e fluorescência em solução também foram aplicadas para caracterizar seu comportamento fotofísico. Os monômeros e polímeros presentes absorveram no comprimento de onda ultravioleta (UV) de aproximadamente 338 nm. A emissão com grande deslocamento de Stokes (40 nm) ocorreu em aproximadamente 478 nm, localizada na região azul-verde, com absortividade molar (ε = 1,1x10-4 L mol-1 cm-1) referente a transições do tipo π→π*. Os valores obtidos para o intervalo de banda eletroquímica foram: 3,02 eV (PM1), 2,66 eV (PM2) e 2,62 eV (PM3). Os novos polímeros fluorescentes a base de poliestirenos fotoativos (ESIPT) apresentam fluorescência (~ 540 nm), e se auto associaram em nanopartículas (NP) no tamanho 149, 111 e 170 nm, com morfologia vesicular, demonstrando que além de serem altamente fluorescentes no estado sólido, em filmes e em solução, podem atuar como nano sensores confirmando sua aplicação tecnológica.

Células de combustível microbianas despertaram interesse nos últimos anos devido à aplicação em tratamento de águas, biorremediação e geração de eletricidade. Um dos organismos que tem sido estudado a fundo para a aplicação em células de combustível microbianas é a Geobacter sulfurreducens. Esta espécie de Geobacter, que gera eletricidade pela oxidação de compostos, mostrou gerar uma quantidade significativa de energia devido a múltiplos mecanismos extracelulares de transferência de elétrons através de pilis ou citocromos do tipo C. Outra espécie de Geobacter que desperta grande interesse é a Geobacter metallireducens por ser capaz de oxidar compostos aromáticos e reduzir metais nocivos solúveis (até mesmo radioativos) à forma inofensiva insolúvel. Porém, o aumento na densidade de potência destes dispositivos é essencial para que sejam competitivos com outras fontes de energia renovável. Neste trabalho foi feito o estudo da melhor configuração visando a ausência de limitações catódicas para aumento da densidade de potência nas células, o que demostrou que medidas como diminuição do tamanho no ânodo, proximidade dos eletrodos e substituição do cátodo de oxigênio por ferricianeto melhoram a desempenho da célula. Também foram feitas comparações de densidade de potência em células de combustível microbianas de culturas puras de G. metalirreducens e G. sulfurreducens e uma cocultura das duas espécies. Essa comparação demonstrou que G. metallireducens além de poder ser utilizada para biorremediação apresenta uma densidade de potência elevada, podendo ser usada também como cultura pura em células de combustível microbianas, para a produção de eletricidade. Também se pode perceber uma relação direta entre a espessura do biofilme e a potência produzida nas três células. A espécie G. metallireducens demonstrou ainda ser útil na utilização de glicerol como fonte de carbono, podendo servir como espécie remediadora para este resíduo. / Microbial fuel cells aroused interest in recent years due to the application in water treatment, bioremediation and electricity generation. One of the microorganisms that has been studied thoroughly for application in microbial fuel cells is the Geobacter sulfurreducens. This specie of Geobacter, which generates electricity by oxidizing compounds, showed generate a significant amount of energy due to multiple mechanisms of extracellular electron transfer through Pilis or c type cytochromes. Another specie of Geobacter that arouses great interest is the Geobacter metallireducens by being able to oxidize aromatic compounds and soluble reducing harmful metals to insoluble harmless. However, the increased power density of these devices is essential to be competitive with other renewable energy sources. This present work studied the best configuration aiming the absence of cathodic limitations to increasing power density of the cells. Measurements have shown that reduced anode size, location of the electrodes and replacement of oxygen by ferricyanide, improves the performance of the cells. Comparisons of power density between pure cultures of G. sulfurreducens and G. metalirreducens and a coculture of the two species were also made. This comparison showed that G. metallireducens can be used for bioremediation and also in a microbial fuel cell to produce electricity due the high power density produced. Direct relationships between the thickness of the biofilm and the power produced in the three cells have been notice. The specie G. metallireducens also showed to use glycerol as a carbon source, which may be an alternative for glycerol consumption.

Células de combustível microbianas despertaram interesse nos últimos anos devido à aplicação em tratamento de águas, biorremediação e geração de eletricidade. Um dos organismos que tem sido estudado a fundo para a aplicação em células de combustível microbianas é a Geobacter sulfurreducens. Esta espécie de Geobacter, que gera eletricidade pela oxidação de compostos, mostrou gerar uma quantidade significativa de energia devido a múltiplos mecanismos extracelulares de transferência de elétrons através de pilis ou citocromos do tipo C. Outra espécie de Geobacter que desperta grande interesse é a Geobacter metallireducens por ser capaz de oxidar compostos aromáticos e reduzir metais nocivos solúveis (até mesmo radioativos) à forma inofensiva insolúvel. Porém, o aumento na densidade de potência destes dispositivos é essencial para que sejam competitivos com outras fontes de energia renovável. Neste trabalho foi feito o estudo da melhor configuração visando a ausência de limitações catódicas para aumento da densidade de potência nas células, o que demostrou que medidas como diminuição do tamanho no ânodo, proximidade dos eletrodos e substituição do cátodo de oxigênio por ferricianeto melhoram a desempenho da célula. Também foram feitas comparações de densidade de potência em células de combustível microbianas de culturas puras de G. metalirreducens e G. sulfurreducens e uma cocultura das duas espécies. Essa comparação demonstrou que G. metallireducens além de poder ser utilizada para biorremediação apresenta uma densidade de potência elevada, podendo ser usada também como cultura pura em células de combustível microbianas, para a produção de eletricidade. Também se pode perceber uma relação direta entre a espessura do biofilme e a potência produzida nas três células. A espécie G. metallireducens demonstrou ainda ser útil na utilização de glicerol como fonte de carbono, podendo servir como espécie remediadora para este resíduo. / Microbial fuel cells aroused interest in recent years due to the application in water treatment, bioremediation and electricity generation. One of the microorganisms that has been studied thoroughly for application in microbial fuel cells is the Geobacter sulfurreducens. This specie of Geobacter, which generates electricity by oxidizing compounds, showed generate a significant amount of energy due to multiple mechanisms of extracellular electron transfer through Pilis or c type cytochromes. Another specie of Geobacter that arouses great interest is the Geobacter metallireducens by being able to oxidize aromatic compounds and soluble reducing harmful metals to insoluble harmless. However, the increased power density of these devices is essential to be competitive with other renewable energy sources. This present work studied the best configuration aiming the absence of cathodic limitations to increasing power density of the cells. Measurements have shown that reduced anode size, location of the electrodes and replacement of oxygen by ferricyanide, improves the performance of the cells. Comparisons of power density between pure cultures of G. sulfurreducens and G. metalirreducens and a coculture of the two species were also made. This comparison showed that G. metallireducens can be used for bioremediation and also in a microbial fuel cell to produce electricity due the high power density produced. Direct relationships between the thickness of the biofilm and the power produced in the three cells have been notice. The specie G. metallireducens also showed to use glycerol as a carbon source, which may be an alternative for glycerol consumption.

Introduction : L'hybridation in situ en fluorescence (FISH) est souvent utilisée pour l'étude des populations microbiennes hétérogènes. Toutefois, cette méthode n'est pas adaptée pour détecter des bactéries sous forme de spores, vue leur grande résistance aux traitements de perméabilisation conventionnels. Cependant, les bactéries formant des spores ont un rôle écologique, économique et médical important. Le but de cette étude est de développer des protocoles de perméabilisation rapides afin de détecter des spores de Bacillus par FISH. Méthodes : Un protocole pour les spores de B. megaterium a été adapté et optimisé pour les modèles choisis (B. cereus, B. atrophaeus et B. megaterium). Des sondes universelles et spécifiques ont été utilisées lors de l'hybridation. L'effet du traitement de perméabilisation a été évalué à Laide de la microscopie électronique à transmission et à balayage. Par la suite, les protocoles ont été adaptés pour permettre l'entrée de grosses molécules (comme la streptavidine) afin de permettre l'utilisation de méthode d'amplification de signal. Résultats : Avec les protocoles développés, les spores de Bacillus ont été détectées avec des sondes par FISH. La microscopie électronique à balayage a permis d'observer les différences de surface entre les spores traitées et non traitées. Des spores de Bacillus ont été détectées avec les protocoles adaptés pour la streptavidine. Conclusion : Des protocoles efficaces ont été développés pour détecter rapidement des spores de Bacillus par FISH. En utilisant cette technique, il est possible de détecter des spores de Bacillus en moins d'une heure.

Orientador: Vera Lúcia Gil da Silva Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sgardioli_IlariaCristina_M.pdf: 3234786 bytes, checksum: cb2f0f67f9d7df7814742dbf6ed4fb44 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A Síndrome Velocardiofacial (SVCF), uma das formas do espectro da Síndrome de deleção 22q11.2, possui incidência de 1/4.000 a 1/6.000 nascimentos. Embora a microdeleção em 22q11.2 seja a principal causa da síndrome, cerca de 10 a 20% dos pacientes com características clínicas da SVCF não a apresentam. Em alguns indivíduos com características clinicas da SVCF e sem microdeleção em 22q11.2, foram encontradas outras aberrações cromossômicas e mutações no gene TBX1. Existem evidências em modelos animais que aventam a associação de alterações no gene FGF8 ao fenótipo da SVCF em humanos. No entanto, até o momento, o gene FGF8 ainda não havia sido estudado em pacientes com SVCF sem microdeleção. Os objetivos deste trabalho foram: 1 - investigar as causas genéticas em pacientes com suspeita clínica da SVCF por meio de cariótipo e triagem de microdeleções, utilizando a técnica de MLPA e FISH; 2 - verificar a presença de alterações nas seqüências codificantes dos genes TBX1 e FGF8 em pacientes sem deleção 22q11.2. Foram incluídos 109 indivíduos com suspeita clínica de SVCF avaliados clinicamente por médico geneticista e os métodos utilizados foram: cariótipo com bandas G; MLPA, FISH; seqüenciamento direto das regiões codificantes dos genes TBX1 e FGF8 e SNP-array. Dos 101 casos em que o exame de cariótipo foi realizado, quatro apresentaram aberrações cromossômicas não relacionadas à SVCF, sendo que em duas foi possível a confirmação dos resultados por SNP-array. Realizou-se MLPA de 106 casos, sendo que 29 foram positivos para a deleção. Dos casos negativos, selecionou-se 31 indivíduos após reavaliação clínico-dismorfológica com a hipótese clínica mantida e foi realizado seqüenciamento das regiões codificantes dos genes TBX1 e FGF8. No gene TBX1 foram encontradas variações normais na seqüência e no gene FGF8 não foram detectadas alterações, com exceção dos exons 1 e 2, em que não foi possível análise por problemas técnicos. O exame de cariótipo contribuiu na investigação inicial e permitiu concluir a investigação por outras técnicas. O MLPA se mostrou eficiente para a investigação diagnóstica da deleção 22q11.2, identificando, também, outras alterações; FISH confirmou 82,1% dos resultados obtidos por MLPA. Não foram identificadas alterações patogênicas nas regiões codificantes dos genes TBX1 e em 90% das regiões codificantes do gene FGF8 / Abstract: Velocardiofacial Syndrome (SVCF), one of the forms of the 22q11.2 Microdeletion Syndrome spectrum, has an incidence of 1/4.000 to 1/6.000 births. Although the 22q11.2 microdeletion is the main cause of the syndrome, approximately 10 to 20% of the patients with clinical features of SVCF don't present it. In a few individuals with SVCF clinical features and without 22q11.2 microdeletion other chromosomal aberrations and changes in TBX1 gene were found. There is evidence in animal models that suggests the associated changes in FGF8 gene in humans. However, the FGF8 gene had not been studied in patients with SVCF without microdeletion yet. The purpose of this work was: 1 - To investigate the genetic causes in patients with clinical suspicion of SVCF through the karyotype and microdeletion screening using MLPA and FISH techniques; 2 - To check the presence of changes in coding sequences of the TBX1 gene and FGF8 gene in patients without 22q11.2 deletion. 109 individuals with clinical suspicion of SVCF and clinically evaluated by a clinical geneticist were included, and the following methods were used: karyotype with GTG banding, MLPA, FISH, direct sequencing of coding regions of TBX1 and FGF8 gene and SNP-array. Four out of 102 cases in which the tests of karyotype were performed presented chromosomal aberrations not related to SVCF, two of them confirmed by SNP-array. The MLPA of 106 cases was performed, 29 of them positive to deletion. 31 individuals were selected among negative cases, after clinical reevaluation based on the same clinical hypothesis maintained, and direct sequencing of coding regions of TBX1 and FGF8 gene were performed. Normal variations in sequence were found in TBX1 gene and alterations were not detected in FGF8 gene except for 1 and 2 exons because of technical problems. The karyotype test contributed in the first investigation and permitted us to conclude the investigation by means of other techniques. The MLPA proved to be effective for the diagnostic investigation of 22q11.2 deletion, identifying other alterations as well; FISH confirmed 82,1% results obtained by MLPA. Pathogenic alterations in coding regions of TBX1 gene and in 90% of the coding regions of FGF8 gene were not identified / Mestrado / Ciencias Biomedicas / Mestre em Ciências Médicas