No tecido muscular esquelético, a interface entre o sarcolema e a matriz extracelular é constituída por proteínas especializadas responsáveis pela transmissão de força transversal e longitudinal à miofibra. As adaptações do músculo esquelético às forças fisiológicas e patológicas, como a imobilização segmentar e exercícios de reabilitação, podem contribuir para a percepção celular dos sinais mecânicos e, consequentemente, induzir modificações na flexibilidade e na força muscular. Este estudo investigou as respostas teciduais do músculo sóleo de ratas submetido ao estresse longitudinal induzido pela associação do treinamento do tipo alongamento passivo com a livre movimentação pós-imobilização dos membros posteriores direitos. O membro posterior direito das ratas foi imobilizado por 10 dias em flexão plantar, a fim de manter o músculo sóleo em posição de encurtamento. Após a imobilização, os animais passaram por um período de alongamento passivo manual intermitente. Antes da imobilização e durante o período de alongamento e de livre movimentação, foi realizada análise funcional da marcha dos animais. Noventa e seis ratas Wistar adultas foram divididas em 8 grupos: Imobilizado (I); Imobilizado e alongado por 1 dia (IAL(1)); Imobilizado e alongado por 3 dias (IAL(3)); Imobilizado e alongado por 10 dias (IAL(10)); Imobilizado e livre por 1 dia (IL(1)); Imobilizado e livre por 3 dias (IL(3)); Imobilizado e livre por 10 dias (IL(10)); Controle do Imobilizado (C(Imob)). Após os procedimentos experimentais, o músculo sóleo foi removido e congelado, para o processamento de reação de coloração Hematoxilina-Eosina; imunoistoquímica para fibronectina, colágenos tipos I e III; imunofluorescência de laminina, distrofina e macrófagos; western blot de laminina e distrofina. Análises qualitativa e quantitativa em Microscópio de Luz e sistema de análise de imagens foram realizadas. As variáveis foram avaliadas inter- e intra-grupos pelo Modelo de Regressão Linear com Efeitos Mistos. Após a imobilização, os animais apresentaram perda de peso corporal e alterações no tamanho e formato das fibras. Ainda, a hipocinesia modificou as variáveis funcionais da marcha, reduziu a amplitude de movimento (ADM) de dorsiflexão, aumentou a relação fibras com fibronectina intracelular/número total de fibras (rFFI/NTF), a expressão de distrofina, de laminina e dos colágenos tipos I e III. Após três dias de remobilização, as alterações morfológicas estavam exacerbadas: intensa celularidade, núcleos centralizados, corpos de inclusão, necrose. Estes achados foram mais intensos no IAL(3). Os grupos IAL(3) e IL(3) também apresentaram comprometimento funcional, restrição de ADM, aumento da rFFI/NTF e da expressão do colágeno tipo III. Outros achados observados nestes grupos foram aumento da quantidade de macrófagos no tecido e de distrofina. As anormalidades relativas aos parâmetros da marcha e as alterações morfológicas geradas pela imobilização mostraram melhora no grupo IAL(10). A remobilização associada ao alongamento durante dez dias mostrou significativa efetividade na reversão das anormalidades musculoesqueléticas induzidas pelo desuso, especialmente nas variáveis funcionais. / The interface between sarcolemma and extracellular matrix in skeletal muscle tissue is constituted by specialized proteins that are responsible for the transversal and longitudinal forces transmission to the myofiber. Skeletal muscle adaptations to physiological and pathological forces, such as segmental immobilization and rehabilitation exercises, may contribute to cellular perception of mechanical signals and consequently induce alterations related to flexibility and muscular force. This study investigated the tissue responses of the soleus muscle in female rats caused by longitudinal stress induced by the association of passive stretching training with the free movement after immobilization of the right hind limb. The right hind limbs of female rats were immobilized during 10 days in a plantar flexion in order to keep the soleus muscle in a shortened position. After the immobilization, the animals were submitted to intermittent passive manual stretching. The animals gait was functionally analyzed before immobilization and during the period of stretching or free movement. Ninety-six adult female Wistar rats were divided into 8 groups: Immobilized (I); Immobilized and stretched for 1 day (IS(1)); Immobilized and stretched for 3 days (IS(3)); Immobilized and stretched for 10 days (IS(10)); Immobilized and free for 1 day (IF(1)); Immobilized and free for 3 days (IF(3)); Immobilized and free for 10 days (IF(10)); Immobilized control (C(Immob)). After the experimental period, the soleus muscle was removed, frozen and further processed by Hematoxylin-eosin stain; immunohistochemistry reactions for fibronectin, types I and III collagen; imunofluorescence of laminin, dystrophin and macrophages; western blot of dystrophin and laminin. Qualitative and quantitative results were obtained using a Light Microscope and a system of image analysis. The between- and within-group data were analyzed using Mixed-Effects Linear Models. After the immobilization, the animals presented loss of body weight and alterations in size and shape of the fibers. Furthermore, the hypokinesia changed the functional variables of gait, reduced the dorsiflexion range of motion (ROM), increased the intracellular fibronectin/total number of fibers ratio (FIF/TNFr), the expression of dystrophin, of laminin and of the types I and III collagen. After three days of remobilization, the morphological changes were exacerbated: intense cellularity, nuclear centralization, inclusion bodies and necrosis. These findings showed increased in the IS(3). The groups IS(3) and IF(3) also showed functional impairment, ROM restriction, increased FIF/TNFr and immunoreactivity of the type III collagen. Others findings observed in these groups were increase of the amount of macrophages in the tissue and of dystrophin. The abnormalities related to gait parameters and the morphological changes induced by immobilization were improved in the IS(10) group. The remobilization using stretching for ten days showed significant effectiveness and reverted the skeletal muscle abnormalities induced by disuse, especially concerning the functional variables.

Orientador: Wilson de Figueiredo Jardim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T02:49:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_CarolinaFerreira_M.pdf: 3163293 bytes, checksum: 169b47e5a4d52ba3e29d4ad8c88bec54 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de fotocatalisadores suportados tem sido a estratégia preferencial em fotocatálise heterogênea, uma vez que a separação do material fotoativo do meio reacional é difícil e dispendiosa. A quitosana é um biopolímero de disponibilidade ilimitada, fonte renovável, é biodegradável e possui alto poder de adsorção. Esferas de quitosana impregnadas com TiO2 P-25 foram obtidas pela técnica de coagulação, onde uma mistura de quitosana e TiO2 P-25 é dissolvida em meio ácido e gotejada sobre um banho alcalino formando as esferas. Depois de lavadas e secas estas foram caracterizadas quanto à sua morfologia, resistência à solução ácida e à fotodegradação, área superficial, DRX, refletância de radiação UV/Vis e absorção de radiação IV. A atividade fotocatalítica das esferas foi avaliada utilizando solução de ácido salicílico 50 mg L. Placas de Petri contendo 0,5 g de esferas com relação quitosana: TiO2 P-25 na proporção de 1:10 (m/m) e 25 mL de solução de AS foram iluminadas por radiação UV e em intervalos de 8 horas alcançou-se mineralização de 40%, determinado por medidas de COT e emissão de fluorescência. As esferas foram reutilizadas em mais dois ciclos de ensaios de fotodegradação sem que passassem por qualquer processo de limpeza e sem perderem sua atividade fotocatalítica. / Abstract: The use of supported photocatalysts has been the preferred strategy for heterogeneous photocatalysis, since the separation of photoactive material from the reactional mean is difficult and expensive. Chitosan is a biopolymer of unlimited availability; it is a renewable source, biodegradable and has a high adsorption power. Chitosan beads impregnated with TiO2 P-25 were obtained by the coagulation technique, where a mixture of chitosan and TiO2 P-25 is dissolved in an acidic mean and dripped onto an alkaline bath, forming the spheres. Once washed and dried, they were characterized as to their morphology and resistance to acid solutions and photodegradation, as well as to their surface area, XRD, UV/Vis radiation reflectance and IR radiation absorption. The photocatalytic activity of the spheres was evaluated using salicylic acid solution 50 mg L. Petri dishes containing 0.5 g of beads with chitosan proportion: TiO2 P-25 at a ratio of 1:10 (w/w) and 25 mL of SA solution were illuminated by UV radiation and within 8-hour intervals a mineralization of 40% was reached, as determined by TOC measures and fluorescence emission. The beads were reused in two other test cycles of photodegradation without undergoing any cleaning process and without losing its photocatalytic activity. / Mestrado / Quimica Analitica / Mestra em Química

Introdução: A imobilização prolongada no leito pode desencadear alterações em diferentes sistemas do corpo e na capacidade funcional. Durante a internação hospitalar, o repouso acontece com frequência e alterações na funcionalidade instaladas neste período podem perdurar mesmo após a alta. Este ambiente pode induzir o paciente à inatividade física o que pode afetar principalmente a força muscular. Objetivos: Avaliar o impacto da internação hospitalar na capacidade funcional e força muscular de pacientes hospitalizados e identificar possíveis preditores de ocorrência de eventos pós alta. Métodos: Trata-se de um estudo coorte prospectivo que inclui 250 pacientes internados em enfermarias do Instituto Central do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Foram incluídos pacientes de ambos os gêneros, com idade >=50 anos. Foram excluídos pacientes com déficits cognitivos, dellírium, aqueles que não conseguiram realizar os testes propostos e/ou apresentarem > 48 horas de admissão na enfermaria. Dados clínicos e sociodemográficos foram avaliados a partir da análise dos prontuários. A força de preensão palmar (FPP) foi avaliada pelo dinamomêtro palmar e a capacidade funcional (CF) avaliada pelo índice de Barthel. Para verificar a ocorrência de quedas e re-internações, foi realizado um acompanhamento por telefone de 1, 3 e 6 meses pós-alta. Análise estatística: As variáveis numéricas foram representadas em mediana e intervalo interquartil (5% a 95%) e média e desvio padrão (DP). As variáveis categóricas foram descritas em valores absolutos e porcentagem. A comparação entre os sujeitos adultos e idosos no momento da admissão, foi realizada através do teste de Mann-Whitney Rank Sum Test e teste de Qui-Quadrado. A comparação entre as pontuações da admissão e alta hospitalar da FPP e CF foi realizada através do teste t de Student e Wilcoxon Signed Rank Test. Um modelo de Regressão Logística Múltipla foi utilizado para identificar possíveis preditores de perda de FPP durante a hospitalização e a ocorrência de quedas e re-internação no acompanhamento pós-alta. Resultados: A CF avaliada pelo Índice de Barthel não sofreu alterações (p=0,83), no entanto, foi verificada uma redução significativa de FPP durante o período de hospitalização (p=0,03), sendo a FPP no momento admissão o principal preditor de perda de força. A ocorrência de quedas e re-internações aumentam progressivamente com o acompanhamento pós-alta, sendo os principais preditores de ocorrência de quedas o auto-relato de queda prévia e a idade e, para re-internação o tempo de hospitalização. Conclusão: A hospitalização pode gerar perda de força de preensão palmar, no entanto, a capacidade funcional avaliada pelo Indice de Barthel não se altera. A ocorrência de queda e re-internação aumentam com o período de acompanhamento pós-alta e foi possível identificar preditores para a ocorrência destes eventos / Introduction: Prolonged bed rest can trigger changes in different body systems and functional capacity. During hospitalization, the rest happens frequently and changes in functionality installed in this period can last even after hospital discharge. This environment can induce the patient to physical inactivity which can affect the musculoskeletal system, especially the muscular strength. Objectives: Evaluated the impact of hospitalization on functional capacity and muscle strength of hospitalized patients. Methods: This was a prospective cohort study including 250 patients in wards of the Hospital Central Institute of the Faculty of Medicine, University of São Paulo. They included patients of both genders, aged >= 50 years. Patients with cognitive deficits, dellírium, those who cannot perform the tests proposed and / or submit > 48 hours of admission to the ward. Clinical and sociodemographic data were evaluated from the analysis of medical records. The hand grip strength (HGS) was evaluated by the hand dynamometer and the functional capacity (FC) evaluated by the Barthel Index. To verify the occurrence of falls and re-hospitalizations, a telephone follow-up of 1, 3 and 6 months post-discharge was performed. Statistical analysis: Numerical variables were represented in median and interquartile range (5% to 95%) and mean and standard deviation (SD). Categorical variables were described in absolute values and percentage. The comparison between adult and elderly subjects at admission was performed using the Mann-Whitney Rank Sum Test and Chi-Square test. The comparison between admission and discharge scores of FPP and CF was performed using Student\'s t-test and Wilcoxon Signed Rank Test. A Multiple Logistic Regression model was used to identify possible predictors of FPP loss during hospitalization and the occurrence of falls and re-admission at post-discharge follow-up. Results: The FC assessed by the Barthel Index did not change (p = 0.83); however, there was a significant reduction in FPP during the hospitalization period (p = 0.03). The occurrence of falls and re-hospitalizations increase progressively with post-discharge follow-up, the main predictors of occurrence of falls being the self-reported prior fall and the age, and for re-hospitalization, hospitalization time (p < 0,001). Conclusion: Hospitalization may lead to loss of hand grip strength, however, the functional capacity assessed by the Barthel Index does not change. The occurrence of fall and re-hospitalization increased with the post-discharge period and it was possible to identify predictors for the occurrence of these events

Desenvolvemos um instrumento capaz de provocar uma lesão muscular aguda por mecanismo de impacto, no músculo gastrocnêmio de ratas, através de um trauma direto e não-invasivo. Após a produção da lesão experimental avaliamos os efeitos do ultra-som terapêutico (UST), adicionado ou não à imobilização gessada, como forma de tratamento imediato à lesão muscular pela análise das propriedades mecânicas deste músculo. Foram utilizadas 68 ratas da raça Wistar, sendo divididas em 7 grupos experimentais da seguinte forma: Grupo 1 – Controle intacto; Grupo 2 – Sem tratamento efetivo, Grupo 3 – Imobilização gessada por 24 horas; Grupo 4 – Imobilização gessada por 72 horas; Grupo 5 – Estimulação com UST sem presença de imobilização; Grupo 6 – Imobilização gessada por 24 horas associada à estimulação com UST; Grupo 7 – Imobilização gessada por 72 horas associada à estimulação com UST tratadas durante 6 dias consecutivos com UST, durante 5 minutos diários. Avaliamos as propriedades mecânicas obtidas através de ensaios mecânicos de tração longitudinal e os resultados foram analisados estatisticamente. O estudo evidenciou que a propriedade de alongamento no limite de proporcionalidade não foi um bom parâmetro de correlação para avaliar a efetividade dos tratamentos empregados junto ao processo de reparação muscular. A utilização isolada do UST como técnica de tratamento apresentou melhores resultados em relação às propriedades mecânicas de carga no limite de proporcionalidade, rigidez, resiliência, carga e alongamento máximo. No entanto, a utilização da imobilização gessada por 72 horas associada ou não a estimulação ultra-sônica foi capaz de proporcionar melhorias somente em relação ao alongamento máximo. Sugere-se ainda, que a utilização da imobilização gessada por períodos de 24 horas associada ou não ao uso do UST não foi capaz de apresentar resultados benéficos para as propriedades mecânicas avaliadas / We developed an instrument capable to provoke a muscular injury acute for impact mechanism, in the muscle gastrocnemius of female rats, through a direct and non-invasive. After the production of experimental injury we evaluate the effects of the therapeutic ultrasound (UST), added or not to the cast immobilization, as form of immediate treatment to the muscular injury, for the analysis of the mechanical properties of this muscle. Sixty eight female Wistar rats were used and being divided in seven experimental groups: Group 1 – Intact Control; Group 2 – Without treatment; Group 3 -Immobilization in spica cast for 24 hours; Group 4 - Immobilization in spica cast for 72 hours; Group 5 – Stimulation with UST without immobilization presence; Group 6 - Immobilization in spica cast for 24 hours associated to the stimulation with UST and Group 7 - Immobilization in spica cast for 72 hours associated to the stimulation with UST, treated during six consecutive days with UST, for five minutes daily. We evaluted properties we carry through assays of logitudinal traction in the universal machine of assays and the gotten results had been analyzed statical test. The study it evidenced that the property of proportional limit strength in the was not a good parameter of correlation to evaluate the effectiveness of the employed treatments together to the process of muscular repairing. The isolated use of the UST as treatment technique presented better resulted in relation to the mechanical load properties in the proportional limits, stiffness, resilience, load and strength maximum. However, the use of the spica cast for periods of 72 hours associated or not ultrasound stimulation was not capable to only provide improvements in relation to the maximum strength. One still suggests, that the use of the spica cast in the immobilization for 24 hours periods associate or not to the use of the UST was not capable to present resulted beneficial for the evaluated mechanical properties

Melanina é um polímero constituído por uma grande heterogeneidade de monômeros tendo como característica comum a presença de grupos indóis. Por outro lado, a eumelanina produzida pela oxidação enzimática da tirosina é um polímero mais simples constituído principalmente de monômeros 5,6-dihidroxindol (DHI) e de indol-5,6-quinona (IQ). Tirosinase é a enzima chave na produção de melanina, sendo que a sua atividade cinética é medida em função da formação do intermediário dopacroma. Nanopartículas (NPs) de sílica são partículas nanométricas compostas de oxido de silício e são obtidas pelo processo sol-gel desenvolvido por Stöber de hidrólise e condensação de tetraetilortosilicato (TEOS), usando etanol como solvente em meio alcalino. As NPs foram funcionalizadas com 3-Aminopropiltrietoxissilano (ATPES) e depois com glutaraldeído. Este último permitiu a imobilização da tirosinase na superfície da sílica. Caracterizamos as NPs antes e após a reação da enzima, a atividade catalítica da enzima ligada à NP e o mecanismos de formação de melanina na superfície da sílica. As NPs foram caracterizadas por espectrofotometria de absorção e de reflectância, termogravimetria e microscopia eletrônica. A síntese da NP de sílica retornou partículas esféricas com 55nm de diâmetro e a funcionalização da partícula mostrou modificar eficientemente a sua superfície. A imobilização da tirosinase por ligação covalente foi de 99,5% contra 0,5% da adsorção física. A atividade da tirosinase foi caracterizada pela formação de dopacroma. O Km da enzima imobilizada não sofreu alteração em comparação com a tirosinase livre, mas a eficiência catalítica - que considera a eficiência recuperada - foi de apenas 1/3 para a enzima ligada covalentemente, significando que 2/3 das enzimas ligadas não estão ativas. Obtivemos NPs revestidas com melanina a partir de oxidação de tirosina solubilizada em duas preparações: NP com tirosinase ligada covalentemente na superfície e NP funcionalizada com glutaraldeido dispersa em solução de DHI e IQ. O revestimento de melanina foi na forma de um filme fino com espessura ~1,9nm, conferindo perfil de absorção luminosa equivalente ao da própria melanina. Mostramos que o mecanismo de polimerização passa pela oxidação da tirosina pela tirosinase, que gera intermediários oxidados (principalmente DHI e IQ) que vão para solução (mesmo quando a tirosinase está ligada covalentemente na sílica). Estes intermediários ligam-se ao glutaraldeido e a superfície da sílica passa a funcionar como ambiente de polimerização da melanina. / Melanin is a polymer consisting of a large heterogeneity of monomers having as a common feature the presence of indole groups. Contrarily, eumelanin produced by enzymatic oxidation of tyrosine is a simpler polymer consisting mainly of 5,6-dihidroxindol (DHI) and indole-5,6-quinone (IQ) monomers. Tyrosinase is the key enzyme in melanin production, and its kinetic activity is measured by the formation of the intermediate dopacroma. Nanoparticles (NPs) are made of silica nanoparticles of silicon oxide and are obtained by sol-gel method developed by Stöber of hydrolysis and condensation of tetraethylorthosilicate (TEOS), using ethanol as solvent in an alkaline medium. NPs were functionalized with 3-Aminopropyltriethoxysilane (ATPES) and then with glutaraldehyde. The latter allows the immobilization of tyrosinase on the silica surface. We characterized NPs before and after the reaction of the enzyme, the catalytic activity of the enzyme bound to the NP and melanin-forming mechanisms on the silica surface. NPs were characterized by absorption spectrophotometry and reflectance, electron microscopy and thermogravimetric analysis. The synthesis of silica NP returned spherical particles of 55nm diameter and particle functionalization showed efficiently modify its surface. The immobilization of tyrosinase by covalent bond was 99.5% versus 0.5% by physical adsorption. The activity of tyrosinase was characterized by the formation of dopacroma. The Km of the immobilized enzyme did not change compared to the free tyrosinase, but the catalytic efficiency - considering the recovered efficiently - was only 1/3 for the enzyme covalently bound, meaning that 2/3 of the enzymes are not connected active. We obtained melanin coated NPs from tyrosine oxidation in two preparations: NP with covalently bound tyrosinase in the NP surface and NP functionalized with glutaraldehyde dispersed in DHI and IQ solution. The melanin coating was in the form of a thin film with the thickness of ~ 1,9 nm, giving light absorption profile equivalent to that of melanin itself. We showed that the polymerization mechanism involves the oxidation of tyrosine by tyrosinase, which generates oxidized intermediates (especially DHI and lQ) that go into solution (even when tyrosinase is covalently bound to the silica). These intermediates bind the glutaraldehyde and the surface of the silica begins to function as an environment for melanin polymerization.

As endo-1,4-?-xilanases (EC 3.2.1.8) formam o maior grupo de enzimas hidrolíticas envolvido na degradação da xilana, visto que catalisam a hidrólise aleatória de ligações glicosídicas do tipo ?-1,4 no interior da sua cadeia principal, produzindo xilooligossacarídeos de diferentes tamanhos. Na natureza, essas enzimas estão intimamente relacionadas ao fornecimento de energia para o desenvolvimento dos organismos que as produzem. Em geral, as xilanases são isoladas preferencialmente de bactérias e fungos, e têm demonstrado grande potencial na produção de pães, ração animal, alimentos, bebidas, xilitol e bioetanol. O presente trabalho propôs o isolamento de uma nova endo-1,4-?-xilanase por meio de técnicas de produção e purificação acessíveis que pudessem viabilizar economicamente a integração desse biocatalisador aos processos industriais. O fungo Aspergillus tamarii Kita, oriundo de uma amostra de solo da Mata Atlântica, mostrou-se um bom produtor de xilanases em meio de cultura Adams suplementado com bagaço de cevada, um subproduto das indústrias cervejeiras. Após a otimização do processo de fermentação submersa, o extrato enzimático exibiu duas xilanases em gel de atividade para proteínas nativas, identificadas por espectrometria de massas como glicosil hidrolases pertencentes às famílias 10 e 11. A sacarificação enzimática de três resíduos agroindustriais, com base em um delineamento experimental de misturas, demonstrou que a combinação ternária desses componentes, em iguais proporções, possui considerável relevância para a produção de açúcares fermentáveis, tais como glicose e xilose. Em ensaios de imobilização, a xilanase GH11 foi satisfatoriamente estabilizada em matrizes de caráter iônico e covalente. A imobilização por ligação covalente multipontual em glioxil-agarose elevou a temperatura ótima de atividade de 60 para 65 °C e ofertou um considerável ganho de termoestabilidade ao derivado, que apresentou meia vida de 60 minutos a 80 °C. Além disso, a estabilização da enzima nesse suporte permitiu a produção dos seguintes xilooligossacarídeos: xilobiose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose. A purificação da xilanase GH11 foi realizada por meio de uma única etapa cromatográfica de troca catiônica, com rendimento final de 36,72% e um fator de purificação de 7,43 vezes. A massa molecular da enzima foi estimada em 19,5 kDa. Ademais, a sua estrutura tridimensional foi predita por modelagem comparativa, exibindo como modelo final uma arquitetura do tipo ?-jelly roll, comum às xilanases da família 11. Em ensaios de caracterização, a xilanase apresentou melhor atividade em pH 5,5 e manteve atividade residual superior a 80% na faixa de pH compreendida entre 4,0 e 9,0, durante 24 horas. Em relação à temperatura, a sua atividade ótima foi observada a 60 °C, contudo, a sua termoestabilidade foi mais expressiva a 50 °C, retendo cerca de 70% da sua atividade inicial por 480 minutos. Para a xilana beechwood, os valores de velocidade máxima e constante de dissociação aparente foram iguais a 1.330,20 µmol/min/mg e 8,13 mg/mL, respectivamente. Na concentração de 5 mM, os metais pesados Co2+, Hg+, Pb2+ e Zn2+ apresentaram um ponderável efeito de inibição sobre a xilanase GH11, enquanto que os íons Ba2+ e Ni2+, assim como os compostos ?-mercaptoetanol e DTT, exibiram um aumento superior a 20% em sua atividade. Por fim, a análise em tempo real da atividade xilanásica revelou que o substrato xilopentaose corresponde ao menor xilooligossacarídeo capaz de ser eficientemente hidrolisado. Sendo assim, a nova endo-xilanase GH11 isolada do fungo A. tamarii Kita exibe uma série de propriedades físico-químicas favoráveis a sua aplicabilidade em escala industrial. / The endo-1,4-?-xylanases (EC 3.2.1.8) form the largest group of hydrolytic enzymes involved in the degradation of xylan, since they catalyze the random hydrolysis of ?-1,4 glycosidic bonds within the main chain of this polysaccharide, producing xylooligosaccharides of different sizes. In nature, these enzymes are closely related to supplying energy for the development of the organisms that produce them. In general, xylanases are preferentially isolated from bacteria and fungi, which show great potential in industries as brewing, animal feed, food, beverage, xylitol and bioethanol. The present work proposed the isolation of a new endo-1,4-?-xylanase by available techniques of production and purification that can economically make feasible the integration of this biocatalyst to industrial processes. The fungus Aspergillus tamarii Kita, obtained from a soil sample of the Atlantic Forest, showed to be a good xylanase producer in Adams culture medium supplemented with barley bagasse, a byproduct of breweries. After the optimization of the submerged fermentation process, the crude enzymatic extract exhibited two xylanases in activity gel for native proteins, identified by mass spectrometry as glycosyl hydrolases belonging to families 10 and 11. The enzymatic saccharification of three agroindustrial residues, based on an experimental mixture design, showed that the ternary combination of these components, in equal proportions, has considerable relevance for the production of fermentable sugars, such as glucose and xylose. The xylanase GH11 was satisfactorily stabilized on matrices of ionic and covalent character in immobilization assays. Covalent multipoint immobilization on glyoxyl agarose raised its optimum temperature of activity from 60 to 65 °C and offered a considerable gain in thermostability to the derivative, which presented a half-life of 60 minutes at 80 °C. In addition, enzyme stabilization on this support allowed the production of the following xylooligosaccharides: xylobiose, xylotriose, xylotetraose and xylopentaose. Xylanase GH11 purification was carried out by means of a single cation exchange chromatographic step, with final yield of 36.72% and purification factor of 7.43 times. The molecular mass of this xylanase was estimated as 19.5 kDa. Moreover, its three-dimensional structure was predicted by comparative modeling, exhibiting a ?-jelly roll type folding as a final model, common to xylanases of family 11. In characterization tests, xylanase presented better activity at pH 5.5 and was considerably stable in the pH range of 4.0 to 9.0. Regarding temperature, its optimum activity was observed at 60 °C, however, its thermostability was more expressive at 50 °C, retaining about 70% of its initial activity for 480 minutes. In the presence of beechwood xylan, the values of maximum velocity and the constant of apparent dissociation were 1,330.20 µmol/min/mg and 8.13 mg/mL, respectively. At concentrations of 5 mM, the heavy metals Co2+, Hg+, Pb2+ and Zn2+showed an inhibition effect on the xylanase, whereas Ba2+ and Ni2+ ions, as well as ?-mercaptoethanol and DTT, exhibited an increase of more than 20% in their activity. Finally, the real-time analysis of xylanase activity revealed that the xylopentose substrate corresponds to the lowest xylooligosaccharide capable of being hydrolyzed. Thus, the new endo-xylanase GH11 isolated from the fungus A. tamarii Kita exhibits a series of physicochemical properties favorable to its applicability on an industrial scale.

O efeito da imobilização no ligamento cruzado anterior, através de atadura gessada por um período de 6 semanas, foi estudado em ratos machos, adultos da raça Wistar. Para esta análise foram desenvolvidos dispositivos que permitiram a fixação do espécime à Máquina de Ensaio Universal e a realização de ensaio mecânico de tração. Através desta metodologia a tração foi aplicada na interlinha articular, somente na junção osso-ligamento-osso. Os dados obtidos foram analisados, quanto à carga máxima, deformação máxima, e energia absorvida pelo ligamento até o momento da ruptura. Nos resultados obtidos não foi observado diferença estatisticamente significativa na resistência do ligamento cruzado anterior, do membro imobilizado em relação ao membro não imobilizado, o que nos indica que provavelmente um período de 6 semanas de imobilização o qual permite pequeno grau de movimento como é o caso da imobilização gessada, não foram suficientes para produzir alterações na resistência ligamentar. / The effects of immobilization through plaster cast for 6 weeks on the mechanical properties of the anterior cruciate ligament (ACL) of Wistar adult mate rats were analysed. Special grips for retaining the specimens during traction tests in a universal test machine were developed. In this way, traction forces could be applied directly to bone-ligament-bone complex. Maximal load, maximal deformation, stiffness and absorbed energy up to the rupture point were considered, compared to the contralateral (normal) ACL. No significant difference could be demonstrated leading us to the conclusion that, at least for the considered lenght of time of immobilization (6 weeks), no important changing in the mechanical properties of the LCA occurred. This contradictory result compared to others in the literature was imputed to the different methodology here employed, where the forces could be applied directly to bone-ligament-bone complex, instead of the femur, anterior cruciate ligament and part of tibia. In addition, the relativily short period by immobilization and the movement permited by the slack immobilization could also be responsabilite for the results.

O xilitol vem se destacando nas áreas alimentícia, odontológica, farmacêutica e médica, além de apresentar significativo potencial de aplicação em outros segmentos industriais (têxteis e químicos). Os benefícios do xilitol abriram as portas para novas áreas de venda além de crescimento no setor de póliols e adoçantes no mercado mundial. O presente trabalho teve como objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma tecnologia tecnicamente e economicamente viável para a obtenção de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana-de-açúcar, utilizando biorreator de leito fluidizado com células da levedura Candida guilliermondii FTI 20037 imobilizadas em suporte natural de alginato de cálcio. Para avaliar a viabilidade técnica deste processo biotecnológico, foram realizados fermentações em bateladas simples conforme um planejamento fatorial 23 com três pontos centrais. Em seguida, foi avaliada a influência das variáveis, fluxo de fluidização, fator de concentração do hidrolisado e vazão do ar no fator de rendimento (Yp/s) e na produtividade volumétrica (Qp). Segundo os resultados obtidos, observou-se que apenas o aumento no fluxo de fluidização exerceu uma influência positiva no fator de rendimento e na produtividade do processo. Tal fato é devido a uma melhor transferência de oxigênio do meio para o interior do suporte de imobilização, resultando em maior consumo de xilose e produção de xilitol. O processo biotecnológico utilizado neste trabalho resultou em, uma concentração final de xilitol de 34 g/L a partir de uma concentração inicial de xilose de 49 g/L, um fator de rendimento (Yp/s) de 0,7 g/g (equivalente a 76 % de eficiência de bioconversão) e uma produtividade volumétrica (Qp) de 0,44 g/L.h, após 72h de fermentação. Foram realizados também fermentações em bateladas repetidas com reciclo das células imobilizado, nas condições de fermentação otimizadas e indicadas pela análise estatística realizada. Verificou-se que, o fator de rendimento (Yp/s) e a produtividade volumétrica (Qp) do processo apresentaram pequenas variações ao longo das 6 bateladas repetidas (B1-B6), com uma produção final média de 31,5 g/L de xilitol. Entretanto, a partir da batelada B7 observou-se, uma diminuição de 44 % na concentração final do xilitol produzido (17 g/L) e de 28% no número final de células viáveis imobilizadas (3,4 x1010 mL/cel.) em comparação com as bateladas B1-B6 (valor médio de 4,7x1010 mL/cel.), após 72 h de fermentação. Esta redução no crescimento das células imobilizadas pode ser explicada pela possível difusão e acúmulo de materiais insolúvel proveniente do hidrolisado, ao longo das 7 bateladas remetidas, para o interior do suporte de imobilização propiciando assim limitações na transferência de xilose no meio de fermentação para o interior das células encapsuladas. Com o objetivo de avaliar o custo de produção de xilitol, foi realizado um estudo técnico-econômico para a produção de xarope de xilitol de 80% de pureza, utilizando hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana em uma planta piloto com capacidade de processar 1 tonelada de bagaço. Segundo os resultados obtidos deste estudo, observou-se que este processo biotecnológico para a produção de xilitol mostrou-se economicamente viável com um payback de 24 meses e uma TIR (Taxa interna de retorno) de 51,7%, sendo o preço estimado para a venda do xarope de xilitol no mercado de R$ 211,60. Visando reduzir o custo de venda deste xarope e aumentar a competitividade do xilitol em relação a outros póliols encontrados no mercado, foram sugeridas modificações em algumas etapas do processo realizado neste trabalho (aumento na eficiência da hidrólise para 80% e a utilização de resinas de troca iônica no tratamento do hidrolisado hemicelulósico). O processo modificado resultou em uma redução no preço de venda do xarope de xilitol, sendo este valor estimado a R$ 113,10, correspondendo a apenas 28 % do preço de venda do xilitol cristalizado no mercado interno (R$ 402,50). O processo biotecnológico para a produção de xilitol mostrou-se economicamente promissor para uma futura implantação em nível industrial. / Xylitol is being distinguished for its application in the industries of food, odontology and pharmacy; furthermore, it presents a potential use in other industrial segments (textiles and chemicals). The different benefits of xylitol will open doors for new selling areas which will lead to its growth in the international market of polyols and alternative sweeteners. The present work had as an objective the contribution in the development of a technically and economically viable technology for the production of xylitol starting from the hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse, using a fluidized bed bioreactor with yeast cells of Candida guilliermondii FTI 20037 immobilized in a natural support of calcium alginate. To evaluate the technical viability of this biotechnological process, they were realized simple batch fermentations according to a factorial design 23 with three central points. Furthermore, it was evaluated the influence of the variables, fluidization flux, hydrolysate concentration factor and air flux in the process yield (Yp/s) and volumetric productivity (Qp). According to the obtained results it was observed that, only an increase in the fluidizations flux exercised a positive influence in process yield and volumetric productivity. This fact is due to a better oxygen transfer to the inside of the immobilization support, resulting in a higher xylose consumption and xylitol production. The biotechnological process used in this work resulted in, a final concentration of xylitol of 34 g/L starting from an initial concentration of xylose of 49 g/L, a yield (Yp/s) of 0.7 g/g (corresponding to 76 % of bioconversion efficiency) and a volumetric productivity (Qp) of 0.44 g/L.h, after 72h of fermentation. Also they were realized repeated batch fermentations with the recycle of the immobilized cells, using the optimized fermentation conditions as indicated by the statistical analysis previously done. It was verified that, the yield (Yp/s) and the volumetric productivity (Qp) of the process have presented small variations throughout the 6 repeated batch fermentations (B1-B6), with an average final production of 31,5 g/L of xylitol. On the other hand, at the end of the batch fermentation B7 it was observed a decrease of 44% in the final concentration of the produced xylitol (17 g/L) and 28% in the final number of viable immobilized cells (3.4 x1010 mL/cells) in comparison with the batch fermentations B1-B6 (average value of 4.7x1010 mL/cells), after 72h of fermentation. This reduction in the growth rate of the immobilized cells can be explained by the possible diffusion and accumulation of insoluble substances originating from the hemicellulosic hydrolysate, during the 7 repeated batch fermentations, into the interior of the immobilization support resulting in limitations in xylose transference from the fermentation medium into the encapsulated cells. With the objective to evaluate the production cost of xylitol, it was realized a technicaleconomical study for the production of a xylitol syrup with 80% of purity, using hemicellulosic hydrolysate from sugarcane bagasse in a pilot plant with the capacity to process 1 tons of bagasse. According to the results obtained in this study, it was observed that the biotechnological process for xylitol production has shown to be economically viable with a payback period of 24 months and a TIR of 51. 7%, considering that the selling price of xylitol syrup (80% of purity) was estimated to be R$ 211.60 in the internal market. Aiming to reduce the selling cost of xylitol syrup and increase its competitiveness in relation to other polyols found in the market, they were suggested modifications in some stages of the process used in this work (increase in the hydrolysis efficiency to 80% and the utilization of ionic exchange resins in the treatment of the hemicellulosic hydrolysate). The modified process resulted in a reduction in the selling price of xylitol syrup, being this value estimated in R$ 113.10 corresponding to only 28% of the selling price of crystallized xylitol in the internal market (R$ 402.50). The biotechnological production of xylitol has shown to be economically promising for future implantation at industrial level.

Os nanotubos naturais da paligorsquita, por apresentarem propriedades físicas e químicas específicas, têm potencial uso como nano sorventes e matrizes para imobilização, retenção, e solidificação de radionuclídeos presentes em efluentes nucleares. No processo de desenvolvimento de materiais com propriedades de sorção visando a incorporação e imobilização de radionuclídeos, as etapas mais importantes são a geração de sítios ativos simultaneamente com o aumento da área superficial específica e tratamento térmico adequado para conduzir ao colapso estrutural. Neste estudo foram avaliados parâmetros e condições determinantes no processo de ativação dos nanotubos naturais da paligorsquita visando a sorção de radionuclídeos de interesse na estrutura dos nanotubos e a avaliação posterior dos parâmetros que afeitam ao colapso estrutural por tratamento térmico. Por este estudo constatou-se que a otimização do processo de ativação ácida é fundamental para o aumento da capacidade de sorção de níquel usando estruturas de nanotubos naturais ativados. A condição otimizada de ativação superficial, mantendo a integridade estrutural foi removido cerca de 33,3% dos cátions de magnésio, equivalente a 6,30·10-4 mol·g-1 de magnésio em massa, aumentando a área superficial específica em 42,8%. Este aspecto permitiu a incorporação de mesma concentração molar de níquel presente nos rejeitos radioativos líquidos em um tempo de processo de 80min. / Natural palygorskite nanotubes show suitable physical and chemical properties and characteristics to be use as potential nanosorbent and immobilization matrix for the concentration and solidification of radionuclides present in nuclear wastes. In the development process of materials with sorption properties for the incorporation and subsequent immobilization of radionuclides, the most important steps are related with the generation of active sites simultaneously to the increase of the specific surface area and suitable heat treatment to producing the structural folding. This study evaluated the determining parameters and conditions for the activation process of the natural palygorskite nanotubes aiming at the sorption of radionuclides in the nanotubes structure and subsequent evaluation of the parameters involve in the structural folding by heat treatments. The optimized results about the maximum sorption capacity of nickel in activated natural nanotubes show that these structures are apt and suitable for incorporation of radionuclides similar to nickel. By this study is verified that the optimization of the acid activation process is fundamental to improve the sorptions capacities for specifics radionuclides by activated natural nanotubes. Acid activation condition optimized maintaining structural integrity was able to remove around 33.3 wt.% of magnesium cations, equivalent to 6.30·10-4 g·mol-1, increasing in 42.8% the specific surface area and incorporating the same molar concentration of nickel present in the liquid radioactive waste at 80 min.

Esta dissertação apresenta um estudo de diferentes metodologias de imobilização (fisissorção, quimissorção com carboxibenzaldeído e quimissorção com glutaraldeído) da lipase de Burkholderia cepacia em nanopartículas magnéticas e sua aplicação na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos. O método de imobilização por fisissorção resultou na imobilização de 0,21 mg de proteína em 20 mg de nanopartículas magnéticas. Para a mesma quantidade de nanopartículas magnéticas, o método de quimissorção com carboxibenzaldeído imobilizou 0,26 mg de proteína contra 0,28 mg de proteína pelo método de quimissorção com glutaraldeído, a melhor relação encontrada neste trabalho. A atividade enzimática foi avaliada na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos [(RS)-2-bromo-1-(fenil)etanol, (RS)-2-bromo-1-(4-nitrofenil)etanol, (RS)-1-(4-nitrofenil)etanol e (RS)-1-(fenil)-1,2-etanodiol] via reação de transesterificação enantiosseletiva. O efeito de diferentes parâmetros reacionais para a resolução cinética foi estudado, como agente acilante, quantidade de substrato, solvente, quantidade de nanopartículas magnéticas (suporte), velocidade de agitação, tempo e temperatura reacionais. Os melhores parâmetros encontrados foram acetato de vinila como agente acilante, tolueno como solvente e sob agitação de 800 rpm. Observou-se que após 30 dias de estocagem da lipase imobilizada por fisissorção sua atividade foi mantida. Além disso, estudou-se a reciclagem da enzima imobilizada, durante a resolução cinética. A melhor temperatura e tempo reacional foram determinados para cada método de imobilização. A quimissorção com glutaraldeído foi o melhor método de imobilização para a reciclagem da enzima, pois durante 8 ciclos de resolução cinética a conversão (50 %) e a enantiosseletividade (>99 %) foram mantidas. Com base nesses resultados, pode-se concluir que o processo de imobilização permite um aumento da estabilidade da enzima quando comparada com a enzima livre, permitindo sua reutilização por vários ciclos reacionais. / This dissertation describes studies about different immobilization methodologies (physisorption, chemisorption with carboxibenzaldehyde and chemisorption with glutaraldehyde) of the Burkholderia cepacia lipase on magnetic nanoparticles and its application in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols. The physisorption method immobilized 0.21 mg of protein per 20 mg of magnetic nanoparticles. Using the same amount of magnetic nanoparticles, the chemisorption method with carboxibenzaldehyde immobilized 0.26 mg of protein against 0.28 mg for the chemisorption with glutaraldehyde, the best result found in this work. The enzymatic activity was determined in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols [(RS)-2-bromo-1-(phenyl)ethanol, (RS)-2-bromo-1- (4-nitrophenyl)ethanol, (RS)-1-(4-nitrophenyl)ethanol and (RS</I<)-1-(phenyl)- 1,2-ethanodiol] via enantioselective transesterification reaction. The effect of several reaction parameters for the kinetic resolution was studied, such as acetyl donor, substrate concentration, solvent, amount of magnetic nanoparticles (support), agitation speed, reaction time and temperature. The best results were obtained using vinyl acetate as acetyl donor, toluene as solvent, and 800 rpm as agitation speed. Regarding the physisorption method, after 30 days as storing time the enzymatic activity remained the same. Besides, the reusability of immobilized lipase was evaluated. The best temperature and reaction time in the kinetic resolution were determined for each immobilization method. The chemisorption with glutaraldehyde was the best immobilization method for the enzyme reusability, because even after 8 cycles of the kinetic reaction, the conversion (50 %) and enantioselectivity (>99 %) remained the same. Based on these results, it is possible to conclude that the immobilization process increased the enzyme stability when compared to the free enzyme, allowing its reusability for many reaction cycles.