Nesta dissertação estão descritos os resultados obtidos sobre a preparação de nanocascas funcionalizadas (nanopartículas ocas) de ouro/prata de diâmetro de 50 nm e imobilização de diferentes lipases (Burkholderia cepacia (BCL) e pâncreas de porco (PPL)). [Obs.: A imagem do esquema pode ser visto no arquivo PDF] Inicialmente as nanocascas de ouro/prata (NSs AgAu) foram sintetizadas e caracterizadas, através de imagens de MEV e MET. Através destas imagens algumas características das NSs AgAu foram elucidadas, como seu tamanho e sua característica oca. Em seguida, a funcionalização das NSs AgAu com diferentes moléculas mercapto-alcanóicas e uma molécula mercapto-amina foi realizada. Depois de funcionalizadas as NSs-funcionalizadas foram ativadas, com glutaraldeído ou EDC, para que assim elas ficassem aptas à imobilização das lipases, via ligação covalente. Para a BCL foi possível imobilizar 0,155-0,282 mg de proteína/3 mg do suporte. No caso da PPL uma menor quantidade de enzima foi imobilizada (0,035-0,048 mg/3 mg do suporte). A atividade da enzima imobilizada foi testada frente à reação de acetilação enantiosseletiva do (R,S)-1-feniletanol com acetato de vinila (RCE, resolução cinética enzimática). Excelentes resultados de conversão (50%) e seletividade (E > 200) foram conseguidos com a BCL imobilizada em todos os suportes. A PPL livre não catalisava a acetilação deste substrato e quando esta enzima foi imobilizada nas diferentes NSs-funcionalizadas, os resultados apresentados para acetilação enantiosseletiva do (R,S)-1-feniletanol com acetato de vinila foram interessantes. Nesse caso conseguimos alcançar conversões de até 4% do substrato R à sua forma acetilada com excelente enantiosseletividade ( > 99% e.e. do produto). Como uma alternativa de demonstrar a atividade enzimática da BCL imobilizada em reação tradicional de hidrólise, o teste da hidrólise do palmitato de p-Nitrofenila pela BCL livre e imobilizada foi realizado. Este teste revelou que a BCL imobilizada nas NSs-funcionalizadas catalisavam a hidrólise do palmitato de p-Nitrofenila mais rápido que a enzima livre, comprovando os bons resultados obtidos na RCE, mostrando que os sistemas onde tínhamos a BCL imobilizada foram mais eficientes que a enzima livre. As NSs AgAu, NSs-funcionalizadas e até as nanocascas contendo as lipases imobilizadas foram caracterizadas por de imagens de MEV e MET, análises de FT-IR e método de Bradford. Outros estudos com os sistemas contendo a BCL imobilizada foram elucidados. Diferentes funcionalizadores de diferentes tamanhos foram utilizados e a influência de cada um deles sobre a atividade enzimática foi estudado. Por exemplo, quando as NSs AuAg foram funcionalizadas com moléculas mercapto-alcanóicas menores, como por exemplo, o ácido mercapto acético, melhores resultados para a RC do (R,S)-1-feniletanol foram conseguidos. As diferentes formas de ativação da NSs-funcionalizadas utilizando glutaraldeído ou EDC, para consequente imobilização da BCL não resultaram em alterações da atividade enzimática na RC, apresentando valores idênticos para RCE. Experimentos para testar a estabilidade dos sistemas contendo a BCL imobilizada também foram feitos. Descobrimos que é possível armazenar a BCL imobilizada nos diferentes sistemas à - 4 °C por até 28 dias. O estudo da reciclagem destes sistemas revelou que por até 3 ciclos os sistemas conseguiram manter 90% da atividade enzimática. / This dissertation presents the results achieved on the preparation of functionalized gold/silver nanoshells (hollow nanoparticles, 50 nm) and immobilization of different lipases (Burkholderia cepacia (BCL) and porcine pancreatic (PPL)). Initially Gold/Silver nanoshells (NSs Ag Au) were synthesized and characterized through SEM and TEM pictures. By these images some characteristics of NSs AgAu were elucidated, as its size and hollow feature. The functionalization NSs AgAu with different mercapto-alkanoic molecules and mercapto-amine molecule was next step performed. After the functionalized NSs-functionalized were activated with glutaraldehyde or EDC, after that they remained suitable for the immobilization of lipases via covalent bond. BCL was possible immobilized 0.155-0.282 mg protein/3 mg of support. And the PPL a smaller amount of enzyme was immobilized (from 0.035-0.048 mg / 3 mg of support). The activity of the immobilized enzyme was assayed by the reaction enantioselective acetylation of (R,S)-1-phenylethanol with vinyl acetate (KR, kinetic resolution). Excellent conversion results (50%) and selectivity (E > 200) were achieved with the immobilized BCL. The free PLP did not catalyzed acetylation of the substrate and when this enzyme was immobilized on NSs-functionalized the results for enantioselective acetylation of (R,S)-1-phenylethanol with vinyl acetate were interesting. In this case we achieve conversions of 4% of the substrate (R) to acetylated form with excellent enantioselectivity (> 99% e.e. of the product). As alternative to demonstrate the enzymatic activity of BCL immobilized on traditional hydrolysis reaction, the hydrolysis of p-nitrophenyl palmitate by free and immobilized BCL was performed. This test revealed BCL immobilized on NSs-functionalized catalyzed hydrolysis of p-nitrophenyl palmitate faster than free enzyme, confirming the good results obtained in KR, showing that systems which had immobilized BCL were more efficient than the enzyme free. The NSs AgAu, NSs-functionalized and Nanoshells containing the immobilized lipases were characterized by SEM and TEM images , FT-IR analysis , the Bradford method. Other studies with systems containing immobilized BCL were elucidated. Different spacers with different sizes were used for functionalized the nanoshells, and the influence of each of the enzymatic activity was studied. For example, when the NSs were functionalized with smaller molecules mercapto-alkanoic and cysteamine best results for the KR (R,S)-1-(phenyl)ethanol were obtained. The different forms of activation of NSs-functionalized using glutaraldehyde or EDC, for subsequent immobilization of BCL did not result in changes in enzyme activity in the KR . Experiments to test the stability of systems containing immobilized BCL were also made . We found it possible to store the BCL immobilized on different systems at - 4 ° C for 30 days. The study of the recycling of these systems was made and by 3 cycles systems maintain 90% of the enzyme activity.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:09:12Z : No. of bitstreams: 1 covizzi_lg_me_sjrp.pdf: 1482206 bytes, checksum: 2f1c1f77dc261f160aba2bc3a1d1ffea (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O uso de células microbianas imobilizadas para aumentar a produção de metabólitos fúngicos em processos fermentativos tem mostrado altos rendimentos. Nesse trabalho foi avaliado pela primeira vez, a imobilização de células do Botryosphaeria rhodina, um fungo ligninolitico produtor constitutivo de lacases. Três suportes foram avaliados: Fibra Acrílica Fina (FAF); Espuma de Poliuretano Expandido (EPE); Espuma de Poliuretano Fibroso (EPF). O EPF foi o melhor suporte por ter mostrado uma imobilização mais homogenia das células. Um planejamento fatorial foi desenvolvido para otimizar a produção de lacases por células livres, na presença de álcool veratrílico (AV). A análise da superfície de resposta mostrou que 18mM como a melhor concentração de AV para a produção de lacases, usando-se 3 mL de homogeinato de células como inóculo (DOλ400nm 0.4-0.6) para 25 mL de meio de cultura em frascos de 125mL, a 180 rmp, durante 126 horas a 28ºC. O perfil de crescimento do fungo, associado a produção de lacase foram comparados na presença e na ausência de AV, usando-se células livres e células imobilizadas do B. rhodina. A imobilização aumentou aproximadamente 3 vezes a produção de lacases e manteve estável o nível de produção durante 6 reciclos. A imobilização de células do B. rhodina mostrou-se útil uma vez que economizou 72horas para atingir a maior produção de lacase, quando comparada com células livres e também aumentou a tolerância do fungo a concentrações mais altas de AV (500mM) / The use of microbial immobilized cells to increase the production of fungal metabolites in fermentation processes has showed higher yields. This work evaluated by the first time, the immobilization of Botryosphaeria rhodina cells, a ligninolytic fungus that produces laccase. Three carriers were evaluated: acrylic fine fiber (FAF), expanded polyurethane foam (EPE), and fiber polyurethane foam (EPF). The EPF was the best carrier because showed a homogeneous immobilization cells. A factorial design was developed in order to optimize the laccase production by free cells in the presence of the laccase inducer veratryl alcohol (VA). The analysis by response surface answer showed 18 mM as the best VA concentration to produce laccase using 3 mL of a cell homogenate (ODλ400nm 0.4-0.6) as inoculum, to 25 mL of culture medium in shaked flasks (125 mL) at 180 rpm, during 126 hours at 28 °C. A growth profile for laccase and fungal biomass production were compared with and without VA using free and immobilized cells of B. rhodina. The cell immobilization increased approximately 3 folds the laccase production and maintained it stable during 6 consecutive recycles. The cell immobilization of B. rhodina showed to be useful once saved 72 hours to achieve the higher laccase production when compared to the one with free cells, and also increased the fungal cell tolerance at higher VA concentrations (500 mM)

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:44:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Introdução: As luxações acromioclaviculares são afecções do ombro comuns na traumatologia ortopédica. Ainda hoje existe controvérsia sobre o método de tratamento mais efetivo. Objetivo: Avaliar a efetividade das intervenções cirúrgicas comparadas às não cirúrgicas para o tratamento das luxações acromioclaviculares agudas em adultos. Métodos: Foi realizada busca no Cochrane Bone, Joint and Muscle Trauma Group Specialised Register (até fevereiro de 2009), the Cochrane Central Register of Controlled Trials (The Cochrane Library 2009, Issue 1), MEDLINE (1966 até fevereiro de 2009), EMBASE (1988 até fevereiro de 2009), e LILACS (1982 até fevereiro de 2009). Além disso, foi pesquisada em registros e ensaios clínicos e realizada busca manual de artigos. Não houve restrição quanto à língua ou status de publicação. Foram incluídos estudos randomizados e quase-randomizados que compararam quaisquer técnicas cirúrgicas às não cirúrgicas para o tratamento das luxações acromioclaviculares agudas. Resultados: Três estudos foram incluídos com total de 174 participantes. Dois estudos eram randomizados e um quaserandomizado. Nenhum utilizou instrumentos validados para aferição dos resultados, embora todos relataram maior número de complicações como quebra e migração de implantes no grupo cirúrgico, que também está relacionada ao maior tempo de retorno às atividades prévias. Conclusão: não há evidência suficiente para determinar quando o tratamento cirúrgico está indicado para as luxações acromioclaviculares agudas em adultos. Ensaios com boa qualidade metodológica, amostra adequada, descrição dos resultados por instrumentos validados, comparando métodos cirúrgicos atuais são necessários para definir esta questão. Contudo o tratamento cirúrgico está relacionado a um maior número de complicações e a um maior tempo de retorno às atividades prévias. / Background: Dislocation of the acromioclavicular joint is one of the most common shoulder problems in general orthopaedic practice. The question of whether surgery should be used remains controversial.Objective To assess the relative effects of surgical versus conservative (non-surgical) interventions for treating acromioclavicular dislocations in adults. Method: We searched the Cochrane Bone, Joint and Muscle Trauma Group Specialised Register (to February 2009), the Cochrane Central Register of Controlled Trials (The Cochrane Library 2009, Issue 1), MEDLINE (1966 to February 2009), EMBASE (1988 to February 2009), and LILACS (1982 to February 2009), trial registries and reference lists of articles. There were no restrictions based on language or publication status. All randomised and quasi-randomised trials that compared surgical with conservative treatment of acromioclavicular dislocation in adults were included. Main results Three trials were included in this review. These involved a total of 174 mainly male participants. Two trials were randomised and one was quasirandomised. None used validated measures for assessing functional outcome. Authors' conclusions There is insufficient evidence from randomised controlled trials to determine when surgical treatment is indicated for acromioclavicular dislocation in adults in current practice. Sufficiently powered, good quality, well-reported randomised trials of currently-used surgical interventions versus conservative treatment for well-defined injuries are required. All three trials, however, reported complications from the breakage and migration of implants used for primary fixation across the acromioclavicular joint that sometimes required a further operation additional to the routine surgery needed for implant removal. Surgery was also associated with a longer time off from work and other activities. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3010.pdf: 1781268 bytes, checksum: 812b3af521e82fd881dcbddfcb1454b8 (MD5) Previous issue date: 2010-03-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The function of articular cartilage depends on the chondrocytes and on the components of the extracellular matrix, which in turn may be regulated by mechanical stimuli. Thus, changes in load support may affect its composition or its structure and interfere with their functional ability to sustain and distribute loads and minimize the stresses of contact. Thus, investigations of articular cartilage components, such as chondrocyte and or matrix components are essential for prevention and treatment of arthritic disease. A greater understanding of the relationship of use / disuse and degeneration as well as the consequences of situations such as shear stress, static load or unloading can generate in this tissue. The aim of this study was to evaluate the response of chondrocytes, proteoglycan, collagen and fibronectin in articular cartilage after application of a protocol of immobilization, stretching and joint remobilization. Material and Methods: We used 36 animals divided into six groups (n = 6): immobilized (I), immobilized and stretched seven days per week (IS7), immobilized and stretched three days per week (IS3), stretched seven days per week (S7), stretched three days per week (S3) and control (C). Groups I, IS3 and AS7 underwent four weeks of immobilization of the left hind limbs. Groups IS7 and IS3, after immobilization, were subjected to three weeks of the posterior muscle stretching of the left hind leg daily or three times per week, respectively. The S3 and S7 groups remained free in the cage for 4 weeks and subsequently underwent three weeks of posterior muscle stretching of the left hind limb daily or three times per week, respectively. After these procedures, the left ankle were collected, decalcified, processed in paraffin and stained with H&E, Safranin-O, Picrossiruius Red and immunostained with fibronectin and chondroitin sulfate 4 for further analysis. Two observers evaluated parameters such as chondrocyte cloning, loss of proteoglycan content, thin and thick fibrils collagen content, intensity of staining for fibronectin and chondroitin sulfate 4. For statistical analysis we used the following tests: Kruskal Wallis and post hoc Newman Keuls: cloning and the proteoglycan content of the different groups); Duncan multiple comparison: morphometric evaluation of cellularity; ANOVA and post hoc Tukey: proportion of thin and thick fibrils of collagen. For analysis of the immunohistochemistry reactions of fibronectin and chondroitin sulfate 4 it was used nonparametric test Kruscal Wallis and post hoc Newman Keuls. In all tests the significance level was p ≤ 0.05. Results: With respect to the cellularity IS7 group showed significant increase in cellularity compared to groups I and C. The IS3 group also showed significant celullar change with the formation of chondrocyte cloning compared to groups S7, S3 and C. The most significant loss of proteoglycan was in IS7 group compared to all other groups. The I group also lost significantly more proteoglycan than the others, except for IS7 group. With respect to collagen fibrils was observed that immobilization (I) significantly reduced the thin fibrils in relation to groups IS3, S7, S3 and C. The quantity of thick fibrils was influenced by mechanical overload, as there was a significant decrease of it in all groups compared to control. With respect to the findings of the fibronectin, the groups immobilized and stretched (IS3 and IS7) had significantly higher intensity staining of fibronectin than other groups. There was no statistical difference of chondroitin sulfate 4 immunostaining among the different groups. Conclusion: The protocols of muscle stretching after immobilization, applied on alternate days and daily provoked distinct adaptive responses in articular cartilage. The immobilization stimulated tissue atrophy that when stimulated by muscle stretching on alternate days, kept some matrix components, such as fine fibrils of collagen and proteoglycan, unlike the protocol used daily. Thus we can conclude that muscle stretching applied in previously immobilized joints should be applied with caution, on alternate days of mechanical stimulation. / A função da cartilagem articular é dependente do condrócito e dos componentes de sua matriz extracelular, que por sua vez, podem ser regulados por estímulos mecânicos. Assim, alterações no suporte de carga podem afetar sua composição ou sua estrutura e interferir na sua capacidade funcional de sustentar e distribuir cargas e minimizar os estresses de contato. Desta forma, investigações dos componentes da cartilagem articular, como o condrócito e ou componentes da matriz são essenciais para prevenção e tratamento de doenças articulares. É necessário um maior entendimento das relações de uso/desuso e degeneração, assim como das conseqüências que situações como estresse de cisalhamento, carga estática prolongada ou ausência de carga possam gerar neste tecido. O objetivo do presente estudo foi avaliar a resposta do condrócito, proteoglicana, colágeno e fibronectina da cartilagem articular, após aplicação de um protocolo de imobilização, alongamento e remobilização articular. Material e Métodos: foram utilizados 36 animais divididos em 6 grupos (n=6): imobilizado (I), imobilizado e alongado 7 dias por semana (IA7), imobilizado e alongado 3 dias por semana (IA3), alongado 7 dias por semana (A7), alongado 3 dias por semana (A3), e controle (C). Os grupos I, IA7 e IA3 foram submetidos a 4 semanas de imobilização da pata traseira esquerda. Os grupos IA7 e IA3, após a imobilização, foram submetidos a 3 semanas de alongamento da musculatura posterior da pata traseira esquerda diariamente ou 3 vezes por semana, respectivamente. Os grupos A7 e A3 permaneceram livres na gaiola por 4 semanas e posteriormente foram submetidos a 3 semanas de alongamento da musculatura posterior da pata traseira esquerda diariamente ou em dias alternados, respectivamente. Após esses procedimentos, os tornozelos esquerdos foram coletados, descalcificados, processados em parafina e corados com H&E, Safranina, Picrossiruius Red e imunomarcados para fibronectina e sulfato de condroitina 4 para posterior análise. Foram avaliados por dois observadores parâmetros como: celularidade, contagem de clones, perda de proteoglicanos, conteúdo de fibrilas finas e grossas de colágeno e expressão de fibronectina e sulfato de condroitina 4. Para comparação destes parâmetros entre os diferentes grupos foram utilizados os seguintes testes estatísticos: Kruskal Wallis com post hoc Newman Keuls: formação de clones e conteúdo de proteoglicanas; Comparações múltiplas de Duncan: avaliação morfométrica de celularidade e Anova com post hoc de Tukey: proporção das fibrilas finas e grossas de colágeno. Para análise das reações de imunohistoquímica para fibronectina e sulfato de condroitina 4 foi utilizado o teste não paramétrico de Kruscal Wallis e post hoc Newman Keuls. Em todos os testes o nível de significância foi de p≤0,05. Resultados: com relação a celularidade o grupo IA7 apresentou aumento significativo da celularidade em relação aos grupos I e C. O grupo IA3 também apresentou alteração celular significativa com formação de clones em relação aos grupos A7, A3 e C. A maior perda significativa de proteoglicanas foi do grupo IA7 em relação a todos os outros grupos. O grupo I também perdeu significativamente mais proteoglicanas que os demais, somente não com relação ao grupo IA7. Com relação às fibrilas colágenas foi observado que a imobilização (I) reduziu significativamente as fibrilas finas em relação aos grupos IA3, A7, A3 e C. Já a quantidade de fibrilas grossas sofreu influência da sobrecarga mecânica, pois que houve diminuição significativa das mesmas em todos os grupos em relação ao controle. Com relação aos achados de fibronectina, os grupos imobilizados e alongados (IA7 e IA3) apresentaram significativamente maior intensidade de marcação desta que os outros grupos. Não houve diferença estatística das imunomarcações para sulfato de condroitina 4 entre os diferentes grupos. Conclusão: Os protocolos de alongamento muscular, após imobilização, realizados em dias alternados e diariamente, provocaram respostas adaptativas distintas na cartilagem articular. A imobilização desencadeou um quadro de atrofia tecidual que quando estimulada por alongamentos musculares em dias alternados, manteve alguns componentes da matriz, como fibrilas finas de colágeno e proteoglicana. Esta resposta foi agravada quando o mesmo protocolo foi aplicado diariamente. Desta forma, podemos concluir que o alongamento muscular aplicado em articulações previamente imobilizadas deve ser aplicado com cautela, respeitando períodos intercalados de estímulo mecânico.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, two tungsten-based oxides, iron tungstate (FeWO4) and zinc tungstate (ZnWO4), were synthesized by the routes microwave-assisted hydrothermal and solvo-hidrothermal, respectively. The iron tungstate oxide was used as a catalyst in heterogeneous photo-Fenton reaction for removal of Amaranth dye, whereas the zinc tungstate was used as a support for the immobilization of inulinase by adsorption process. Both materials produced were characterized by techniques such as X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption-desorption analysis by Brunauer-Emmett-Teller method (BET), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and particle size distribution analysis by laser diffraction. For heterogeneous photo-Fenton reaction, an experimental design was used to study the effect of variables such as pH, hydrogen peroxide concentration and dye concentration on the degradation efficiency of Amaranth dye. The inulinase immobilization on the ZnWO4 oxide was investigated in two temperatures. According to the characterization results, both synthesized material has a porous structure and high crystallinity. The FeWO4 oxide showed a satisfactory ability to degrade amaranth dye, and under the optimum reaction conditions, 97% decolorization and 58% mineralization were obtained. Furthermore, the efficiency and stability of this catalyst were maintained high after five cycles of reuse. The ZnWO4 oxide showed a satisfactory inulinase adsorption, where the best result was found to be 605 U.g-1 at 30 oC. / Neste trabalho, dois óxidos a base de tungstênio, tungstato de ferro (FeWO4) e tungstato de zinco (ZnWO4), foram sintetizados pelos métodos hidrotérmico assistido por micro-ondas e solvo-hidrotérmico, respectivamente. O tungstato de ferro foi utilizado como catalisador na reação heterogênea de foto-Fenton para remoção do corante orgânico Amaranto, enquanto que o tungstato de zinco foi utilizado como suporte para imobilização da inulinase pelo processo de adsorção. Ambos os materiais produzidos foram caracterizados pelas técnicas tais como difração de raios-X (DRX), análise de adsorção-dessorção de nitrogênio pelo método de Brunauer-Emmett-Teller (BET), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise de distribuição do tamanho de partículas por difração laser. Para a reação foto-Fenton heterogênea, um planejamento experimental f oai empregado a fim de estudar os feitos das variáveis pH, concentração de peróxido e de corante sobre a eficiência de degradação do corante amaranto. A imobilização de inulinase sobre o óxido ZnWO4 foi investigada em duas temperaturas. De acordo com os resultados da caracterização, ambos os materiais sintetizados apresentaram uma estrutura porosa e com alta cristalinidade. O óxido FeWO4 demonstrou uma satisfatória habilidade para degradar o amaranto, sendo que nas condições ótimas de reação, 97 % de descoloração e 58% de mineralização foram obtidos. Além disso, a eficiência e estabilidade desse catalisador foram mantidas elevadas após cinco ciclos de reuso. O óxido ZnWO4 apresentou uma satisfatória adsorção de inulinase, onde o melhor resultado encontrado foi de 605 U.g-1 na temperatura de 30 oC.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2631.pdf: 1610800 bytes, checksum: 9f443d37247fb5fee135a70ec93a8142 (MD5) Previous issue date: 2008-09-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / Immobilization and stabilization of enzymes increases their potential for use in industrial scale. D-hydantoinases (dihidropirimidina amidrohidrolase EC 3.5.2.2) catalyze the hydrolysis of D-hydantoins, generating the corresponding Ncarbamoil- D-amino acid and are used in the production of D-amino acids, including Dphenylglycine and D-p-hydroxyphenylglycine.This work reports studies for immobilization and stabilization of D-hydantoinase from Vigna angularis (E.C. 3.5.2.2.). Different strategies of multipoint covalent attachment in organic supports as chitosan and agarose were used. Different protocols of immobilization were employed, being the adittion of ions during the reduction step with the NaBH4 important to protect enzyme catalytic site. The active and stabilized derivatives were used to catalyze the hydrolysis of D-phenylhydantoin. The temperature and pH enzyme profiles showed maximum enzyme activity at 60ºC and pH 10,0. The subunits of the enzyme present molecular mass aroundt 50kDa. The enzyme immobilized in glyoxyl-agarose in the presence of Zn2+ ions during the reduction step, with immobilization time of 24h, was the best derivative, being 89-fold more stable than the soluble enzyme. The analysis of amino acids showed that a 50% of lysines residue present in the enzymes was covalently linked in glyoxyl-agarose. The enzyme immobilized in epoxy-chitosan-alginate was 20-fold more stable than the soluble enzyme. All the tested immobilization protocols led to 100% of immobilization yield. Soluble enzyme and the best glyoxyl and chitosan enzyme derivatives were used to catalyze the hydrolysis of D- phenylhydantoin , and led to the production of 99% of NCarbamoil- D-Phenylglycine after 3, 9 and 15h of reaction respectively. / A imobilização e estabilização de enzimas aumentam muito o potencial de uso industrial desses catalisadores. D-hidantoinases (dihidropirimidina amidrohidrolase EC 3.5.2.2) são enzimas que catalisam a hidrólise de hidantoínas, com abertura do anel, para o correspondente N-carbamoil-D-aminoácido e são usadas na produção de Daminoácidos, incluindo D-fenilglicina e D-p-hidroxifenilglicina. Este trabalho relata os estudos desenvolvidos para a imobilização e estabilização de D-hidantoinase de Vigna angularis (3.5.2.2.). Foram abordadas diferentes estratégias de imobilização multipontual em suportes orgânicos como quitosana e agarose. Diferentes protocolos de imobilização foram empregados, sendo adição de íons durante a redução com NaBH4 importante para proteção do centro catalítico da enzima. Os derivados ativos e estabilizados foram empregados na reação de hidrólise da fenilhidantoína. O estudo de temperatura e pH de máxima atividade da enzima foi 60°C e pH 10,0. As subunidades da enzima apresentam peso molecular, com valor próximo a 50kDa. A enzima imobilizada em glioxil-agarose na presença dos íons Zn2+ durante a etapa de redução, com tempo de imobilização de 24 h foi o derivado mais estável sendo 89 vezes mais estável que a enzima solúvel. A análise de aminoácidos mostrou que aproximadamente 50% dos resíduos de lisina presentes na enzima foram covalentemente ligados no derivado de glioxil-agarose. A enzima imobilizada em quitosana-alginato-epoxilado foi 20 vezes mais estável que a enzima solúvel. Todos os procedimentos de imobilização testados levaram a 100% de rendimento de imobilização. Enzima solúvel e os melhores derivados obtidos por imobilização em glioxil e quitosana foram usados na catálise da hidrólise de fenilhidantoína, produzindo 99% de N-Carbamoil-D-fenilglicina nos tempos de 3, 9 e 15 h, respectivamente.

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-21T12:53:09Z No. of bitstreams: 1 TeseVV.pdf: 2152205 bytes, checksum: cbcb3bfba1aaf9c801ac47859a7bd77a (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:25:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVV.pdf: 2152205 bytes, checksum: cbcb3bfba1aaf9c801ac47859a7bd77a (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:25:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVV.pdf: 2152205 bytes, checksum: cbcb3bfba1aaf9c801ac47859a7bd77a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:25:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVV.pdf: 2152205 bytes, checksum: cbcb3bfba1aaf9c801ac47859a7bd77a (MD5) Previous issue date: 2016-05-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The use of lipases in large scale processes is limited due to their high cost. The reuse of the catalyst can contribute to make the enzymatic process more attractive. Hydrophobic supports are the mostly used for lipase immobilization, due to the mechanism of interfacial activation in the presence of hydrophobic interface. However, enzyme physically adsorbed to the support does not allow high operational stability. Therefore, in this work was evaluated the immobilization of commercial lipases from Candida antarctica type B (CALB), Thermomyces lanuginosus (LTL) e Pseudomonas fluorescens (LPF) on hybrid supports, that enable the hydrophobic adsorption, followed by covalent linkage between the adsorbed enzyme and the activated support. Silica was activated with trietoxy(octyl)silane (OCTES), (3-aminopropyl)trietoxysilane (APTES) e 3-glycidyloxypropyl)trimetoxysilane (GPTMS), aiming to produce supports with different functionality, as following: silica containing octyl groups (octyl-silica, OS), octyl and aldehyde groups (octyl-silica-glyoxyl and octyl-silicaaldehyde, OSGlx and OSGlu, respectively), and silica containing octyl and epoxy groups (octyl-silica-epoxy, OSEpx). From adsorption assays using the hydrophobic dye Rose of Bengal it was found that the modification of the silica with OCTES significantly increased the hydrophobicity of all the supports. Silica modified with OCTES groups showed to be 4 times more hydrophobic than non-modified silica. The support OSGlu yielded more active CALB biocatalyst, while OS yielded more active biocatalysts prepared with PFL and TLL. All the biocatalysts showed high stability in tert-butanol, specially CALB immobilized on OSGlu (OSGlu-CALB), maintaining 95% of its initial activity after 168 h at 60 ºC. CALB-OSGlu was successfully used in the synthesis of fructose oleate at 55ºC, yielding up to 70% conversion after 9 cycles of 6 hours, while the commercial biocatalyst Novozyme 435 retained around 53%. TLL and PFL were used in the synthesis of fructose oleate at 35ºC in presence of different amounts of water. All biocatalysts showed excellent performance in the ester synthesis when small amount of water (1%, v/v) was added to the organic phase, except for the lipases immobilized on silica modified with octyl and epoxy groups (OSEpx). Small amount of water increased around 5-times the ester productivity compared to reaction without water. Conversions around 70% were achieved at low temperature (35ºC) and short time of reaction (30 min). These results represent an advance in this field from of industrial point of view, where productivity is a relevant parameter for large-scale processes. Finally, porcine pancreatic lipase (PPL) immobilized on OS was used in the synthesis of xylose oleate and xylose caprilate, because it is the most inexpensive lipase commercially available. The results showed to be promising, because conversions around of 70% were achieved after 2 h of reaction at 60 oC. Generally, this work showed that the chemical modification of the silica surface with different active groups allowed the preparation of biocatalysts with different microenvironment, which exhibits an important role in the activity and stability of the immobilized enzymes. Besides, the biocatalysts prepared in this work showed excellent performance and operational stability in syntheses of sugar esters, showing to have potential for industrial application. / O uso de lipases em larga escala é limitado devido ao seu alto custo. O reuso do biocatalisador contribuiria para tornar o processo custo-efetivo. Suportes hidrofóbicos são os mais utilizados na imobilização de lipases, devido ao mecanismo de ativação interfacial na presença de interfaces hidrofóbicas. Entretanto, o fato da enzima ligar-se fisicamente ao suporte não garante maior estabilidade operacional. Portanto, nesse trabalho foi avaliada a imobilização de lipases comerciais de Candida antarctica tipo B (CALB), Thermomyces lanuginosus (LTL) e Pseudomonas fluorescens (LPF) em suportes híbridos, os quais possibilitam adsorção hidrofóbica, seguida de ligação covalente enzima-suporte. Sílica foi funcionalizada com trietoxi(octil)silano (OCTES), (3-aminopropil)trietoxisilano (APTES) e 3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano (GPTMS), para produzir suportes com diferentes funcionalidades: sílica contendo grupos octil (octil-silica, OS), sílica contendo grupos octil e aldeídos (octil-sílica-glioxil e octil-sílica-glutaraldeído, OSGlx e OSGlu, respectivamente) e sílica contendo grupos octil e epóxi (octil-sílica-epóxi, OSEpx). A modificação da sílica com OCTES aumentou significativamente a hidrofobicidade de todos os suportes, observado a partir de ensaios de adsorção do corante hidrofóbico Rosa de Bengala. Sílica modificada com grupos OCTES apresentou hidrofobicidade cerca de quatro vezes superior à apresentada pela sílica não modificada. O suporte OSGlu rendeu biocatalisadores mais ativos para CALB, enquanto OS rendeu biocatalisadores mais ativos para LPF and LTL. Todos os biocatalisadores apresentaram boa estabilidade em terc-butanol, especialmente CALB imobilizada em OSGlu (CALB-OSGlu), retendo em torno de 95 % de sua atividade inicial após 168 h a 60 ºC. CALB-OSGlu foi usada com sucesso na síntese de oleato de frutose a 55ºC, mantendo mais de 70% de conversão após nove ciclos de 6 horas, enquanto para o biocatalisador comercial Novozyme 435 a conversão foi de aproximadamente 53%. LTL e LPF foram aplicados na síntese de oleato de frutose a 35ºC na presença de diferentes percentuais de água. Todos os biocatalisadores mostram excelente desempenho na síntese do éster adicionando-se uma pequena quantidade de água (1%, v/v) na fase orgânica, exceto para as enzimas imobilizadas em OSEpx. A presença de água contribuiu para aumentar em até cinco vezes a produtividade do éster em comparação à reação na ausência de água. Uma conversão de aproximadamente 70% foi alcançada à baixa temperatura (35ºC) e curto período de tempo (30 min). Esses resultados representam um avanço nesta área do ponto de vista industrial, onde a produtividade é um parâmetro relevante para processos em larga escala. Por fim, a lipase do pâncreas de porco (LPP) imobilizada em OS foi empregada na síntese de oleato de xilose e caprilato de xilose, devido ao seu menor custo dentre as lipases disponíveis comercialmente. Os resultados foram expressivos, obtendo-se uma conversão de aproximadamente 70% após 2 h de reação à 60ºC. De modo geral, esse trabalho mostrou que a modificação química da superfície da sílica com diferentes grupos ativos permitiu a preparação de biocatalisadores com diferentes microambientes, exercendo papel importante na atividade e estabilidade das lipases imobilizadas. Além disso, os biocatalisadores preparados neste trabalho apresentaram excelente desempenho e estabilidade operacional em reações de síntese de ésteres de açúcares, mostrando ter potencial para aplicação industrial.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4556.pdf: 4130912 bytes, checksum: ce52d6d080c273997017ee16e040fc29 (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Agência Nacional de Petróleo / Lipases (triacyl-glycerol-hydrolases) are enzymes that catalyze hydrolysis, esterification and transesterification reactions. Lipase can be obtained from animals, microbial and vegetable sources. Nowadays, commercial lipases are majority produced from microbial sources. The use of these enzymes in industrial scale is still limited because of its high cost of production, favoring then, the search for new sources of lipases. This work aimed the utilization of oilseeds as lipase sources, aiming its use in the synthesis of fatty esters and in the hydrolysis of vegetable oils. To achieve this goal, the protein content of seeds of sunflower, castor bean and soybean was solubilized in buffered medium. The oilseeds were crushed in the presence of sodium phosphate buffer pH 7.0 (50 mM), followed by 11 hconstant stirring at room temperature. Under these conditions, the average productivities were ca. 237, 100 and 81 U/g of dried seeds. The solids were withdrawal from the crude extract by filtration, followed by centrifugation. The clarified crude extract was purified by ultrafiltration in 100 kDa cut-off polypropylene membrane. This procedure allows an activity recovery of 40, 35 and 11% for soybean, sunflower and castor bean, respectively. The purified lipases from soybean, sunflower and castor bean seeds were immobilized on hydrophobic support (silica-octyl) by interfacial adsorption, yielding biocatalysts with recovered activities of 683%, 413% and 1494%, respectively. SDS-PAGE electrophoresis and activity assays during the immobilization of the purified lipases on silica-octil suggested the presence of two lipase isoforms with molecular weights around of 20 and 30 kDa. Soluble soybean lipase exhibited optimum pH and temperature for hydrolysis of olive oil around 8.0 and 47 °C, respectively, while for immobilized soybean lipase (derivative) were 6.0 and 57°C, respectively. The halflife of the immobilized lipase at 50oC and pH 7 was around 8 h. The synthesis of butyl butyrate at 40oC catalyzed by immobilized lipase yield a conversion of approximately 15% after 9 h of reaction. The productivity of lipases from soybean seeds can be increased by germination of the seeds for 12 h, followed by extraction at 25oC for 12 h with salt solution (sodium phosphate buffer pH 7.0) at 100 mM concentration, supplemented with 1% (m/v) Tris-HCl. / Lipases (glicerol éster hidrolases, EC 3.1.1.3) catalisam reações de hidrólise, esterificação e transesterificação. As lipases podem ser obtidas de fontes animais, microbianas e vegetais, sendo que as de origem microbiana representam a grande maioria das lipases produzidas atualmente. No entanto, o uso dessas enzimas em escala industrial ainda é restrito devido ao alto custo de produção, favorecendo, assim, a busca por novas fontes de lipase. Este trabalho teve por objetivo a utilização de sementes de oleaginosas como fontes de lipases, visando sua aplicação na síntese de ésteres de ácidos graxos e hidrólise de óleos vegetais. Inicialmente sementes de soja, girassol e mamona foram trituradas em tampão fosfato de sódio 50 mM, pH 7, seguida por agitação de 11 horas em temperatura ambiente. Sob essas condições, as produtividades médias foram de aproximadamente 237, 100 e 81 U/g de sementes secas. Os sólidos foram removidos do extrato enzimático bruto por filtração e o extrato enzimático foi clarificado por centrifugação. O extrato clarificado foi purificado por ultrafiltração em membrana de polipropileno com diâmetro de corte de 100 kDa. Esse procedimento permitiu a recuperação de 40, 35 e 11% da atividade inicialmente presente nos extratos enzimáticos brutos obtidos a partir de sementes de soja, girassol e mamona, respectivamente. Lipases de sementes de soja, girassol e mamona foram imobilizadas por adsorção hidrofóbica em sílica ativada com grupos octil (sílica-octil), obtendo-se biocatalisadores com atividades recuperadas de 683%, 413% e 1494%, respectivamente. Eletroforese SDS-PAGE do extrato enzimático da soja e ensaios de atividade durante a imobilização em sílica-octil sugeriram a presença de duas isoformas de lipases, com massas moleculares de aproximadamente 20 e 30 kDa. O pH e a temperatura de máximas atividades hidrolíticas do extrato enzimático da soja foram de 8,0 e 47ºC, respectivamente, enquanto para a enzima imobilizada foram de 6,0 e 57ºC, respectivamente. O tempo de meia-vida da enzima imobilizada a 50ºC e pH 7 foi de 8 h. Na síntese de butirato de butila, realizada a 40ºC, obteve-se uma conversão de aproximadamente 15% em 9 h de reação. A produtividade de lipases de sementes de soja pode ser aumentada por germinação das sementes por 12 h, seguida da extração a 25ºC por 12 h com solução salina (tampão fosfato de sódio, pH 7,0) com uma concentração de 100 mM e adição de Tris-HCl 1% (m/v).

Este trabalho teve por objetivo a preparação e caracterização de membranas de polissulfona (PSU) e a imobilização da enzima lipase nestes filmes, para a produção de membranas enantiosseletivas, visando utilização futura em separação de misturas quirais. Membranas de PSU foram preparadas pelo processo de inversão de fase, utilizando clorofórmio como solvente e água como agente coagulante para a inversão. Foram preparadas membranas com diferentes espessuras e os seguintes parâmetros para a inversão de fase foram definidos: concentração das soluções, tempo de evaporação do solvente, secagem e tratamento térmico. As membranas foram caracterizadas, visando a utilização em processo de eletrodiálise (ED) e imobilização da enzima lipase PS. Para a imobilização foi utilizado o glutaraldeído como agente bifuncional para ligação da enzima ao polímero. Na imobilização foram determinados os parâmetros cinéticos velocidade máxima (Vmáx) e constante de Michaelis-Menten (Km), a quantidade de enzima imobilizada nas membranas pelo método de Bradford e a atividade da enzima livre e imobilizada através da hidrólise do acetato de p-nitrofenila (PNPA). As membranas de PSU preparadas por inversão são hidrofóbicas, e apresentaram características de permesseletividade e capacidade de troca iônica inferiores às apresentadas pelas membranas comerciais Selemion®; CMT e CMV e resistência elétrica superior à destas membranas. O diâmetro dos poros nas membranas é menor que 100 nm. . A quantidade máxima de enzima imobilizada foi de 2,35 mg .g-1 de polímero em 18 horas de imobilização com um rendimento de 61,2%. A atividade da enzima decai após a imobilização, de 14780 U.g-1 (enzima livre) para 1184 U.g-1 (enzima imobilizada). / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-13T17:21:10Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Jadison Fabricio de Souza.pdf: 3168334 bytes, checksum: ec62af877268ce2e7d357db5c8c5e372 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-13T17:21:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Jadison Fabricio de Souza.pdf: 3168334 bytes, checksum: ec62af877268ce2e7d357db5c8c5e372 (MD5) / Preparation and characterization of polysulfone (PSU) membranes and the immobilization of lipase enzyme in these membranes to produce enantioselective membranes, in order to separate chiral compounds, is the subject of the present work. PSU membranes were prepared by phase inversion, using chloroform as solvent and water as nonsolvent. Membranes with different thickness were prepared and phase inversion parameters such as (solution concentrations, solvent evaporation time, drying and thermal treatment) were investigated. Membranes were characterized, in order to use them in electrodialysis process (ED) and in the lipase PS enzyme immobilization. For immobilization, bifunctional agent glutaraldehyde was used to link the enzyme to the polymer. On immobilization, the kinetic constants (Km e Vmax), the amount of immobilized enzyme with Bradford method and the activity of free and immobilized enzyme with p-nitrophenyl acetate (PNPA) hydrolysis, were determined. PSU membranes prepared by phase inversion are hydrophobic and, when compared with Selemion®; CMT and CMV commercial membranes, present lower permeselectivity, lower ion exchange capability and higher resistance. Membranes pore diameter is lower than 100 nm. The maximum amount of immobilized enzyme in the membranes reached 2.35 mg per gram of polymer after 18 hours of immobilization with a 61,2% yield . Enzyme activity decays after immobilization , from 14780 U.g-1 (free enzyme) to 1184 U.g-1 (immobilized enzyme).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Immobilized enzymes provide many advantages when compared to the usage of their free forms. Among these ones, remarkable advantages are the possibility of the biocatalyst reusability, easy separation at the end of the process, its usage in continuous way and the enhancement of its stability. This work was performed aiming the immobilization of the α-galactosidase enzyme from Aspergillus niger in ion exchange resin and the evaluation of its catalytic activity. Firstly, tests were performed in five different resins: Amberlite 252-Na, Dowex Marathon A, Dowex Marathon C, Duolite A-568 e Duolite S-761. According to the results, Duolite A-568 was chosen as the best support. Therefore, studies were done aiming the optimization of the immobilization process in this resin. Glutaraldehyde 1% (v/v) was used before the enzyme adsorption process and it enhanced the operational stability of the immobilized enzyme. Preliminary tests did not showed difference for the immobilization process at the temperatures of 25 and 40°C. A full factorial design and a central composite design were performed to study the best immobilization conditions varying the pH, the α-galactosidase concentration and the immobilization time. The results led to use the following immobilization conditions: pH 4.5; 15 g/L of α-galactosidase and 3 hours of immobilization. The temperature of maximum activity occurred at 60°C for both free and immobilized enzyme. The activation energy calculated by linear adjustment of Arrhenius equation was 5.66 kcal/mol for soluble α-galactosidase and 4.48 kcal/mol for immobilized α-galactosidase. The optimum pH range obtained for free enzyme was 4.0-5.0 and for immobilized enzyme it was 3.0-6.0. The immobilization process improved the α-galactosidase activity in alkaline pHs. Analysis of pH stability showed that both forms of enzyme were resistant for the pH ranges studied (3.5 to 7.5 for free and 3.0 to 8.0 for immobilized). However, the thermal stability of the biocatalyst immobilized in the support decreased. The kinetic studies without inhibition showed closed values of maximum speed (Vmax) for both enzyme forms (194.5 U for free and 187.7 U for immobilized). Although, the Michaelis-Menten constant (Km) of immobilized enzyme was higher than the free one (18.8 and 12.5 g/L, respectively). The hydrolysis reaction of raffinose was inhibited by the addition of the reaction products, sucrose and galactose, and the results of inhibition by galactose pointed for the competitive inhibition type. Then, storage tests of immobilized α-galactosidase showed that the enzyme maintained its activity even after 145 days when kept at the temperature of 4°C. / O uso de enzimas imobilizadas proporciona muitas vantagens em relação ao seu uso na forma livre. Dentre estas vantagens se destacam a possibilidade de reutilização do biocatalisador, a sua fácil separação ao final do processo, a utilização em modo contínuo e o aumento de sua estabilidade. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de imobilizar a enzima α-galactosidase de Aspergillus niger em resina de troca iônica e avaliar a sua atividade catalítica. Inicialmente, foram feitos testes preliminares de imobilização em 5 tipos de resinas: Amberlite 252-Na, Dowex Marathon A, Dowex Marathon C, Duolite A-568 e Duolite S-761. Pelos resultados obtidos, Duolite A-568 foi selecionada como melhor suporte e, portanto, estudos foram feitos para a otimização do processo de imobilização nesta resina. Glutaraldeído na concentração de 1% (v/v) foi utilizado anteriormente ao processo de adsorção da enzima e melhorou a estabilidade operacional da α-galactosidase imobilizada. Testes preliminares não indicaram diferença do processo de imobilização para temperaturas de 25 e 40°C. Realizou-se um planejamento fatorial completo e um planejamento composto central para estudar as melhores condições de imobilização variando-se o pH, concentração de α-galactosidase e tempo de imobilização. Os resultados obtidos levaram a utilizar as seguintes condições de imobilização: pH 4,5, concentração de α-galactosidase de 15 g/L e tempo de imobilização de 3 horas. A temperatura de máxima atividade enzimática foi 60°C tanto para a enzima livre quanto imobilizada. O valor da energia de ativação encontrado pelo ajuste linear da equação de Arrhenius foi de 5,66 kcal/mol para α-galactosidase solúvel e 4,48 kcal/mol para α-galactosidase imobilizada. A faixa de pH ótimo obtido para a enzima livre foi 4,0-6,0 e para a enzima imobilizada foi 3,0-6,0. O processo de imobilização melhorou a atividade da α-galactosidase para pHs mais alcalinos. A análise de resistência ao pH mostrou que ambas as formas da enzima foram resistentes para as faixas estudadas (3,5 a 7,5 para livre e 3,0 a 8,0 para imobilizada). No entanto, a resistência térmica do biocatalisador retido no suporte foi menor. O estudo cinético sem inibição apresentou valores de velocidade máxima (Vmáx) próximos para as duas formas da α-galactosidase (194,5 U para livre e 187,7 U para imobilizada), porém o Km da forma imobilizada foi maior que o da livre (18,8 g/L e 12, 5 g/L de rafinose, respectivamente). A reação de hidrólise da rafinose foi inibida pela adição dos produtos da reação, sacarose e galactose, sendo que os resultados de inibição por galactose apontam para o tipo de inibição competitiva Por fim, testes de estocagem da α-galactosidase imobilizada mostraram que a enzima manteve sua atividade mesmo após 145 dias mantida a temperatura de 4°C. / Mestre em Engenharia Química