Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4232_1.pdf: 1307119 bytes, checksum: bd4ce94efff9ff3ca158f0f2aa7f7e5c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / A contaminação das águas dos rios, mares, lagos e oceanos têm sido um dos maiores problemas da sociedade moderna, causado em parte pelas atividades industriais. Nesse contexto, o processamento têxtil é gerador de uma grande quantidade de efluente caracterizado por uma elevada carga orgânica, cor acentuada e compostos químicos tóxicos, que, dependendo do corante empregado, pode também conter substâncias mutagênicas, carcinogênicas e genotóxicas. Outra importante fonte de contaminação dos corpos hídricos são os produtos farmacêuticos, considerados em sua maioria como contaminantes refratários. Atualmente, existem vários processos de tratamentos para esses dois tipos de poluentes, entre os quais os processos oxidativos avançados (POA), que vêm sendo largamente estudados, e que apresentam como vantagem a possibilidade de uma total degradação dos poluentes. No presente estudo, foram aplicados três tipos de POA: processos Fenton (H2O2/Fe2+), foto-Fenton (H2O2/Fe2+/UV) e TiO2/UV. Para o corante têxtil Remazol Black B e o fármaco antiviral Ganciclovir foram empregados os processos Fenton e foto-Fenton; e para o corante Remazol Red RB 133% foram empregados os processo foto-Fenton e TiO2/UV. Planejamentos fatoriais completos 23 foram utilizados para aperfeiçoar as condições experimentais. No caso do Remazol Black B, a eficiência dos processos na descoloração do corante e na redução do carbono orgânico total obedece à seguinte ordem: foto-Fenton luz UVA > foto-Fenton luz visível > Fenton, comprovando que a radiação da luz UVA é a mais eficiente na geração de radicais hidroxilas. Para o corante Remazol Red RB 133% com o processo foto-Fenton, foram constatados efeitos similares das lâmpadas luz UVA e luz visível para a descoloração do corante; e no processo com o TiO2/UV, foi constatada uma alta remoção do corante; uma fragmentação total da molécula, e nenhuma toxidade nas amostras do corante sem e com tratamento. Os resultados com o Ganciclovir indicaram a possível formação de um complexo entre o íon Fe2+ e a molécula do Ganciclovir, que depende da presença do H2O2. Os resultados revelaram também que a reação foto-Fenton foi mais efetiva para a remoção e degradação do fármaco, frente à reação de Fenton

Mais de 95% de luz ultravioleta (UV) que atinge a superfície da Terra corresponde ao comprimento de onda da luz UVA (315-400 nm). A luz UVA induz no DNA danos pela absorção direta e indireta dos fótons, bem como por intermédio de cromóforos. Pacientes com Xeroderma Pigmentosum Variante (XP-V) possuem mutações na DNA polimerase η (pol eta), que promove a síntese translesão dos danos induzidos pela luz solar. Na ausência dessa polimerase há aumento da mutagênese, provável causa de câncer de pele em pacientes XP-V. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os mecanismos de indução de danos no genoma e mutagênese por luz UVA, em células derivadas desses pacientes. Os resultados indicam que a exposição à luz UVA resultou em maior sensibilidade de células XP-V comparadas à linhagem controle. Os níveis de fosforilação da histona H2AX (gerando γH2AX - indicador de indução de danos no genoma) e detecção de danos diretos e indiretos no DNA apresentou um aumento significativo em células XP-V irradiadas com luz UVA. Curiosamente, na ausência de pol eta houve uma redução na capacidade de remoção das lesões formadas. Além disso, a irradiação com luz UVA causou forte bloqueio de replicação do DNA e parada do ciclo celular em fase S em células XP-V, desencadeando importantes respostas mediadas por ATR/Chk1. Surpreendentemente, o antioxidante N-acetilcisteína (NAC) resultou em diminuição da sensibilidade celular, dos níveis de γH2AX, da parada de forquilha de replicação e do ciclo celular, reduziu os efeitos citotóxicos da inibição de ATR, melhorou o reparo de lesões no DNA e preveniu a carbonilação de proteínas em células XP-V irradiadas com luz UVA. Investigamos também a indução de mutagênese nas células irradiadas com luz UVA, através de sequenciamento de exoma de clones celulares. Os dados indicaram um aumento significativo da mutagênese em células XP-V irradiadas comparadas a células controle, e pela avaliação dos tipos de mutações encontradas verificamos uma frequência bastante alta de transições C>T, provavelmente como consequência de replicação errônea de dímeros de pirimidina. Entretanto, também identificamos indução significativa de transversões C>A, provavelmente devido a lesões oxidadas no genoma. Curiosamente, ao compararmos células XP-V com células controle detectamos um aumento desse último tipo de mutação na ausência de pol eta, provavelmente devido a lesões endógenas, produzidas pela oxidação do DNA. Além disso, análises in silico mostraram que células XP-V irradiadas com UVA apresentaram assinatura mutacional similar ao observado para tumores de pele. Os dados claramente indicam que células XP-V são sensíveis a irradiação com UVA e que os danos promovidos no DNA, incluindo aqueles causados por estresse oxidativo, desencadeiam respostas celulares e mutagênese nesses pacientes. Assim, além de apontar que UVA pode gerar efeitos deletérios na pele de pacientes XP-V, nossos dados também contribuem para a compreensão de como esses comprimentos de onda podem atuar em células humanas em geral / More than 95% of ultraviolet-light (UV) that reaches the Earth surface corresponds to UVA wavelengths (315-400 nm). UVA-light induces DNA damage through direct and indirect absorption of photons, as well as, intermediated by chromophores and by oxidation mechanisms. Xeroderma Pigmentosum Variant (XP-V) patients are defective in DNA polymerase η (pol eta) that performs translesion synthesis of sunlight induced DNA damage. Absence of pol eta results in increased mutagenesis, which is probably responsible for high frequency of skin cancer in XP-V patients. The goal of this work was to characterize the mechanisms of UVA-induced genome DNA damage and mutagenesis in cells derived from these patients. The results indicate that UVA irradiation increased cell death of XP-V compared to control cell line. The phosphorylation of the histone H2AX (generating γH2AX, an indicator of genotoxic stress) and DNA damage was highly increased in UVA irradiated XP-V cells. Curiously, however, in the absence of pol eta, there was a reduction in the capacity of cells to remove DNA damage from genome. Moreover, UVA irradiation triggered strong DNA synthesis blockage and cell cycle arrest in S phase, resulting in important responses mediated by the ATR/Chk1 pathway in XP-V cells. Interestingly, the antioxidant N-acetyl cysteine (NAC) resulted in decreased cell sensitivity, γH2AX levels, fork stalling and cell cycle arrest, reduced the cytotoxic effect of ATR inhibition, improved DNA repair and prevented the protein carbonylation in XP-V cells irradiated with UVA. The mutagenesis by UVA-light was also investigated by exome DNA sequencing of cellular clones. The data indicated a significative increase of mutagenesis in XP-V irradiated cells compared to control cells, and the identification of mutation types indicated a high increase of C>T transitions, probably as result of error-prone replication of pyrimidine dimers. Nevertheless, the induction of C>A transversions were also detected, probably due to oxidized DNA damage. Curiously, when XP-V and control cells were compared, in the absence of irradiation, these transversions were also detected, maybe due to endogenous oxidation of DNA. In addition, in silico analyses showed that UVA-irradiated XP-V cells had a mutation signature similar to the observed for skin cancer. The data demonstrate XP-V cells are sensitive to UVA-light and DNA damage, including by oxidative stress, trigger cell responses and induce mutagenesis in these patients. Therefore, besides showing that UVA-irradiation may generate deleterious effects in the skin of XP-V patients, the data also contribute to understand how these light wavelengths may damage human cells in general

En la presente Tesis Doctoral se estudió la degradación de una mezcla de ocho compuestos fenólicos mediante diferentes procesos de oxidación avanzada. Se trataron mediante proceso foto-Fenton solar donde aplicando un diseño experimental tipo Doehlert se determinó que el proceso se puede extender hasta valores por encima de pH 2.8, probablemente debido a la formación de complejos del hierro con los compuestos fenólicos. En el tratamiento mediante ozono y la combinación de ozono con luz se estudió el efecto que la concentración de contaminante, el pH y la dosis de ozono tienen sobre el proceso. En general, la combinación del ozono con la luz resultó más eficaz en los casos más desfavorables, es decir, aquellos en los que la dosis de ozono era baja y/o el pH más ácido. La mineralización resultó ser superior en la combinación de ozono con luz y se alcanzó la detoxificación de las muestras en ambos ensayos. Se analizó la toxicidad mediante diferentes bioensayos, resultando el compuesto 2,4-dinitrofenol ser el más toxico para todos los ensayos. Para la monitorización de los contaminantes en los tratamientos, se midieron matrices de Excitación/Emisión (EMM) de fluorescencia. En el caso del proceso foto-Fenton, a los 12 minutos, todos los cromóforos habían desaparecido. En el tratamiento con ozono, se observa la aparición de nuevos cromóforos cuya intensidad va disminuyendo con el tiempo de tratamiento sin llegar a desaparecer por completo. Se han realizado matrices de Excitación/Emisión (EEMs) para estudiar la posible formación de complejos entre sustancias tipo húmicas (STH) y el hierro, así como los posibles cambios experimentados a lo largo del proceso foto-Fenton. Mediante análisis de factores paralelos (PARAFAC) se identificaron tres componentes. Se determinó la constante de estabilidad de los componentes con el Fe(III) a diferentes valores de pH, obteniéndose el máximo para pH 5. Los experimentos fotoquímicos empleando STH y Fe(III), en presencia y ausencia de H2O2, mostraron la dependencia del pH de los componentes modelados. En vista de la capacidad de las STH aisladas a partir de residuos urbanos de actuar como complejantes del Fe, se consideró la posibilidad de emplear otro tipo de residuos como material de partida; en concreto se empleó alperujo para la extracción de STH. Se probaron diferentes condiciones de extracción, obteniéndose los mejores resultados para valores de pH elevados y tiempos de digestión largos. Se comprobó la capacidad fotocatalíca de la STH extraídas y se profundizó en el estudio de la generación de especies radicales. Demostrada la utilidad de las EEMs y PARAFAC para profundizar en el conocimiento de mezclas complejas y teniendo en cuenta la dificultad que supone la aplicación del análisis matemático, se decidió colaborar en el desarrollo de una interfaz gráfica de usuario que facilitara dicho análisis. La aplicación EEMlab facilita la carga, pretratamiento y análisis mediante PARAFAC de sets de datos muy numerosos. Se creó un ejemplo con muestras que contenían mezclas de compuestos conocidos en diferentes proporciones y se empleó EEMlab para la corrección, preprocesamiento y análisis de los datos, validando la utilidad de la aplicación. / In this Doctoral Thesis, the degradation of a mixture of eight phenolic compounds by means of different advanced oxidation processes has been studied. An experimental methodology, based in Doehlert matrixes, was employed to analyze the effect of operational parameters on photo-Fenton process, and the results show that pH range can be extended clearly above 2.8, probably due to complexation of iron with the phenolic substances. In ozonation and ozone-UVA-Vis combination, the effect of pH, ozone dose and pollutants concentration were studied. Generally, O3/UVA-Vis was more efficient only in the experiments with worst operational conditions (low ozone dose and acid pH values). However, mineralization was better for the ozone UVA-vis combination. The toxicity was monitored along the degradation processes by means of different biotoxicity assays and in all cases a good detoxification was reached, being 2,4-dinitrophenol the most toxic pollutant. In order to monitor the pollutants along the treatment, excitation emission fluorescence matrixes (EEM) were recorded. In photo-Fenton process, chromophores were destroyed at 12 min of treatment. In ozonation, new chromophores appeared and partially disappeared at the end of the treatment. To gain further insight into the complexation of humic like substances (HLS) and Fe(III) and into the possible changes of the complex along the photo-Fenton process, EEMs were recorded and analyzed by PARAFAC (PARallel Analysis FACtor). Three fluorescent components were identified in all cases. The interaction of HLS with Fe(III) was characterized by determining the stability constants of the components with Fe (III) at different pH values, which reached their highest value at pH = 5. Photochemical experiments, with and without H2O2, showed pH-dependent trends for the modeled components. Taking into account the ability of humic substances to act as iron complexing agents, the possibility of employing olive mill wastes as a source of HLS was considered. Different extractions conditions were tested and best results were obtained for high pH values and long digestion times. Photocatalytic activity of the obtained substances was proved and the generation of reactive species was further studied. EEMs and PARAFAC seems to be a useful tool to gain further insight into complex mixtures, but the mathematical analysis in not easy. Taking this into account, we decided to collaborate in the development of a graphical user interface. The EEMlab application facilitates the load, preprocess and PARAFAC analysis of big data sets. An example dataset with already know mixtures of compounds at different concentrations was created. EEMlab was used to correct, preprocess and analyze the data set in order to probe the EEMlab utility. / En la present Tesi Doctoral es va estudiar la degradació d'una mescla de huit compostos fenòlics per mitja de diversos processos d'oxidació avançada. Es van tractar pel procés foto-Fenton solar, on aplicant un disseny experimental del tipus Doehlert es va determinar que el procés es pot estendre fins un valor per damunt de pH 2.8, probablement a causa de la formació de complexes del ferro amb els compostos fenòlics. En el tractament per ozó i la combinació ozó amb llum, es va estudiar l'efecte que la concentració del contaminant, el pH i la dosi d'ozó tenen en el procés. En general, la combinació d'ozó amb llum va resultar més eficaç en els casos més desfavorables, es a dir, aquells en els quals la dosi d'ozó era baixa i/o el pH més àcid. La mineralització va resultar ser superior en la combinació d'ozó amb llum i es va aconseguir la detoxificació de les mostres en ambdós assajos. Es va analitzar la toxicitat mitjançant diferent bioassajos, resultant el compost 2,4-dinitrofenol ser el més tòxic per a tot els assajos. Per a la monitorització dels contaminants en els tractaments, es mesuraren matrius de Excitació/Emissió (EEMs) de fluorescència. En el cas del procés foto-Fenton, als 12 minuts, tots els cromòfors havien desaparegut. En el tractament amb ozó, va observar-se l'aparició de nous cromòfors, la intensitat dels quals va disminuint amb el temps de tractament, sense arribar a desaparèixer completament. Es van realizar matrius de Excitació/Emissió (EMMs) per estudiar la possible formació de complexes entre les substàncies tipus húmiques (STH) i el ferro, així com els possibles canvis experimentats al llarg del procés foto-Fenton. Mitjançant l'anàlisi de factors paral·lels (PARAFAC) s'identificaren tres components. Es va determinar la constant de estabilitat dels components amb el Fe(III) a diferents valors de pH, obtenint-se'n el màxim per a un pH de 5. Els experiments fotoquímics empleant STH i Fe(III), en presència i absència de H2O2, mostraren la dependència amb el pH dels components modelats. En vista de la capacitat de les STH aïllades de residus orgànics urbans d'actuar com complexants del ferro, es va considerar la possibilitat d'utilitzar un altre tipus de residu com material de partida; concretament s'empleà el residu sòlid generat en l'obtenció de l'oli d'oliva en un procés en dos fases (pinyolada) per a l'extracció de STH. Es van provar diferents condicions d'extracció, obtenint-se'n els millors resultats per a valors de pH elevats i temps de digestió llargs. Es va comprovar la capacitat fotocatalítica de les STH extretes i es va profundizar en l'estudi de la generació d'espècies radicalàries. Demostrada la utilitat de les EMMs i PARAFAC per a aprofundir en el coneixement de mescles complexes i comptant amb la dificultat que suposa l'aplicació de l'anàlisi matemàtic, es va decidir colaborar en el desenvolupament d'una interfície gràfica d'usuari que facilitarà l'anàlisi. L'aplicació EMMlab facilita la càrrega, pretractament i anàlisi mitjançant PARAFAC de sets de dades molt nombrosos. Es va crear un exemple amb mostres que contenien mescles de compostos coneguts en diferents proporcions i es va emprar EEMlab per a la correcció, preprocessament i anàlisi de les dades, validant la utilitat de l'aplicació / García Ballesteros, S. (2017). DESARROLLO DE NUEVAS ESTRATEGIAS BASADAS EN LA INTEGRACIÓN DE PROCESOS FOTOQUÍMICOS SOLARES CON OTRAS TÉCNICAS AVANZADAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES COMPLEJAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/95602