Die Struktur des Knochenmaterials wird während des gesamten Lebens durch dynamische Prozessen verändert. Diese sind der Umbauprozess, bei dem existierendes Material entfernt und durch neues, vorerst weiches ersetzt wird. In dieses weiche Material wird im sog. Mineralisierungsprozess Mineral eingelagert und somit die Steifigkeit erhöht. Diese zwei Prozesse führen zu einem heterogenen Knochenmaterial. Das komplexe Zusammenspiel kann durch Knochenkrankheiten beeinflusst werden und zu einem mechanischen Versagen des Materials führen. Wie viel Einfluss dabei allein dem Umbauprozess und dem Mineralisierungsprozess zuzuschreiben sind, konnte bislang nicht geklärt werden. An diese Fragestellungen wird in der vorliegenden Dissertation mit physikalischen und numerischen Methoden herangegangen. Das heterogene Material ist das Ergebnis des Mineralisierungs- und Umbauprozesses und wird abkürzend BMDD (für bone mineralization density distribution) genannt, die für alle gesunden Menschen gleich ist und bei Knochenkrankheiten davon abweicht. Mittels Modellierung wird eine Störung in der Mineralisierung simuliert, die zu Verschiebungen in der BMDD führt. Diese Verschiebungen können verglichen werden mit einem veränderten Umbauprozess. Der unterschiedliche Einfluss der beiden Prozesse liegt im zeitlichen Verlauf. Die Mineralisierungskinetik im Knochen konnte durch die neuartige Auswertung von 3D in vivo micro-CT-Bildern von Mäusen erstmals quantifiziert werden. Die Auswertung bestätigte, die schnellere Mineralisierung im neugeformten und die langsamere in bereits vorhandenem Knochen. Wie der Umbauprozess im kompakten Knochen gesteuert sein kann, wurde mittels Anordnungsmechanismen der Osteone beschrieben. Für einen solchen Knochenbaustein war es verboten innerhalb einer definierten Zone eines anderen Bausteins gebildet zu werden. Diese Zone ließ sich am besten durch einen normalverteilten Radius, mit einer dazugehörigen Variabilität beschreiben. / The structure of the bone material is continuously changed during the life by dynamic processes. These are the remodeling process during which the existing material is replaced by new, initially soft material. In this soft material mineral is incorporated during the so called mineralization process, thus increasing the stiffness. These two processes lead to a heterogeneous bone material. Their interplay can be perturbed by bone diseases, which can lead to material failure. It remains unclear to which degree each of these two processes contributes during diseases. Yet, while the remodeling process is known to be mechanically controlled, it is unclear how mechanical stimuli affect the mineralization process. The heterogeneous mineral distribution in trabecular bone is the result of the complex interplay between the mineralization and the remodeling process and is called bone mineralization density distribution (BMDD). The BMDD is similar for all healthy adult humans. A deviation from this healthy distribution is indicative of bone diseases. With a mathematical model the influence of changed mineralization kinetics on the BMDD is investigated and compared to a remodeling change. The different influences lie in the time development. With a novel 3D analysis of in vivo micro-CT of the vertebra in a mouse tail the mineralization kinetics could be quantified for the first time. It could be e.g. shown that the bone is demineralized before it is completely resorbed. An algorithm was developed to understand how the remodeling process can be regulated. The arrangement of the building blocks could be described when such a block could only be placed within a defined zone of another building block. This zone could be best quantified when its radius was normally distributed with a corresponding standard deviation.

Após a regulamentação do uso agrícola do lodo de esgoto no Brasil em 2006, houve maior restrição quanto aos limites de metais pesados e patógenos. Portanto, a maioria dos lodos gerados no Brasil necessita de pós-tratamento para uso agrícola. O processo de compostagem do lodo pode assegurar seu uso em solos. A cana-de-açúcar ocupa extensas áreas mecanizadas e é grande receptora de resíduos orgânicos. O objetivo desse trabalho foi verificar melhorias proporcionadas a um lodo de esgoto compostado com poda de árvore e confrontar o uso do lodo in natura e compostado na cana-de-açúcar. Foram montadas pilhas de compostagem de lodo de esgoto digerido anaerobicamente e poda de árvore triturada, com relação C/N inicial igual a 30/1, mantendo a compostagem com revolvimento mecânico por 120 dias. Monitorou-se a temperatura, a quantidade de patógenos e realizou a caracterização físico-química e química dos resíduos. Para verificar as taxas de decomposição dos resíduos em Nitossolo Háplico álico, argiloso, realizou-se ensaio de respirometria. No ensaio I, utilizaram-se duas doses de lodo (21,2 e 42,4 t ha-1) e três de composto (69,4; 138,9; 277,8 t ha-1). No ensaio II, utilizaram-se quatro doses de lodo (120; 240; 360; 480 t ha-1). Foi realizado um teste para obter as taxas de mineralização de nitrogênio dos resíduos. Em colunas de PVC foi adicionado o mesmo solo, três doses de lodo (3,6; 7,2; 14,4 t ha-1), e três de composto (7,2; 14,4; 28,8 t ha-1), periodicamente as colunas foram lixiviadas e realizadas as determinações de N-NO3- e N-NH4+ colorimetricamente. O experimento de campo foi conduzido com o mesmo solo, aplicando os resíduos uma vez sob sistema de cana crua de segundo corte, cultivar IAC-1099. Utilizaram-se três doses de lodo (46,2; 92,4; 184,8 t ha-1) e três de composto (52,5; 105; 210 t ha-1). Conduziram-se os tratamentos testemunha, e com fertilização mineral (120 kg ha-1 de N e 120 kg ha-1 de K2O). Nas parcelas tratadas com resíduos adicionaram-se 120 kg ha-1 de K2O. Avaliaram-se o efeito do uso dos resíduos na terceira e quarta soqueira, por meio da determinação da produtividade e das variáveis tecnológicas. Na quarta soqueira foram quantificados os teores de Cu, Zn, Cr, Ni, Cd e Pb no solo, folha e caldo. Os parâmetros físico-químicos e químicos do composto estiveram de acordo com a legislação agrícola. Houve eliminação dos ovos de helmintos viáveis e redução de coliformes totais. No teste de respirometria, a taxa de 30% estabelecida pela legislação foi atingida somente pela maior dose de lodo. No teste de mineralização as doses que apresentaram taxas iguais às estabelecidas pela legislação não atenderam a necessidade em N da cultura. As doses que atenderam a necessidade em N, por apresentar altas taxas de mineralização, foram menores que as doses agrícolas recomendadas. No campo, a maior dose de resíduos proporcionou menor perda de produtividade entre os ciclos. Os teores dos elementos estudados estiveram dentro dos padrões de qualidade de solo, assim como os teores dos elementos na folha. No caldo os teores estiveram na ordem de ppb. / In 2006, after the regulation of agricultural use of sewage sludge in Brazil, there was greater restriction as to limits for heavy metals and pathogens. Therefore, most of sewage sludge generated in Brazil requires pos-treatment for agricultural use. The sewage sludge composting ensures its use in soil. Sugarcane occupies large mechanized areas and it\'s great absorber of organic wastes. The aim of this study was to assess possible improvements in the characteristics of a sewage sludge composted with pruning and confront use of sewage sludge and sewage sludge compost in sugarcane. Two static piles with anaerobically digested sewage sludge and pruning tree were constructed with a C/N ratio initial equal to 30/1, leading composting for 120 days with mechanical mixing. During the process was monitored temperature, pathogens amount and were made chemical and physicochemical characterization. To check decomposition rates of wastes in a Hapludox haplic alic, clayey, the respirometry test was conducted. In test I, we used two doses of sludge (21.2 and 42.4 t ha-1) and three doses of compost (69.4, 138.9, 277.8 t ha-1). In test II we used four doses of sludge (120, 240, 360, 480 t ha-1). We conducted a mineralization test to check wastes mineralization rates. In PVC columns was added the same soil, three doses of sludge (3.6, 7.1, 14.3 t ha-1) and three doses of compost (7.2, 14.3, 28.7 t ha-1), periodically the columns were leached and determination of N-NO3- and N-NH4+ were made by method colorimetric. The field experiment was conducted on the same soil, applying wastes only time under straw of a no-burning system, at the beginning of third sugarcane ratoon. We used three doses of sludge (46.2, 92.4, 184.8 t ha-1) and three doses of compost (52.5, 105, 210 t ha-1). We carried out treatment control and treatment with mineral fertilization (120 kg N ha-1 and 120 kg ha-1 K2O). In plots with waste was added 120 kg ha-1 of K2O. We evaluated the effect of waste application in third e fourth ratoon by determination of productivity and technological analysis. In fourth ratoon, we evaluated the levels of Cu, Zn, Cr, Ni, Cd and Pb in soil, in sugarcane juice and leaf. The physicochemical and chemical parameters of compost were in agreement the agricultural legislation. There elimination of helminthes viable eggs and reduction of total coliforms. In respirometry test, only treatment with highest dose of sludge presented decomposition rate equal the rate established for the legislation, equal to 30%. In mineralization test, treatments that presented rates equal the legislation not provide the amount required of N for plant. And treatments that provide the amount required in N, by presenting high mineralization rates, were lower than agricultural dose. In field experiment, the highest doses of wastes resulted in less loss of productivity between crops cycles. The contents of elements studied were within the soil quality standards, as well as the contents these elements on sheet. In sugarcane juice this elements were presented in level of ppb.

O composto de lodo de esgoto, classificado como fertilizante orgânico Classe D (MAPA, 2009) é um material rico em nutrientes, especialmente nitrogênio (N) e fósforo (P), e possui elevado conteúdo de matéria orgânica. Contudo, ainda não há relatos na literatura brasileira sobre o uso do composto de lodo de esgoto na cultura da cana-de-açúcar. Assim como, faltam pesquisas para adequar as doses de adubos nitrogenado e fosfatado a serem aplicadas em área agrícola tratada com composto. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de aplicação e reaplicação de doses de composto de lodo de esgoto e de adubos minerais nitrogenado e fosfatado sobre as propriedades químicas do solo e a produtividade, características tecnológicas e os teores de N e P na folha, caldo e colmo da cana-soca de segundo e terceiro corte. Na aplicação do composto, segunda soca, foram aplicadas quatro doses de composto de lodo de esgoto (0; 27; 54 e 82 t ha-1, base seca), quatro de N (0; 32,3; 64,7 e 98 kg ha-1) e duas de P2O5 (0 e 30 kg ha-1) e na reaplicação, terceira soca, foram aplicadas quatro doses decrescentes do composto (0; 7,8; 15,5 e 23,3 t ha-1, base seca), quatro de N (0; 44,6; 89 e 135 kg ha-1) e duas de P2O5, (0 e 54 kg ha-1) em delineamento em blocos casualizados, em esquema fatorial, com três repetições. Na aplicação do composto, segunda soca, cujo requerimento de N foi considerado como 98 kg ha-1, a produtividade de colmos (TCH) aumentou de 77 a 104 t ha-1 em função das doses do composto. A aplicação do composto pelo critério do nitrogênio promoveu valores de TCH, produtividade de açúcar (TAH), açúcares redutores (AR), açúcar total recuperável (ATR) e açúcares redutores totais (ART) semelhantes aos do tratamento com adubo mineral convencional. Na reaplicação do composto, terceira soca, cujo requerimento de N foi considerado como 135 kg ha-1, a TCH aumentou de 59 a 80 t ha-1 em função das doses do composto. Porém, a maior dose do composto, cuja taxa de mineralização do N foi considerado de 30%, deve ser complementada com 89 kg ha-1 de N mineral para produzir valores de TCH, TAH, AR e ATR semelhantes aos do tratamento com adubo mineral. As doses do composto de lodo de esgoto resultou em incrementos nos teores de N total, C-orgânico, P, pH, Ca, K, soma de bases e capacidade de troca catiônica do solo, em relação ao controle absoluto. Quanto aos teores de N e P nas soqueiras, de modo geral, não houve efeito dos tratamentos, exceto quanto ao teor de N na terceira soca que foi crescente em função das doses de N mineral. Conclui-se, com base no estudo de superfície de resposta, que: 1) a aplicação do composto de lodo de esgoto no cultivo da cana-soca, considerando taxa de mineralização do N de 10% e o requerimento agronômico de N, pode substituir de forma adequada a aplicação dos adubos minerais nitrogenado e fosfatado, e 2) o uso de dose de composto inferior a da dose estabelecida pelo critério do N deve ser proporcionalmente complementada com nitrogênio mineral, seja em condições da primeira e, ou, da segunda aplicação sucessiva / The sewage sludge compost classified as an organic fertilizer Class D (MAPA, 2009) is a material rich in nutrients, especially nitrogen (N) and phosphorus (P), and have high content of organic matter. However, there is a lack of research in the Brazilian literature about the use of the sewage sludge compost on the sugar cane crop. There is also a lack of research to adequate the nitrogen and phosphate fertilizer doses to be applied in agricultural fields treated with compost. The objective of this study was to evaluated effect of levels of sewage sludge compost and mineral sources of nitrogen and phosphorus on the soil chemical proprieties, productivity and technological characteristics and the content of N and P on leaves, juice and stalks of the second and third ratoon cane. On the first application of compost, second ratoon cane, were applied four doses of sewage sludge compost (0; 27; 54 and 81.7 t ha-1, dry base), four of N (0; 32.3; 64.7 and 98 kg ha-1) and two of P2O5 (0 and 30 kg ha-1) and in the reapplication of the compost, third ratoon, the compost was applied in decreased levels 0; 7,8; 15,5 e 23,3 t ha-1, dry base, four of N (0; 44,6; 89 and 135 kg ha-1) and four of P2O5, (0 and 54 kg ha-1) in randomized block design, in factorial design, with three replications. In the first application, second ratoon, which N requirement was considered as 98 kg ha-1, the stalk productivity (TSS) increased from 77 to 104 t ha-1 in function of sewage sludge compost rate. The sewage sludge compost application rate established by nitrogen criteria promoted values of promoted values of stalk productivity (TSS), sugar productivity (TSH), reducing sugars (RS), total recoverable sugars (TRS) and total reducing sugars (TRS) similar to the treatment with mineral fertilizer. In reapplication of compost, whose N request was considered 135 kg ha-1, the TSS increased from 59 to 80 t ha-1 in function of compost application rate and the highest mineralization rate was 30%, should be complemented with 89 kg ha-1 of mineral N to produce values of TSS, TSH, AR, Pol cane, Pol juice and similar to conventional mineral fertilizer. The sewage sludge compost application rate increased N total, organic carbon, P, pH, Ca, K, bases sum and cation exchange capacity soil contents in relation to the control treatment. As for the contents of N and P in the ratoon, in general, there was no effect on the treatments, except for the N content in the third ratoon that increased in function of N fertilizer. Concludes, based on the response surface study that: 1) the application of sewage sludge compost in cultivation of ratoon cane, whereas N mineralization rate of 10% and the agronomic application of N, can replace the adequately the application of nitrogen and phosphorus mineral fertilizer; 2) the use of lower dose of sewage sludge compost established by nitrogen criteria should be proportionally supplemented with mineral nitrogen, either in terms of first and second successive application

Os efeitos de preparações de plasma rico em plaquetas (PRP) sobre a atividade osteogênica in vitro e in vivo em contato com biomateriais são divergentes na literatura. O objetivo do presente estudo foi avaliar a expressão e/ou atividade de marcadores iniciais da diferenciação osteoblástica em culturas de células osteogênicas crescidas sobre titânio (Ti) e expostas a coquetel de fatores de crescimento e proteínas PRP-símile (coquetel de FCs). Células osteoblásticas primárias derivadas de calvárias de ratos recém-nascidos foram cultivadas em meio osteogênico e expostas, nos 7 primeiros dias, a coquetel de FCs nas diluições 1:1 (FCs), 1:10 (FCs/10), 1:100 (FCs/100) e 1:1000 (FCs/1000). Foram avaliados, nos tempos de 7, 10 e 14 dias: 1) os aspectos morfológicos e a imunomarcação de sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN), por epifluorescência; 2) a proliferação celular, por ensaio de MTT; 3) a expressão de RNAm para o fator de transcrição Runx2, BSP e fosfatase alcalina (ALP), por PCR em tempo real; 4) a atividade de ALP, clivada da fração de membrana; 5) quantificação da mineralização, por extração do vermelho de Alizarina. Os resultados mostraram inibição da formação dos nódulos de matriz mineralizada em culturas FCs e atraso em seu desenvolvimento em FCs/10 e FCs/100, em comparação a FCs/1000 e controle. A expressão de Runx2, BSP e ALP era menor em todas as culturas expostas ao coquetel de FCs em 7 dias, sendo que para Runx2 e BSP notava-se o efeito concentração-dependente em 10 dias. Menores valores de atividade de ALP foram observados nas culturas FCs e FCs/10, com efeito concentração-dependente e correlação positiva com a mineralização em 7 dias, mas não em 10 e 14. Os resultados permitem concluir que a exposição ao coquetel de FCs inibe e/ou atrasa a diferenciação osteogênica de culturas primárias sobre Ti. Adicionalmente, a atividade de ALP de membrana pode ser considerada também um marcador inicial de diferenciação osteoblástica, indicativo do potencial osteogênico no modelo in vitro utilizado. / The effects of platelet-rich plasma (PRP) preparations on the in vitro and in vivo osteogenic activity in contact with biomaterials have been subject of debate and controversy in the literature. The aim of the present study was to evaluate the expression and/or activity of early markers of osteoblast differentiation in cultured osteogenic cells grown on titanium (Ti) and exposed to a PRP-like cocktail of growth factors and proteins (GFs cocktail). Primary osteoblastic cells derived from newborn rat calvarial bone were cultured in an osteogenic medium (control group) and exposed during the first 7 days of culture to the following dilutions of GFs cocktail: 1:1 (GFs), 1:10 (GFs/10), 1:100 (GFs/100) and 1:1000 (GFs/1000). At days 7, 10 and 14 of culture, the following parameters were assessed: 1) morphology and immunolabeling for bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) by epifluorescence microscopy; 2) cell proliferation by MTT assay; 3) mRNA expression for the osteoblast markers Runx2, BSP and alkaline phosphatase (ALP) by real time PCR; 4) ALP activity following ALP cleavage from cell membrane; 5) mineralization by Alizarin red extraction. The results showed no mineralized nodules for the GFs group and a delayed nodule formation for GFs/10 and GFs/100 compared with GFs/1000 and control. Whereas Runx2, BSP and ALP mRNA levels were lower for all cultures exposed to the GFs cocktail at day 7, a concentration-dependent effect was noticed only for Runx2 and BSP at day 10. The GFs cocktail showed a concentration-dependent effect on ALP activity, with the lowest values for GFs and GFs/10 cultures and a positive correlation with mineralization at day 7 but not at day 10 or 14. In conclusion, inhibited and/or delayed osteogenic differentiation take place in primary cultures grown on Ti and exposed to the GFs cocktail. In addition, membrane ALP activity can also be considered an early marker of osteoblast differentiation, indicative of the in vitro osteogenic potential in the model used.

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As plantações de eucalipto ocupam 20 milhões de hectares em solos altamente intemperizados. Plantações consorciadas de eucalipto com acácia têm potencial de melhorar a produtividade do povoamento, em relação às respectivas plantações homogêneas, através do efeito facilitador da fixação biológica de N pelas árvores de acácia. O objetivo foi avaliar o efeito do consórcio de genótipos de Eucalyptus com Acacia mangium sobre a produção da biomassa aérea de cada espécie e sobre a ciclagem de N. Quatro experimentos foram estabelecidos em áreas manejadas com eucalipto durante várias rotações, em blocos casualizados, contendo três tratamentos: plantação homogênea de acácia (100A), de eucalipto (100E) e plantação consorciada na proporção 1:1 (50A:50E). As áreas experimentais localizam-se em condições ecológicas diferentes na região sudeste do Brasil, nos Estados de São Paulo e de Minas Gerais. O crescimento das árvores foi medido durante toda a rotação de cultivo e equações alométricas de biomassa e de mineralomassa de N foram estabelecidas em cada área, no final da rotação, para os compartimentos aéreos das árvores. A deposição de serapilheira e a mineralização de N in situ foram avaliadas durante dois anos, no final da rotação. As concentrações de C e N no solo foram avaliadas no final da rotação e estimadas por meio do método NIRS (espectrometria de reflectância no infravermelho próximo) e calculados seus estoques no solo. A fixação simbiótica de N2 foi estimada pela diferença do estoque total de N entre os tratamentos. A produção de biomassa de lenho foi maior em 100E que em 50A:50E, devido ao menor crescimento da acácia, em comparação ao eucalipto, nas condições climáticas estudadas. A matéria seca de serapilheira depositada foi maior em 100E, mas o retorno médio de N ao solo, via deposição, em 100A foi 1,7 vez maior que em 100E. Os estoques de C e N no solo foram iguais nos diferentes tratamentos. Os estoques totais de C e N, na área com o maior crescimento de eucalipto, localizada em Santana do Paraíso, foram 30% e 50% maiores do que na área com menor crescimento, localizada em Itatinga. A mineralização de N no solo foi duas vezes maior em 100A que em 100E, e intermediária em 50A:50E, resultante de uma rápida ciclagem de N, da serapilheira acumulada, abaixo de árvores de acácia. O fluxo de N retornado ao solo com a deposição de serapilheira, no final da rotação, foi um bom indicador da disponibilidade de N no solo, em plantações tropicais de rápido crescimento. Nesse contexto, em termos de manejo florestal, os resultados sugerem que uma rotação com plantação homogênea com espécie arbórea fixadora de N (AFN) após várias rotações com plantios de eucaliptos, pode ajudar a manter a fertilidade de N do solo, com um manejo compatível com as práticas adotadas pelas empresas florestais. Outra opção de manejo em larga escala, seria a introdução de um sub-bosque com espécie AFN em plantações comerciais de eucalipto. No entanto o sucesso destas plantações consociadas, em grande parte, depende das espécies selecionadas. / Eucalyptus plantations cover 20 million hectares on highly weathered soils. Eucalyptus plantations intercropped with Acacia have the potential to improve the productivity of the stand, in relation to their mono-specific plantations, through the facilitatory effect of N fixation by acacia trees. The objective was to evaluate the effect of the consortium of genotypes of Eucalyptus with Acacia mangium on the production of biomass of each species and N cycling. Four experiments were established in areas managed with eucalypts for several rotations in a randomized block design with three treatments: mono-specific acacia plantation (100A), eucalyptus (100E) and mixed plantation at 1:1 (50A:50E). The experimental areas located in different ecological conditions in the southeastern region of Brazil, in the states of São Paulo and Minas Gerais. Tree growth was measured throughout the rotation of cultivation and allometric equations of biomass and mineral mass of N have been set for each area at the end of the rotation to the compartments of the trees. Litterfall and N mineralization in situ were assessed for two years, at the end of the rotation. Concentrations of C and N in the soil were evaluated at the end of the rotation and estimated by the NIRS method (near infrared reflectance spectrometry) and calculated stocks in the soil. The symbiotic N2 fixation was estimated by the difference of the total stock of N among treatments. The wood biomass production was higher in 100E than in 50A:50E, due to lower acacia growth compared to eucalyptus climatic conditions studied. The litterfall dry mass was higher in 100E, but the average return of N from litterfall to the soil was 1.7 times higher in 100A than in 100E. The stocks of C and N in the soil were similar in the different treatments. The total stocks of C and N, with more eucalypts growth, located in Santana do Paraíso, were 30% and 50% higher relative, by less growth, located in Itatinga. The mineralization of N in the soil in 100A was twice that at 100E, and intermediate in 50A:50E, resulting from faster turnover of N in the forest floor under acacia trees. Annual N flux from litterfall at the end of the rotation was a good indicator of soil N availability in fast-growing tropical plantations. In this context, in terms of forest management, results suggest that one rotation of mono-specific N-fixing tree species (NFT) after a certain number of of eucalypt rotations could help to maintain plantation soil fertility, with a management compatible with forest company practices. Other large scale management option for management is the introduction of NFT undergrowth by commercial eucalypts. However, the success of these mixed-species plantations is largely dependt on the selected species.

Os efeitos de preparações de plasma rico em plaquetas (PRP) sobre a atividade osteogênica in vitro e in vivo em contato com biomateriais são divergentes na literatura. O objetivo do presente estudo foi avaliar a expressão e/ou atividade de marcadores iniciais da diferenciação osteoblástica em culturas de células osteogênicas crescidas sobre titânio (Ti) e expostas a coquetel de fatores de crescimento e proteínas PRP-símile (coquetel de FCs). Células osteoblásticas primárias derivadas de calvárias de ratos recém-nascidos foram cultivadas em meio osteogênico e expostas, nos 7 primeiros dias, a coquetel de FCs nas diluições 1:1 (FCs), 1:10 (FCs/10), 1:100 (FCs/100) e 1:1000 (FCs/1000). Foram avaliados, nos tempos de 7, 10 e 14 dias: 1) os aspectos morfológicos e a imunomarcação de sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN), por epifluorescência; 2) a proliferação celular, por ensaio de MTT; 3) a expressão de RNAm para o fator de transcrição Runx2, BSP e fosfatase alcalina (ALP), por PCR em tempo real; 4) a atividade de ALP, clivada da fração de membrana; 5) quantificação da mineralização, por extração do vermelho de Alizarina. Os resultados mostraram inibição da formação dos nódulos de matriz mineralizada em culturas FCs e atraso em seu desenvolvimento em FCs/10 e FCs/100, em comparação a FCs/1000 e controle. A expressão de Runx2, BSP e ALP era menor em todas as culturas expostas ao coquetel de FCs em 7 dias, sendo que para Runx2 e BSP notava-se o efeito concentração-dependente em 10 dias. Menores valores de atividade de ALP foram observados nas culturas FCs e FCs/10, com efeito concentração-dependente e correlação positiva com a mineralização em 7 dias, mas não em 10 e 14. Os resultados permitem concluir que a exposição ao coquetel de FCs inibe e/ou atrasa a diferenciação osteogênica de culturas primárias sobre Ti. Adicionalmente, a atividade de ALP de membrana pode ser considerada também um marcador inicial de diferenciação osteoblástica, indicativo do potencial osteogênico no modelo in vitro utilizado. / The effects of platelet-rich plasma (PRP) preparations on the in vitro and in vivo osteogenic activity in contact with biomaterials have been subject of debate and controversy in the literature. The aim of the present study was to evaluate the expression and/or activity of early markers of osteoblast differentiation in cultured osteogenic cells grown on titanium (Ti) and exposed to a PRP-like cocktail of growth factors and proteins (GFs cocktail). Primary osteoblastic cells derived from newborn rat calvarial bone were cultured in an osteogenic medium (control group) and exposed during the first 7 days of culture to the following dilutions of GFs cocktail: 1:1 (GFs), 1:10 (GFs/10), 1:100 (GFs/100) and 1:1000 (GFs/1000). At days 7, 10 and 14 of culture, the following parameters were assessed: 1) morphology and immunolabeling for bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) by epifluorescence microscopy; 2) cell proliferation by MTT assay; 3) mRNA expression for the osteoblast markers Runx2, BSP and alkaline phosphatase (ALP) by real time PCR; 4) ALP activity following ALP cleavage from cell membrane; 5) mineralization by Alizarin red extraction. The results showed no mineralized nodules for the GFs group and a delayed nodule formation for GFs/10 and GFs/100 compared with GFs/1000 and control. Whereas Runx2, BSP and ALP mRNA levels were lower for all cultures exposed to the GFs cocktail at day 7, a concentration-dependent effect was noticed only for Runx2 and BSP at day 10. The GFs cocktail showed a concentration-dependent effect on ALP activity, with the lowest values for GFs and GFs/10 cultures and a positive correlation with mineralization at day 7 but not at day 10 or 14. In conclusion, inhibited and/or delayed osteogenic differentiation take place in primary cultures grown on Ti and exposed to the GFs cocktail. In addition, membrane ALP activity can also be considered an early marker of osteoblast differentiation, indicative of the in vitro osteogenic potential in the model used.

Após a regulamentação do uso agrícola do lodo de esgoto no Brasil em 2006, houve maior restrição quanto aos limites de metais pesados e patógenos. Portanto, a maioria dos lodos gerados no Brasil necessita de pós-tratamento para uso agrícola. O processo de compostagem do lodo pode assegurar seu uso em solos. A cana-de-açúcar ocupa extensas áreas mecanizadas e é grande receptora de resíduos orgânicos. O objetivo desse trabalho foi verificar melhorias proporcionadas a um lodo de esgoto compostado com poda de árvore e confrontar o uso do lodo in natura e compostado na cana-de-açúcar. Foram montadas pilhas de compostagem de lodo de esgoto digerido anaerobicamente e poda de árvore triturada, com relação C/N inicial igual a 30/1, mantendo a compostagem com revolvimento mecânico por 120 dias. Monitorou-se a temperatura, a quantidade de patógenos e realizou a caracterização físico-química e química dos resíduos. Para verificar as taxas de decomposição dos resíduos em Nitossolo Háplico álico, argiloso, realizou-se ensaio de respirometria. No ensaio I, utilizaram-se duas doses de lodo (21,2 e 42,4 t ha-1) e três de composto (69,4; 138,9; 277,8 t ha-1). No ensaio II, utilizaram-se quatro doses de lodo (120; 240; 360; 480 t ha-1). Foi realizado um teste para obter as taxas de mineralização de nitrogênio dos resíduos. Em colunas de PVC foi adicionado o mesmo solo, três doses de lodo (3,6; 7,2; 14,4 t ha-1), e três de composto (7,2; 14,4; 28,8 t ha-1), periodicamente as colunas foram lixiviadas e realizadas as determinações de N-NO3- e N-NH4+ colorimetricamente. O experimento de campo foi conduzido com o mesmo solo, aplicando os resíduos uma vez sob sistema de cana crua de segundo corte, cultivar IAC-1099. Utilizaram-se três doses de lodo (46,2; 92,4; 184,8 t ha-1) e três de composto (52,5; 105; 210 t ha-1). Conduziram-se os tratamentos testemunha, e com fertilização mineral (120 kg ha-1 de N e 120 kg ha-1 de K2O). Nas parcelas tratadas com resíduos adicionaram-se 120 kg ha-1 de K2O. Avaliaram-se o efeito do uso dos resíduos na terceira e quarta soqueira, por meio da determinação da produtividade e das variáveis tecnológicas. Na quarta soqueira foram quantificados os teores de Cu, Zn, Cr, Ni, Cd e Pb no solo, folha e caldo. Os parâmetros físico-químicos e químicos do composto estiveram de acordo com a legislação agrícola. Houve eliminação dos ovos de helmintos viáveis e redução de coliformes totais. No teste de respirometria, a taxa de 30% estabelecida pela legislação foi atingida somente pela maior dose de lodo. No teste de mineralização as doses que apresentaram taxas iguais às estabelecidas pela legislação não atenderam a necessidade em N da cultura. As doses que atenderam a necessidade em N, por apresentar altas taxas de mineralização, foram menores que as doses agrícolas recomendadas. No campo, a maior dose de resíduos proporcionou menor perda de produtividade entre os ciclos. Os teores dos elementos estudados estiveram dentro dos padrões de qualidade de solo, assim como os teores dos elementos na folha. No caldo os teores estiveram na ordem de ppb. / In 2006, after the regulation of agricultural use of sewage sludge in Brazil, there was greater restriction as to limits for heavy metals and pathogens. Therefore, most of sewage sludge generated in Brazil requires pos-treatment for agricultural use. The sewage sludge composting ensures its use in soil. Sugarcane occupies large mechanized areas and it\'s great absorber of organic wastes. The aim of this study was to assess possible improvements in the characteristics of a sewage sludge composted with pruning and confront use of sewage sludge and sewage sludge compost in sugarcane. Two static piles with anaerobically digested sewage sludge and pruning tree were constructed with a C/N ratio initial equal to 30/1, leading composting for 120 days with mechanical mixing. During the process was monitored temperature, pathogens amount and were made chemical and physicochemical characterization. To check decomposition rates of wastes in a Hapludox haplic alic, clayey, the respirometry test was conducted. In test I, we used two doses of sludge (21.2 and 42.4 t ha-1) and three doses of compost (69.4, 138.9, 277.8 t ha-1). In test II we used four doses of sludge (120, 240, 360, 480 t ha-1). We conducted a mineralization test to check wastes mineralization rates. In PVC columns was added the same soil, three doses of sludge (3.6, 7.1, 14.3 t ha-1) and three doses of compost (7.2, 14.3, 28.7 t ha-1), periodically the columns were leached and determination of N-NO3- and N-NH4+ were made by method colorimetric. The field experiment was conducted on the same soil, applying wastes only time under straw of a no-burning system, at the beginning of third sugarcane ratoon. We used three doses of sludge (46.2, 92.4, 184.8 t ha-1) and three doses of compost (52.5, 105, 210 t ha-1). We carried out treatment control and treatment with mineral fertilization (120 kg N ha-1 and 120 kg ha-1 K2O). In plots with waste was added 120 kg ha-1 of K2O. We evaluated the effect of waste application in third e fourth ratoon by determination of productivity and technological analysis. In fourth ratoon, we evaluated the levels of Cu, Zn, Cr, Ni, Cd and Pb in soil, in sugarcane juice and leaf. The physicochemical and chemical parameters of compost were in agreement the agricultural legislation. There elimination of helminthes viable eggs and reduction of total coliforms. In respirometry test, only treatment with highest dose of sludge presented decomposition rate equal the rate established for the legislation, equal to 30%. In mineralization test, treatments that presented rates equal the legislation not provide the amount required of N for plant. And treatments that provide the amount required in N, by presenting high mineralization rates, were lower than agricultural dose. In field experiment, the highest doses of wastes resulted in less loss of productivity between crops cycles. The contents of elements studied were within the soil quality standards, as well as the contents these elements on sheet. In sugarcane juice this elements were presented in level of ppb.

O composto de lodo de esgoto, classificado como fertilizante orgânico Classe D (MAPA, 2009) é um material rico em nutrientes, especialmente nitrogênio (N) e fósforo (P), e possui elevado conteúdo de matéria orgânica. Contudo, ainda não há relatos na literatura brasileira sobre o uso do composto de lodo de esgoto na cultura da cana-de-açúcar. Assim como, faltam pesquisas para adequar as doses de adubos nitrogenado e fosfatado a serem aplicadas em área agrícola tratada com composto. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de aplicação e reaplicação de doses de composto de lodo de esgoto e de adubos minerais nitrogenado e fosfatado sobre as propriedades químicas do solo e a produtividade, características tecnológicas e os teores de N e P na folha, caldo e colmo da cana-soca de segundo e terceiro corte. Na aplicação do composto, segunda soca, foram aplicadas quatro doses de composto de lodo de esgoto (0; 27; 54 e 82 t ha-1, base seca), quatro de N (0; 32,3; 64,7 e 98 kg ha-1) e duas de P2O5 (0 e 30 kg ha-1) e na reaplicação, terceira soca, foram aplicadas quatro doses decrescentes do composto (0; 7,8; 15,5 e 23,3 t ha-1, base seca), quatro de N (0; 44,6; 89 e 135 kg ha-1) e duas de P2O5, (0 e 54 kg ha-1) em delineamento em blocos casualizados, em esquema fatorial, com três repetições. Na aplicação do composto, segunda soca, cujo requerimento de N foi considerado como 98 kg ha-1, a produtividade de colmos (TCH) aumentou de 77 a 104 t ha-1 em função das doses do composto. A aplicação do composto pelo critério do nitrogênio promoveu valores de TCH, produtividade de açúcar (TAH), açúcares redutores (AR), açúcar total recuperável (ATR) e açúcares redutores totais (ART) semelhantes aos do tratamento com adubo mineral convencional. Na reaplicação do composto, terceira soca, cujo requerimento de N foi considerado como 135 kg ha-1, a TCH aumentou de 59 a 80 t ha-1 em função das doses do composto. Porém, a maior dose do composto, cuja taxa de mineralização do N foi considerado de 30%, deve ser complementada com 89 kg ha-1 de N mineral para produzir valores de TCH, TAH, AR e ATR semelhantes aos do tratamento com adubo mineral. As doses do composto de lodo de esgoto resultou em incrementos nos teores de N total, C-orgânico, P, pH, Ca, K, soma de bases e capacidade de troca catiônica do solo, em relação ao controle absoluto. Quanto aos teores de N e P nas soqueiras, de modo geral, não houve efeito dos tratamentos, exceto quanto ao teor de N na terceira soca que foi crescente em função das doses de N mineral. Conclui-se, com base no estudo de superfície de resposta, que: 1) a aplicação do composto de lodo de esgoto no cultivo da cana-soca, considerando taxa de mineralização do N de 10% e o requerimento agronômico de N, pode substituir de forma adequada a aplicação dos adubos minerais nitrogenado e fosfatado, e 2) o uso de dose de composto inferior a da dose estabelecida pelo critério do N deve ser proporcionalmente complementada com nitrogênio mineral, seja em condições da primeira e, ou, da segunda aplicação sucessiva / The sewage sludge compost classified as an organic fertilizer Class D (MAPA, 2009) is a material rich in nutrients, especially nitrogen (N) and phosphorus (P), and have high content of organic matter. However, there is a lack of research in the Brazilian literature about the use of the sewage sludge compost on the sugar cane crop. There is also a lack of research to adequate the nitrogen and phosphate fertilizer doses to be applied in agricultural fields treated with compost. The objective of this study was to evaluated effect of levels of sewage sludge compost and mineral sources of nitrogen and phosphorus on the soil chemical proprieties, productivity and technological characteristics and the content of N and P on leaves, juice and stalks of the second and third ratoon cane. On the first application of compost, second ratoon cane, were applied four doses of sewage sludge compost (0; 27; 54 and 81.7 t ha-1, dry base), four of N (0; 32.3; 64.7 and 98 kg ha-1) and two of P2O5 (0 and 30 kg ha-1) and in the reapplication of the compost, third ratoon, the compost was applied in decreased levels 0; 7,8; 15,5 e 23,3 t ha-1, dry base, four of N (0; 44,6; 89 and 135 kg ha-1) and four of P2O5, (0 and 54 kg ha-1) in randomized block design, in factorial design, with three replications. In the first application, second ratoon, which N requirement was considered as 98 kg ha-1, the stalk productivity (TSS) increased from 77 to 104 t ha-1 in function of sewage sludge compost rate. The sewage sludge compost application rate established by nitrogen criteria promoted values of promoted values of stalk productivity (TSS), sugar productivity (TSH), reducing sugars (RS), total recoverable sugars (TRS) and total reducing sugars (TRS) similar to the treatment with mineral fertilizer. In reapplication of compost, whose N request was considered 135 kg ha-1, the TSS increased from 59 to 80 t ha-1 in function of compost application rate and the highest mineralization rate was 30%, should be complemented with 89 kg ha-1 of mineral N to produce values of TSS, TSH, AR, Pol cane, Pol juice and similar to conventional mineral fertilizer. The sewage sludge compost application rate increased N total, organic carbon, P, pH, Ca, K, bases sum and cation exchange capacity soil contents in relation to the control treatment. As for the contents of N and P in the ratoon, in general, there was no effect on the treatments, except for the N content in the third ratoon that increased in function of N fertilizer. Concludes, based on the response surface study that: 1) the application of sewage sludge compost in cultivation of ratoon cane, whereas N mineralization rate of 10% and the agronomic application of N, can replace the adequately the application of nitrogen and phosphorus mineral fertilizer; 2) the use of lower dose of sewage sludge compost established by nitrogen criteria should be proportionally supplemented with mineral nitrogen, either in terms of first and second successive application

<p>Microbial decomposition of organic matter in aquatic environments plays an important role in natural fluxes of methane and carbon dioxide because the gases are end-products in microbial energy metabolism of organic matter. Microbial metabolism depends on the use of electron donors and electron acceptors in redox reactions that generate energy for growth and maintenance. Energy yields can be used to envisage specific patterns of microbial redox reactions and these predictions depend on the hypothesis that, in a specified environment, the metabolic reaction that yields most energy will dominate over any competing reactions. The energy yield hypothesis indicates a sequential order in electron acceptor use by microbes and also make it tempting to conclude that degradation rate of organic matter is different depending on available electron acceptors. The main purpose of this thesis was to study how the presences of different electron acceptors in freshwater sediments influence organic matter decomposition. Mineralization rates of organic matter under six different conditions regarding the electron acceptor availability were investigated in a river sediment sample from Stångån, Sweden, by measuring carbon dioxide and methane production using gas chromatography. This was done during a fixed time period, in vials containing a mixture of water, sediment, buffer solution and a dominating electron acceptor. Six different metabolic processes; aerobic respiration, denitrification, manganese reduction, iron reduction, sulphate reduction and methanogenesis were included. The overall result indicates similar mineralization rates in both oxic and anoxic treatments. The result also indicates that methane formation was present in the iron reduction and methanogenesis treatments and not evident in the oxic treatments. Sulphate reduction, denitrification and manganese reduction seems to inhibit methanogenesis, but the result also indicates that no significant total mineralization was apparent when NO3- and Mn(IV) were the dominating electron acceptors. The similarities between oxic and anoxic mineralization rates indicates that organic matter degradation rates are not dependent on available electron acceptors and that degradation rates of organic matter are independent of the thermodynamically based energy yield.</p>