Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-graduação em Odontologia. / Made available in DSpace on 2012-10-21T19:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203640.pdf: 536781 bytes, checksum: 090507b2d191786ab93e4373d73c475c (MD5) / Avaliou-se ,"in vitro", os efeitos do clareamento caseiro com peróxido de carbamida a 15% , na liberação de oxigênio, na resistência de união e na microinfiltração de restaurações diretas com resina composta. Para titulação os dentes foram divididos em 4 grupos e para cisalhamento associado a microinfiltração os dentes foram divididos em 2 grupos. De acordo com os resultados concluiu-se que: dentes clareados com peróxido de carbamida a 15% e após 6 h restaurados com resina composta e sistema adesivo, sofrem redução dos valores de resistência de união ao cisalhamento e aumentam o grau de microinfiltração; dentes clareados com peróxido de carbamida a 15% são capazes de liberar quantidades significativamente maiores de oxigênio.

Orientador: Benedito de Oliveira Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-21T05:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valente_RichardHemmi_M.pdf: 3746690 bytes, checksum: b9cf26d655ff09edd9111b030c9a6161 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A crotoxina, isolada e cristalizada em 1938 por Slotta e Fraenkel-Conrat a partir do veneno total de Crotalus durissus terrificus mostrou ser um complexo resultante da interação quaternária de duas sub-unidades representadas por uma proteína ácida com massa molecular de 9 kDa denominada crotapotina e um componente básico, com massa molecular de 14,5 kDa que foi identificado como sendo uma fosfolipase A2 (PLA2 ). Esta última é considerada o principal componente responsável pelo desencadeamento dos efeitos farmacológicos induzidos pelo complexo crotoxina. Estudos mais recentes demonstraram a ocorrência de várias isoformas de PLA2, presentes em diferentes lotes de veneno coletados de várias serpentes, sendo tais isoformas decorrentes da expressão de diferentes RNAs mensageiros. As PLA2 (EC 3.1.1.4.) são enzimas que catalisam especificamente a reação de hidrólise da ligação acil-ester na posição sn-2 de fosfoglicerídeos numa reação dependente de álcio, liberando quantidades equimolares de ácidos graxos livres e lisofosfolipídeos. Já foi demonstrado que trações puras de PLA2 apresentam efeitos inibitórios marcantes sobre várias funções mitocondriais, reduzindo as atividades da NADH oxidase, das succinato e NADH-desidrogenase e da capacidade de fosforilação. Além disso, as PLA2 podem modificar a microviscosidade da fase lipídica da bicamada hidrofóbica de membranas, afetando a atividade funcional de enzimas ligadas à membrana, e, através desse mecanismo, regular vários processos metabólicos. No presente trabalho purificamos e caracterizamos, a partir da crotoxina, três isoformas de PLA2 (F1, F2 e F3) com elevado grau de pureza. As isoformas apresentaram massa molecular aparente com valor igual a 15 kDa e alta homologia seqüencial dos 20 resíduos N-terminais em comparação a isoformas já descritas na literatura. o efeito de cada isoforma de PLA2 purificada sobre mitocôndrias isoladas de fígado de rato foi determinado através de consumo de oxigênio durante o estado respiratório 4 e de inchamento mitocondrial. FI apresentou um estímulo dose dependente do consumo de oxigênio enquanto F2 e F3 causaram estímulo apenas em baixas concentrações e inibição em quantidades maiores. Esses efeitos foram completamente abolidos quando soro albumina bovina a 0,1% ou EGTA a 0,5mM estavam presentes no meio de incubação. Usando-se o inchamento mitocondrial como um parâmetro comparativo, todas as isoformas apresentaram o mesmo comportamento com intensidades diferentes, levando à permeabilização da membrana mitocondrial. Neste caso, a adição de EGTA preveniu o inchamento enquanto a soro albumina bovina foi ineficiente, indicando que o microambiente lipídico foi realmente afetado. Esses resultados sugerem que ácidos graxos livres liberados pela ação das isoformas são diretamente responsáveis pelos efeitos observados nos experimentos de consumo de oxigênio. A proteção oferecida pela CSA contra o inchamento causado pelas isoformas, principalmente quando estas estavam presentes em baixas concentrações, sugere que a ligação da CSA a um sítio da membrana mitocondrial protege esta última contra o ataque das PLA2. Já a pequena proteção oferecida pelo CAT, bem como o prevalecimento do pequeno efeito protetor do CAT quando utilizamos simultaneamente CSA e CAT, sugerem que a ligação do CAT ao seu sítio no carreador ADP/ATP impede a proteção conferida pela CSA / Abstract: Crotoxin, isolated and cristalized in 1938 by Slotta and Fraenkel-Conrat from Crotalus durissus terrificus venom showed to be a complex resultant from the quaternary association between two sub-units: an acidic protein with a molecular mass of 9 kDa named crotapotin and a basic component, with a molecular mass of 14.5 kDa which was identified as a phospholipase A2 (PLA2). This last one is considered to be the main component responsible for the pharmacological effects induced by the crotoxin complex. Recent studies have demonstrated the existence of several PLA2 isoforms which were present in different venom batches collected from several snakes. These isoforms result from the expression of different menssager RNAs. The PLA2 (EC 3.1.1.4) are enzimes that specifically catalyse the hydrolysis of the acyl-ester bond at the sn-2 position of phosphoglycerides in a calcium dependent reaction, producing equimolar amounts of ftee fatty acids and Iysophospholipids. It has already been demonstrated that purified PLA2 fractions show marked inhibitory effects on several mitochondrial features, decreasing NADH-oxidase, succinate and NADH-dehydrogenase activities and phosphorylation capacity. It is also known that PLA2 can modify the microviscosity of the lipid phase of the hydrophobic membrane bilayer, affecting the functional activity of membrane-bound enzymes, and through this mechanism regulate various metabolic processes. In the present work, we have purified and characterized, from crotoxin, three PLA2 isoforms (F1, F2 and F3) with high degree of purity. The isoforms presented an apparent molecular mass of 15 kDa and a high degree of homology regarding the 20 N terminal aminoacid residues when compared to other isoforms already described in the literature. The effect of each purified phospholipase A2 isoform on isolated rat liver mitochondria was determined through mitochondrial swelling and Oz consumption during respiratory state 4. FI showed a dose-dependent stimulation of O2 consumption while F2 and F3 caused stimulation only at low doses and inhibition at higher amounts. These effects were completely suppressed by the presence of 0.1% bovine serum albumin or 0.5mM EGTA in the incubation medium. Taking the mitochondrial swelling as a comparative parameter, alI of them presented the same behaviour at different intensities, leading to permeabilization of the mitochondrial membrane. In this case, addition of EGTA prevented it whereas bovine serum albumin was ineffective, indicating that the lipid microenvironrnent was actualIy,affected. These results suggest that free fatty acids must be directly responsible for the observed effects induced by hospholipase A2 isoforms on oxygen consumption experiments. The protection confered by cyclosporin-A on swelling induced by the isoforms, mainly when they were present in low concentrations, suggests that cyclosporin-A binding to a mitochondrial membrane site protects the membrane against the phospholipase A2 attack. On the other hand, the smalI protection confered by CAT, as well as the prevailment of the small protective CAT effect when we used both CSA and CAT, suggest that the CAT binding to the ADP/ ATP carrier inhibits the protection confered by CSA / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Ciências Biológicas

Orientador: Aldo Focesi Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-21T08:36:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaldamesPortus_MariaIsabel_D.pdf: 5828884 bytes, checksum: 6a5942ec044e7226d47b55054cab8897 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho analisou-se e as propriedades funcionais intrínsecas de oxigenação e de oxidação das hemoglobinas, tetramérica de Clarias sp. peixe de respiração aérea, e dimérica de Liophis miliaris, serpente aquática, considerando-se a base molecular e termodinâmica de união com o ligante, efeito Bohr e cooperatividade, e a relação estruturafunção-evolução As propriedades funcionais de oxigenação da hemoglobina de Clarias sp., de um componente eletroforético de migração anódica, mostraram alta afmidade pelo oxigênio (P50 de 4,5 torr), sem efeito Bohr e cooperativa. Com valores de n = 1,5 na forma "stripped" e efeito alostérico heterotrópico do ATP, com Kd 3 x 104 M-¹ em pH 7,6. O potencial redox revelou uma baixa energia livre intrínseca, DGo° de 2,0 Kcal morl -¹, menor do que a da hemoglobina humana e Hb I de truta, compatível com a alta afinidade pelo oxigênio e com instabilidade da estrutura quaternária, provavelmente devido a substituições do contato a1b2. Os valores de DG°, em função do pH, com uma transição T®R com pK próximo a pH 7,5, independente ao efeito Bohr e de fosfatos orgânicos, sugerem a ionização de uma histidina associada ao processo alostérico. Os valores de DG° do potencial redox da hemoglobina de Clarias sp. e de Liophis miliaris na presença de A TP em função do pH não foram modificados, não devendo contribuir energeticamente na transição quaternária. O efeito Bohr aparente ou de ânion observado deve-se à mudanças de interações eletrostáticas da união do ligante induzi das pelo pH e não ao efeito Bohr intrínseco. Os estudos de óxido-redução da hemoglobina de Liophis miliaris, dimérica na forma "stripped", mostraram mudanças conformacionais da estrutura terciária e ausência da transição quatemária T®R. Observou-se a tetramerização, cooperatividade e transição com pK próximo a 7,5 na presença de ATP, com , DG° próximo a 0,4 Kcal mol-¹, envolvem a ionização de uma ou mais histidinas da cadeia beta e a estabilização tetrâmero por interações eletrostáticas e/ou pontes salinas do contato a1b2 originadas por este efetor alostérico. O modelo dímero-tetrâmero proposto para Liophis miliaris não inclui a formas quatemárias intermediárias da forma T ou R, devido à ausência do contato a a1b2 na forma desoxigenada, seguindo o comportamento do modelo de MWC que envolve só um ajuste da estrutura terciária em ambos dímeros associados à cooperatividade. Estas propriedades funcionais, estruturais e termodinâmicas das hemoglobinas de vertebrados não mamíferos, de respiração aérea, refletiriam as características moleculares dos ancestrais dos primeiros vertebrados, hemoglobinas de alta afinidade pelo oxigênio, de baixa energia livre intrínseca, provavelmente devido a substituições específicas do contato a1b2 / Abstract: The functional oxygenation and oxidation properties of tetrameric hemoglobin were analyzed for Clarias sp., an air breathing fish, and dimeric hemoglobin Liophis miliaris, a water snake, relating to the molecular and thermodynamic of the ligand binding, the Bohr effect and cooperativity. The structure-function-evolution were considered in this hemoglobin. The oxygenation properties of Clarias sp. hemoglobin with one anodic electrophoretic component and two globin chains, showed high oxygen affinity, Pso of 4.5 torr, absence of Bohr effect, cooperativity n = 1,5 , in the stripped form, and an evident heterotropic allosteric effect for ATP, with Kd 3xl04 M-², at pH 7.6. The redox potentials showed a low intrinsic free energy DG° of 2.0 Kcal mol-¹, lower in relation to trout I and human hemoglobin. Consistent with the high oxygen affmity and instability of the quatemary structure, probably due to the substitutions at a1b2 interface. The free Gibbs energy value and the T ®R transition with pK dose to pH 7.5, independent of the Bohr and organic phosphate effects, suggest a histidine ionization associated with this allosteric processo The invariability of DG° redox potential values with pH in the presence of ATP, observed for Clarias sp. and Liophis miliaris hemoglobins, seems not to energetically contribute on the quatemary transition. The apparent Bohr effect or the anion effect could be attributed to the alteration in the electrostatic association of the ligand, induced by the pH, and not to the intrinsic Bohr effect. The oxidation-reduction studies of hemoglobins of Liophis miliaris dimeric in the stripped form showed conformational change in the tertiary structure and absence of the quaternary transition T ®R. The tetramerization, cooperativity and transition with pK close, to 7.5, in the presence of A TP, with DG° 0.4 Kcal mol-¹, suggest the ionization of histidine of the beta chain and stability of the tetramer by electrostatic interaction or salt bond contact a1b2, originated by this allosteric effect. The dimer-tetramer model proposed for Liophis miliaris does not include the quaternary intermediates forms of T or R, due to the absence of the contact a1b2 in the deoxygenated form, according to the model of MWC, which would be envolve one fitting of the tertiary structure in both dimers, associated at the cooperativity. These functional, structural and thermodynamic properties of hemoglobins of air breathing non-mammals, could reflect the molecular characteristics of the ancestral primitive vertebrates hemoglobins which high oxygen affmity, low intrinsic free energy an the specific substitutions at the a1b2 contact / Doutorado / Doutor em Ciências

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T22:31:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_JoseAlbertoDomingues_D.pdf: 6868787 bytes, checksum: fc51aecd48e21e4030091e24f9afab05 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Realizou-se neste trabalho uma investigação acerca da dinâmica e implementação de estratégias de otimização e controleno processo de produção de penicilina. Inicialmente apresentou-se um modelo determinístico e não-estruturado deste processo para as fases de crescimento e produção, cujos modos de operação foram em batelada e batelada alimentada, respectivamente. Assumiu-se o modelo de crescimento tipo Contois, uma relação em termos de fatores de rendimento entre as velocidades específicas de crescimento, consumo de substrato, demanda de oxigênio e produção, além da existência ponderada dos metabolismos endógeno e de manutenção. Na produção do antibiótico foi considerado a hidrólise de penicilina à ácido penicilóico através de uma cinética de primeira ordem, e inibição de sua formação por excesso de substrato. Quanto à concentração de oxigênio dissolvido, utilizou-se de correlações para a estimativa do coeficiente de transferência de oxigênio, baseando-se na velocidade de agitação, vazão de aeração, e viscosidade aparente como função da concentração celular como forma de quantificar a reologia não Newtoniana do caldo. Procedeu-se o cálculo dos balanços energéticos para o meio fermentativo e sistema de refrigeração, assumindo-sea geração de calor devido ao metabolismo celular e à potência aplicada pela agitação, e as perdas devidas à evaporação causada pela aeração, às trocas com o sistema de refrigeração e à adição de susbstrato...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this work was made an investigation about the dynamics and implementation of optimization and control strategies in the penicillin production process. Initially a deterministic and non-structured model of this process was presented for the growth and production phases, operating in a batch and feed-batch mode. For the model development was considered Contois growth type model, yield coefficients among growth, substrate and oxygen uptake, production specific rates, endogenous and maintenance metabolismo In the antibiotic production was considered hidrolisys from penicillin to peniciloic acid through a first order kinetic and substrate excess product inhibition. In relation to dissolved oxygen concentration the volumetric oxygen transfer coefficient was estimated through correlations based on agitation speed, aeration flow rate, apparent viscosityas a cell concentration function, in order to quantified the non-Newtonian behaviour. The heat balances for the reactant and refrigeration systems were performed considering the heat generation due cell metabolism and the power agitation, and the heat loss due evaporation caused by aeration, refrigeration system changes and substrate adition...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Elizabeth M. A. B. Quagliato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-07-21T23:26:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Falcao_AntonioLuisEiras_D.pdf: 5150958 bytes, checksum: 9e67b13bad74b9c61248222eddd146e5 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho desenvolvemos o estudo de 27 pacientes .adulto.s com traumatismo craniencefálico grave, com 3 a 8 pontos na escala de coma de Glasgow (ECG), avaliados prospectivamente segundo um protocolo cumulativo padronizado para tratamento da hipertensão intracraniana aguda. Este protocolo incluía medidas da pressão intracraniana{pIC) e da extração cerebral de oxigênio_{EC02) -como se segue: PIC <20 mmHg - cabeceira elevada a 30 graus, sedação, se necessária, e ventilação mecânica; PIC > ou = 20 -mmHg - -Cabeceira elevada a 30 graus, hiperventilação mantendo os valores da EC02 entre 24% e 42%, manitol 20% em infusão intravenosa rápida (0,5 a 19/kg/dose)-e, caso os valores da PIC não correspondessem ao tratamento anterior, o item seguinte seria terapia barbitúrica (2 a 4 mg/kg/hora) e, por último, cirurgia descompressiva. Analisamos as inter-relações hemometabólicas envolvendo: pressão arterial média (P AM), pressão intracraniana (PIC), pressão parcial de gás carbônico PAC02), extração cerebral de oxigênio (EC02,) pressão de perfusão cerebral (PPC), diferença artério-jugular do conteúdo de oxigênio (DAV02) e extração sistêmica de oxigênio (ES02). Concluímos que: 1) A EC02 está altamente relacionada com diferentes níveis de PaC02; 2) a PPC não se correlaciona com a EC02 ¿em quaisquer níveis de PIC;3) a EC02 e a PIC estão diretamente relacionadas durante a fase aguda de hipertensão intracraniana, sugerindo um importante papel da hemodinâmica cerebral, em relação aos problemas da pressão intracraniana; 4) durante a hiperventilação otimizada, existe um acoplamento entre EC02 e a ES02 / Abstract: Twenty-seven adult patients with severe acute brain trauma, presenting with 3 to 8 points on the Glasgow Coma Scale, were prospectively evaluated according to a cumulative protocol for the management of acute intracranial hypertension, where intracranial pressure (ICP) and cerebral extraction of oxigen (CEOz) were measured and managed as follows: ICP < 20mmHg-.head tilt at 30degrees, Bedation if necessary, and mechanical ventilation; ICP > 20 mmHg- head tilt at 30 degrees, hyperventilation maintaining the CEOz in the 24% - 42% range, 20% manitol fast intravenous infusion (0.5 - 1 / kg/dose). If adequate ICP control below 20 mmHg was not achieved, barbiturate therapy (2 - 4mg/kg/hour) and even decompressive surgery were adopted. We then analyzed hemometabolic interrelationships involving: mean arterial pressure (MAP), ICP, PACO2, CEO2, cerebral perfusion pressure (CPP),arterio- jugular oxygen content difference (A VDO2) and systemic extraction of oxygen (SEO2). We concluded that: 1) CEO2 and PACO2 are closely related; 2) CPP and CEO2 are unrelated; 3) CEO2 and ICP are closely related in acute intracranial hypertension, suggesting 4 relevant role of cerebral hemodynamics in relation to lCP problems; 4) during optimized hyperventilation, CEO2 and SEO2 are coupled. / Doutorado / Neurociencias / Doutor em Fisiopatologia Medica

Orientador: Ines Joekes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T23:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cassiola_FlaviaMaria_M.pdf: 13979094 bytes, checksum: 44a93ab066f2baaabbf369a8902cdeaf (MD5) Previous issue date: 1997 / Mestrado

Orientador: Ulf Friedrich Schuchardt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T17:12:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Passoni_LuisCesar_D.pdf: 2435902 bytes, checksum: 9e9d68337cd8e84767f7923fd55d0f37 (MD5) Previous issue date: 1998 / Doutorado

Orientador : Nelson E. Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-16T15:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcucci_MariaCristina_D.pdf: 11251332 bytes, checksum: df4d73814510400eee18b38cc9d2a93a (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: O malonaldeído e o ácido indol-3-acético são oxidados aerobicamente pela peroxidase, produzindo oxigênio singlete em ambos os processos, e no último caso também indol-3-aldeído excitado. Estes processos são chamados de biofotoenergizados. Entretanto, existem outras vias de geração de oxigênio singlete como processos fotoquímicos, pelo uso de sensibilizadores. Foi comprovada a similaridade entre os efeitos de oxigênio singlete gerado fotoquimica e enzimaticamenle sobre o ácido ribonucleico de transferência de Escherichia coli. Os métodos de luminescência, dicroísmo circular e absorção no ultra-violeta, foram utilizados neste estudo. Estes efeitos foram comprovados pela proteção por histidina, pelo aumento da fotodegradação na presença de água deuterada, e o uso de supressores específicos. A estrutura do ácido ribunucleico de transferência é protegida destas espécies pelos íons Mg A oxidação de 4-tiouridina nestes processos tanto por auto-sensibiIização ou por transferência de energia de sistemas biofotoenergizados, produz uridina. O indol-3-aldeído triplete transfere sua energia à 4-tiouridina no ácido ribonucleico. A 4-tiouridina excitada sofre dois processos importantes: a) transfere sua energia ao oxigênio, gerando oxigênio singlete, que volta a reagir com a 4-tiouridina formando uridina e b) interage com a citidina na posição 13 do ácido ribonucleico,formando um fotoaduto [8-13]. Estes processos descritos anteriormente no ácido ribonucleico de transferência e 4-tiouridina isolada foram estudados em diferentes cepas de Escherichia coli. As linhagens de Escherichia coli deficientes em 4-tiouridina apresentaram maior sobrevivênica do que o tipo selvagem, que contém a 4-tiouridina, quando submetidas ao tratamento com o indol-3-aldeído biofotoenergizado. Estes resultados sugerem que a energia de ex- citação do indol-3-aldeído triplete pode ser transferida do ácido ribonucleico de transferência ao ácido desoxirribonucleico, originando quebras de fitas simples.A possibilidade de que estados excitados atuem em sistemas celulares indica o avanço das pesquisas nesta área para esclarecimento de processos mutagênicos espontâneos. / Abstract: Both malonaldehyde and indole-3-acetic acid undergo aerobic peroxidase-catalysed oxidation to produce singlet oxygen, while in lhe second reaction, excited indole-3-aldehyde is algo produced. These reactions occur by means of biophotoenergetic processes another means to produce singlet oxygen is by use of sensitzers in a photochemical process. Singlet oxygen produced by both processes (namely the biophotoenergized and photochemical processes) interact similarly on transfer ribonucleic acid from Escherichia coli. In these studies, luminescence, circular dichroism and ultra-violet absorption techniques were used. The singlet oxygen effect on tRNA was shown by way of measurements: a) protection by histidine; b) observed increases in photodegration in the presence of D2O and c) lnfluence of specific scavengers. The tRNA is protected from these species by Mgions. The oxidation of 4-thiouridine, auto-sensitized, photo-sensitized or through energy transfer, produces uridine. Energy transfer from triplet indole-3-aldehyde to 4-thiouridine on tRNA was observed. The excited 4-thiouridine undergoes two important processes: (a) energy transfer to oxygen, generating singlet oxygen which may then reinitiation the 4-thiouridine transformation to urldine. (b) interaction with cytidine on the 13th position of tRNA resulting in [8-13] photoadduct formation. These processes, which occur in tRNA and in isolated 4-thiouridine, were studied in different strains of E. coli mutant. A mutant strain of E.coli difficient in 4-thiouridine exhibited a higher survival factor than the wild type, when treated with biophotoenergized idole-3-aldehyde. These results suggest that the energy from excited triplet indole-3-aldehyde might be transfered to tRNA and then, to DNA, producing single strand breaks, with subsequent mortality. The possibility that these biophotonergyzed processes participate in cellular species indicates an important step describing the processes of spontaneous mutagenesis. / Doutorado

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226190.pdf: 3313663 bytes, checksum: 95e05b7148438bb3565aa0beb0e47750 (MD5) / A necessidade crescente de produtos de base florestal criou um déficit mundial, que precisa ser compensado pela utilização de novas estratégias para promover o aumento da produtividade no setor. Em adição, os programas brasileiros de reflorestamento têm que lidar com baixos níveis de fertilidade do solo que determinam o uso de quantidades muito elevadas de fertilizantes para manter a produtividade nos níveis atuais. Esta prática contribui para os altos custos de produção e para impactos ambientais. Estratégias biotecnológicas que tratam da inoculação das plantas com microrganismos promotores do crescimento, tais como os fungos ectomicorrízicos (fECM), são alternativas ao uso de fertilizantes químicos para o aumento da produtividade dessas áreas. A introdução dessa prática nos viveiros florestais depende da seleção de isolados fúngicos eficientes e do desenvolvimento de métodos de produção de inoculantes. No Brasil, um dos principais produtores de madeira no mundo, não há tentativas de introduzir a inoculação micorrízica como uma prática rotineira dos viveiros. Neste contexto, este estudo objetiva estabelecer uma tecnologia para produção de inoculantes de fECM através do cultivo submerso. A cinética de crescimento e de transferência do oxigênio durante o cultivo do fECM Rhizopogon nigrescens (isolado UFSC-Rh90) foi estudada em um biorreator airlift com circulação externa. Biorreatores airlifts são reconhecidos como eficientes para cultivo de microrganismos filamentosos que exigem elevada transferência de massa e baixas tensões de cisalhamento. Para este estudo, foi concebido um biorreator airlift de aço inoxidável com 5 L de capacidade. Esse biorreator era equipado com sensor de oxigênio dissolvido esterilizável e o separador de gás foi projetado para melhorar os parâmetros hidrodinâmicos, tais como a velocidade de circulação de líquido (ULr), o gás holdup (e) e, por conseqüência, o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa). A velocidade específica de consumo de oxigênio (QO2) e o kLa foram determinados através do método dinâmico, onde a velocidade de sedimentação e o tempo de mistura foram considerados. Os resultados mostraram que o kLa, a velocidade específica de crescimento (µX) e de respiração (QO2) são afetadas pelo aumento da concentração da biomassa (X), o que ocorre principalmente devido ao aumento no tamanho dos pellets de micélio. Isso revela a importância da quantidade e do nível de fragmentação do inóculo na cinética de crescimento. Não foi possível determinar a concentração de oxigênio crítica (Ccrít) nesta situação porque a morfologia do crescimento promoveu uma deterioração contínua das condições de transferência durante o cultivo. Isso indica que níveis elevados de oxigênio dissolvido têm que ser mantidos durante a operação do biorreator. O maior valor de consumo global de oxigênio foi de 28 mgO2.L-1.h-1, para uma concentração celular de 6 g.L-1, durante um ciclo de cultivo com uma vazão específica de ar de 0,52 vvm. A quantidade de oxigênio necessária para a manutenção celular foi 2,36 mgO2.gcel.h-1, que correspondeu a 30% da QO2 média. A cinética de crescimento para outros cinco isolados - Scleroderma sp. (UFSC- Sc42), Rhizopogon vulgaris (UFSC-Rh106), Pisolithus microcarpus (UFSC-Pt116 e UFSC-Pt188) e Chondrogaster angustisporus (UFSC-Ch163) - foi estudada em frascos estáticos. Foram produzidos inoculantes de todos os seis isolados utilizando-se a técnica de imobilização em gel de alginato de cálcio, avaliando-se a viabilidade desses em relação ao tempo de armazenamento. A infectividade e eficiência do inoculante para plântulas de Eucalyptus e Pinus foram estudadas sob condições de estufa e viveiros. A adição de carvão ativado nas cápsulas de alginato favoreceu a viabilidade do micélio, mantendo-se em 100% após 6 meses de armazenamento sob refrigeração. Enquanto que no tratamento sem carvão, com exceção para os isolados do gênero Rhizopogon, a viabilidade era perdida logo após o encapsulamento. Isto indica a necessidade de realização de estudos fisiológicos e bioquímicos, a fim identificar os compostos tóxicos produzidos pelos fungos durante seu crescimento. Nos estudos de inoculação das plantas, verificou-se que todos os isolados foram capazes de colonizar as raízes, apresentando resultados positivos no seu crescimento. Os resultados mostram que a tecnologia de produção de biomassa de fECM em biorreator airlift apresenta alta eficiência. A veiculação em gel de alginato de cálcio pode manter a infectividade do inoculante durante longos períodos de armazenamento, sobretudo com a adição de carvão ao inoculante. The increasing need of forest products has created a worldwide deficit that has to be met by the utilization of new strategies to promote a higher productivity in the sector. In addition, Brazilian reforestation programmes have to deal with low levels of soil fertility which determine that very high amounts of fertilizers are necessary to maintain the productivity at the present threshold. This practice contributes to high production costs and to environmental impact. Biotechnological strategies dealing with plant inoculation with growth promoting microorganisms, such as ectomycorrhizal fungi (ECMf), is one alternative to the use of chemical fertilizers for increasing forest productivity. The introduction of this practice in forest nurseries depends on the selection of efficient fungal isolates and the development of inoculum production methods. In Brazil, one of the main timber producers in the world, there is no attempt to introduce controlled mycorrhization as one of the nursery practices. In this context, this study aims to establish a technology of ectomycorrhizal inoculum production through submerged cultivation. In one assay the kinetic of growth and oxygen transfer of an ECMf, Rhizopogon nigrescens (isolate UFSC-Rh90), was studied in an airlift bioreactor with external circulation. Airlift bioreactors are well known for their high efficiency in the cultivation of filamentous microorganisms whose growth demands high mass transfer rates and low shear rates. For this study a stainless steel 5-litter airlift bioreactor was conceived. This bioreactor was equipped with a sterilizable dissolved oxygen probe and the gas separator was designed in order to improve hydrodynamic parameters such as liquid circulation rate (ULr), gas holdup (e) and, by consequence, volumetric oxygen mass transfer coefficient (kLa). The specific oxygen uptake rate (QO2) and the kLa were determined through the dynamic method, taking into account the sedimentation rate and mixing time. Results show that kLa, as well as the specific growth (µX) and respiration rates, are affected by the increase in biomass concentration, which happens mainly through the increase of the size on the mycelium pellets. This indicates the importance of the concentration and the level of inoculum fragmentation on the kinetics of growth. It was impossible to determine the critical oxygen concentration (Ccrít) in this situation because growth morphology promoted a continuous deterioration of the transfer conditions during the course of cultivation. This indicates that high levels of dissolved oxygen have to be maintained during the operation of the bioreactor. The highest value of global oxygen uptake observed was 28 mgO2.L-1.h-1, for a cell concentration of 6 g.L-1, during a cultivation cycle with a specific air flow rate of 0.52 vvm. The amount of oxygen necessary for cell maintenance was 2.36 mgO2.gcell.h-1, which corresponded to 30% of the average QO2. Growth kinetics of five other isolates - Scleroderma sp. (UFSC-Sc42), Rhizopogon vulgaris (UFSC-Rh106), Pisolithus microcarpus (UFSC-Pt116 and UFSC-Pt188) and Chondrogaster angustisporus (UFSC-Ch163) was also studied in static flasks. Inocula of all the six isolates were produced using the calcium alginate immobilization technique and their viability in relation to storage time was evaluated. Their infectivity and efficiency towards Eucalyptus and Pinus seedlings was studied under greenhouse and nursery conditions. The addition of activated charcoal to the alginate beads improved mycelium viability up to 100% even after 6 months of storage under refrigeration. This indicates that physiological and biochemical studies have to be carried out in order to identify toxic compounds produced by the fungi during their growth. In the inoculation studies, all isolates were able to colonize roots and had a positive effect in the plant growth. Results show that the technology of ECMf biomass production in airlift bioreactors presents high efficiency. The immobilization of the inoculum in calcium alginate contributes to maintain fungal infectivity during a long period of storage, mainly with the addition of activated charcoal.

Orientador: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: Rodrigo Cardoso de Oliveira / Banca: Luiz Carlos da Silva Filho / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Por mais de 40 anos, a melanina tem despertado cada vez mais atenção como um material funcional para dispositivos orgânicos como células solares, transistores, sensores, engenharia de teorias, baterias, dispositivos de memória e drug delivery. As melaninas apresentam uma combinação de propriedades físico-químicas únicas com sua biocompatibilidade intrínseca que inspira seu uso em aplicações bioeletrônicas. Contudo, sua aplicação em dispositivos orgânicos é limitada devido a sua baixa solubilidade na maioria dos solventes. Assim, neste trabalho, buscamos obter derivados solúveis de melanina a partir de uma abordagem sintética alternativa utilizando diferentes pressões (4 a 8 atm) oxigênio molecular como agente oxidante em água ou DMSO. Espectroscopia UV-Vis, FTIR, RMN e XPS foram utilizados para caracterizão, tendo como referência os materiais obtidos a partir das rotas sintéticas tradidionais. A utilização da pressão de oxigênio acelerou o processo sintético em ambos os casos e foi possível obter uma alta proporção DHICA/DHI. A principal diferença é a obtenção em meio aquoso de um material solúvel em água sem nenhuma funcionalização exótica, enquanto que em solvente orgânico o derivado da melanina, funcionalizado com grupos sulfonatos, apresenta solubilidade em DMSO, DMF e N-metil-2-pirrolidona. Um mecanismo reacional baseado na elavada natureza oxidante do meio sintético, incluindo na decomposição do H2O2 pelo oxigênio é proposto para explicar as alterações estruturais observadas / Abstract: For over 40 years, melanin has been focus of increasing attention as a promissing functional material for organic devices like solar cells, transitors, sensors, tissue engineering, charge storage, memory devices and drug, delivery. Melanins present a combination of unique physical-chemical properties with its intrinsic biocompatibility inspire its use in bioelectronics applications. However, their applicability in organic devices is limited due to its low solubility in most solvents. Thus, in this work, we aim to achieve soluble derivatives of melanin from an alternative synthetic approach using different oxygen pressures (4 to 8 atm) as an oxidizing agent in water on DMSO. UV-Vis spectroscopy, FTIR, RMN and XPS was used to characterize the material using conventional synthesized melanin as a reference. The use of oxygen pressure accelerated the synthetic process and in both cases it was possible o obtain a high DHICA/DHI ratio. The main difference is obtained in aqueous medium a water soluble material without any exotic functionalization, while in organic solvent we have a functionalization with sulfonate group with solubility in DMSO, DMF and N-methyl-2-pyrrolidone. A reaction mechinism based on the higher oxidative nature of the reation medium including oxigen-induced decomposition of H2O2 is proposed to explain the structural changes observed / Mestre