Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-19T12:15:24Z No. of bitstreams: 1 ARIANNE DE FREITAS BARROS SOARES - DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2017.pdf: 1645096 bytes, checksum: d2c070ce1e85b955e552b026e872343c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-19T12:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ARIANNE DE FREITAS BARROS SOARES - DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2017.pdf: 1645096 bytes, checksum: d2c070ce1e85b955e552b026e872343c (MD5) Previous issue date: 2017-01-27 / O presente trabalho estende a metodologia de análise e otimização de processos químicos via minimização da taxa de produção de entropia a um sistema considerado complexo e pouco explorado pela metodologia adotada. Com o intuito de determinar as condições ótimas operacionais do processo, um sistema de reações múltiplas, genéricas e consecutivas conduzidas em um reator de mistura perfeita foi analisado. Tendo em vista que o produto intermediário é o de interesse comercial, o desenvolvimento da metodologia foi baseado nos balanços de massa e energia associados ao balanço entrópico objetivando a minimização da taxa de produção de entropia da reação de interesse. Em conformidade com estudos antecedentes, o procedimento de otimização revelou que a obtenção de uma relação entre a temperatura de alimentação e a temperatura de operação é fundamental para que a condição de mínima produção de entropia seja alcançada. Se tratando da temperatura de reação, uma única condição operacional foi considerada ótima do ponto de vista da mínima produção de entropia, maximizando o rendimento do produto desejado; enquanto que a metodologia clássica de análise e otimização sugeriu diversos pontos operacionais, incluindo um que direciona o sistema para a maximização do produto indesejado em detrimento do produto de interesse. Por se tratar de reações consecutivas, um parâmetro construtivo do reator também foi analisado para alcançar a condição de mínima entropia. A otimização entrópica do tempo de residência revelou que quanto maior for seu valor menor será a taxa de produção de entropia. Uma análise econômica de modo simplificado foi aplicada ao sistema com o intuito de se configurar um critério de seleção de tal parâmetro. Os resultados obtidos revelaram uma nova condição operacional capaz de reduzir os custos energéticos do processo e melhorar o desempenho reacional do sistema. / The present study extends the methodology of analysis and optimization of chemical process by minimizing the entropy rate production to a system considered complex and still not explored by the adopted methodology. In order to determinate the optimal operational conditions of the process, a system of multiple generic and consecutive reactions conducted in a perfect mixing reactor was analyzed. Since the intermediate product is of commercial interest, the development of the methodology was based on the mass and energy balances associated with the entropic balance aiming to minimize the entropy rate production of the reaction of interest. In accordance with previous studies, the optimization procedure revealed that obtaining a relation between inlet and operating temperatures is essential to reach the minimum entropy production condition. If treating of reaction temperature, a single operational condition was considered optimal from the point of view of minimum entropy production, while the classical analysis methodology suggested several operating points. Because it is a consecutive reaction, a constructive parameter of the reactor was also analyzed to reach the minimum entropy condition. The entropic optimization of the residence time revealed that the higher its value the lower is the entropy rate production. A simplified economic analysis was applied in order to configure a selection criterion for such parameter. The results reveals a new operating condition capable of reducing the energy costs of the process and improving the reactive performance of the system.

A biotecnologia é definida como qualquer aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos, ou seus derivados, para fabricar ou modificar produtos ou processos para alguma utilização específica (ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS, 1992). Os produtos biotecnológicos devem atender certas especificações exigidas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), Food and Drug Administration (FDA), European Medicine Agency (EMEA) e Wood Health Organization (WHO). Para isso, utilizam-se técnicas rotineiras aplicadas à pesquisa e análise de biomoléculas como Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), Western blot, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) e espectrometria de massas (MS). A abordagem do Monitoramento de Reações Múltiplas (MRM) é considerada uma interessante alternativa aos ensaios imunoenzimáticos para caracterização e quantificação total de proteínas terapêuticas, sejam elas recombinantes ou não (KIM e DOYLE, 2010). Esta abordagem é baseada nos fundamentos da proteômica quantitativa pela utilização da cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas sequencial (LCMS/MS) cuja plataforma apresenta alta especificidade, sensibilidade e reprodutibilidade quantitativa em suas análises para detecção simultânea de várias regiões da estrutura proteica. Em vista disso, estabeleceu-se uma metodologia para quantificação do FVIII recombinante (FVIIIr) produzido pela linhagem celular humana Sk-Hep-1 ou do FVIII derivado do plasma (FVIIIdp), ambos utilizados no tratamento da Hemofilia A (HEMA). Para o estabelecimento da metodologia, toda uma estratégia de seleção e síntese química de peptídeos representativos das cadeias pesada e leve do FVIII humano foi empregada. Tais peptídeos obtidos foram utilizados como padrões das análises. Além disso, foi demonstrada a relação direta entre a quantificação total do FVIII com técnicas convencionais como ELISA, possibilitando a aplicação rotineira dessa abordagem para quantificação do FVIIIr e do FVIIIdp. / Biotechnology is defined as any technological application that uses biological systems, living organisms, or derivatives thereof, to make or modify products or processes for a specific use (ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS, 1992). Biotechnological products must meet certain specifications required by Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), Food and Drug Administration (FDA), European Medicine Agency (EMEA), and Wood Health Organization (WHO). For that routine techniques applied to research and analysis of biomolecules such Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), Western blot, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), and mass spectrometry (MS) are utilized as quality control techniques. The MS-based approach termed Multiple Reaction Monitoring (MRM) is considered an interesting alternative to immunoassays for the total quantification and characterization of therapeutic proteins, whether recombinant or not (KIM e DOYLE, 2010). This approach is based on the fundamentals of quantitative proteomics and uses of liquid chromatography coupled to tandem spectrometric mass (LC-MS/MS) to obtain a highly specific, sensitive and reproducible analysis for quantification of multiple regions of a given protein structure. Here, we established a methodology for total quantification of recombinant FVIII (rFVIII) produced in Sk-Hep-1 human cell line or of plasma derived FVIII (pdFVIII), both used in the treatment of Hemophilia A (HEMA). For that, we adopted a strategy of selection and chemical peptide synthesis of representative peptides of the heavy and light chains of human FVIII, which were used as standards in the analysis. The quantitative MRM method developed here indicated a direct correlation with FVIII quantitative techniques such ELISA, which allows routine application of such approach for rFVIII and pdFVIII quantification.

A biotecnologia é definida como qualquer aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos, ou seus derivados, para fabricar ou modificar produtos ou processos para alguma utilização específica (ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS, 1992). Os produtos biotecnológicos devem atender certas especificações exigidas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), Food and Drug Administration (FDA), European Medicine Agency (EMEA) e Wood Health Organization (WHO). Para isso, utilizam-se técnicas rotineiras aplicadas à pesquisa e análise de biomoléculas como Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), Western blot, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) e espectrometria de massas (MS). A abordagem do Monitoramento de Reações Múltiplas (MRM) é considerada uma interessante alternativa aos ensaios imunoenzimáticos para caracterização e quantificação total de proteínas terapêuticas, sejam elas recombinantes ou não (KIM e DOYLE, 2010). Esta abordagem é baseada nos fundamentos da proteômica quantitativa pela utilização da cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas sequencial (LCMS/MS) cuja plataforma apresenta alta especificidade, sensibilidade e reprodutibilidade quantitativa em suas análises para detecção simultânea de várias regiões da estrutura proteica. Em vista disso, estabeleceu-se uma metodologia para quantificação do FVIII recombinante (FVIIIr) produzido pela linhagem celular humana Sk-Hep-1 ou do FVIII derivado do plasma (FVIIIdp), ambos utilizados no tratamento da Hemofilia A (HEMA). Para o estabelecimento da metodologia, toda uma estratégia de seleção e síntese química de peptídeos representativos das cadeias pesada e leve do FVIII humano foi empregada. Tais peptídeos obtidos foram utilizados como padrões das análises. Além disso, foi demonstrada a relação direta entre a quantificação total do FVIII com técnicas convencionais como ELISA, possibilitando a aplicação rotineira dessa abordagem para quantificação do FVIIIr e do FVIIIdp. / Biotechnology is defined as any technological application that uses biological systems, living organisms, or derivatives thereof, to make or modify products or processes for a specific use (ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS, 1992). Biotechnological products must meet certain specifications required by Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), Food and Drug Administration (FDA), European Medicine Agency (EMEA), and Wood Health Organization (WHO). For that routine techniques applied to research and analysis of biomolecules such Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), Western blot, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), and mass spectrometry (MS) are utilized as quality control techniques. The MS-based approach termed Multiple Reaction Monitoring (MRM) is considered an interesting alternative to immunoassays for the total quantification and characterization of therapeutic proteins, whether recombinant or not (KIM e DOYLE, 2010). This approach is based on the fundamentals of quantitative proteomics and uses of liquid chromatography coupled to tandem spectrometric mass (LC-MS/MS) to obtain a highly specific, sensitive and reproducible analysis for quantification of multiple regions of a given protein structure. Here, we established a methodology for total quantification of recombinant FVIII (rFVIII) produced in Sk-Hep-1 human cell line or of plasma derived FVIII (pdFVIII), both used in the treatment of Hemophilia A (HEMA). For that, we adopted a strategy of selection and chemical peptide synthesis of representative peptides of the heavy and light chains of human FVIII, which were used as standards in the analysis. The quantitative MRM method developed here indicated a direct correlation with FVIII quantitative techniques such ELISA, which allows routine application of such approach for rFVIII and pdFVIII quantification.