Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-29Bitstream added on 2014-06-13T18:31:32Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_hdp_me_rcla.pdf: 1125128 bytes, checksum: 8d675663432f7ca84bc84f1a57d6be8c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa do potencial biossortivo e biodegradativo da levedura Saccharomyces cerevisiae na remoção de corantes têxteis de efluentes quando imobilizada em alginato de cálcio e quando em célula livre. Para isto foram preparadas soluções experimentais dos corantes Acid Blue 40 e Acid Red 151, com concentrações equivalentes a 100 μg/mL e a estas foram adicionadas esferas com a levedura imobilizada a partir de uma suspensão 10% e gotas de células livres a partir de uma suspensão 2%. Os testes comparativos de remoção dos corantes foram analisados através de espectrofotômetros Ultravioleta- Visível e Infravermelho com Transformada de Fourier, com os quais foi possível determinar a porcentagem de remoção dos corantes das soluções, os valores das Absorbâncias Relativas que revelaram se o processo predominante na descoloração foi o da biossorção e/ou biodegradação, a quantidade de biomassa em miligramas (peso seco) necessária para fazer a remoção total da cor e também determinar as alterações moleculares ocorridas nas estruturas dos corantes após os tratamentos. Os resultados mostraram que a maior porcentagem de descoloração alcançada para o Acid Blue 40 foi de 61,7% após 360 horas de tratamento com 20 esferas com a levedura imobilizada e para o Acid Red 151 foi de 81,9% após 216 horas de tratamento também com 20 esferas com o microrganismo imobilizado. Através dos valores das Absorbâncias Relativas foi possível verificar que o processo predominante na remoção da cor do Acid Blue 40 com 72 horas de tratamento com 10 e 20 esferas com Saccharomyces cerevisiae imobilizada foi o da biossorção seguido da biodegradação e para o Acid Red 151 com esse mesmo tempo de tratamento e com a mesma quantidade de biomassa imobilizada foi o da biodegradação. A quantidade de biomassa imobilizada e livre... / This paper presents a comparative assessment of the biodegradative and biosorptive potential of the yeast Saccharomyces cerevisiae in textile dyes removal of effluents when in immobilized alginate and in free cells. Therefore, experimental solutions were prepared with concentrations of the dye Acid Blue 40 and Acid Red 151 equivalent to 100 mg/mL and those were added with beads containing the immobilized yeast from a 10% suspension and drops of free cells from a 2 % suspension. Comparative tests of dye removal were analyzed by UV-Visible spectrometers and Infrared Fourier Transform on which it was possible to determine the percentage of dye removal from the solutions, the values of Relatives Absorbances that the discoloration have been proved to predominant by biosorption and / or biodegradation, the amount of biomass in milligrams (dry weight) required for a complete color removal and also to determine the molecular changes occurring in the dye structures after the treatment. The results showed that the highest decolorization percentage achieved for Acid Blue 40 was 61.7% after 360 hours of treatment with 20 immobilized yeast beads and for the Acid Red 151 it was 81.9% after 216 hours of treatment with 20 beads also with immobilized microorganism. Through the values of Relatives Absorbances it was concluded that the predominant process in dye removal of Acid Blue 40 in 72 hours of treatment with 10 and 20 beads containing imobilized Saccharomyces cerevisiae was the biosorption followed by biodegradation and in Acid Red 151 with the same treatment time and the same amount of immobilized biomass it was the biodegradation. The amount of immobilized and free biomass to obtain total removal of Acid Blue 40 solution was 87 and 38 mg/mL, respectively, and to completely remove the Acid Red 151, the required amount of free and immobilized biomass was 64 and 2 mg/mL, respectively, which... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5353.pdf: 2805182 bytes, checksum: dbd89699431c4bbf40d6959bb375df30 (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The increasing interest in the employment of multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) to applications in tissue engineering and cell therapy is mainly attributed to their plasticity and regenerative capacity. The MSCs represent a revolution in the treatment of countless diseases and in the understanding of tissue repair mechanisms. Due to their low availability in the tissues (0.00001% to 0.0002%) as well as to the need of high doses for therapeutic applications (approximately 2 x 106 cells/kg patient), and to the inefficiency of traditional in vitro cultures (in monolayer) to meet the existing high demand to these applications, development of new technologies of ex vivo expansion on a large scale became indispensable. The use of spinner flasks-like bioreactors with microcarriers in suspension is an effective alternative system for this expansion. However, bibliographic report of cultures with this system have indicated the formation of large clusters of microcarriers with cells as a possible obstacle to obtain a greater cellular productivity. These clusters hamper the diffusion of nutrients, gases (especially oxigen), and reagents of indirect cellular quantification within them; and they harm the cell recovery at the end of culture. Alginate microspheres have become interesting to reduce the frequency of collisions between microcarriers, due to the fact that the microspheres do not adhere to cells nor to microcarries and can prevent the union of same. The dextran sulfate has been described in the literature as an inhibitor of cell-to-cell contact as well as of the encounter between microcarriers in culture, therefore, it too has become a promising option to avoid the formation of clusters of microcarriers. Thus, the aim of this work was to develop a methodology for the culture of MSCs in spinner flasks with microcarriers Cultispher-S for application in cell therapy and evaluate the influence of alginate microspheres and dextran sulfate on this culture. For this, the lineage hMSCTERT and 3 g/L Cultispher-S were held in 100 mL spinner containing α-MEM culture medium (supplemented with 15% of bovine fetal serum, glucose and glutamine) at 37ºC, with pH control. The results showed that the addition of dextran sulfate (at 0.5% and 1%) and of 100% of alginate microspheres (in relation to the number of Cultspher-S particles) to the culture caused considerable cell death; and the control (without additives) as well as the addition of 50% of alginate microspheres promoted cell growth. The formation of clusters was observed in cultures; however, it was delayed with the addition of 50% of alginate microspheres. This occurrence allowed a cellular expansion factor of 50.4 times (with dilution factor correction) and of 13.1 times (without correction). The recovered cells after expansion kept their immunophenotypic characteristics. / O crescente interesse na utilização de células mesenquimais estromais multipotentes (CMMs) para aplicações na engenharia de tecidos e na terapia celular é atribuído principalmente à sua plasticidade e capacidade regenerativa. As CMMs representam uma revolução no tratamento de inúmeras doenças e no entendimento dos mecanismos de reparo tecidual. Sua baixa disponibilidade nos tecidos (de 0,00001 à 0,0002%) associada à necessidade de elevadas doses para as aplicações terapêuticas (aproximadamente 2 x 106 células/kg paciente) e à ineficiência dos cultivos tradicionais (em monocamada) in vitro para atender à alta demanda existente para essas aplicações, tornaram indispensável o desenvolvimento de novas tecnologias de expansão ex vivo em larga escala. A utilização de biorreatores tipo frascos spinner com microcarregadores em suspensão é um sistema alternativo eficaz para esta expansão. O relato bibliográfico de cultivos com esse sistema, no entanto, tem indicado a formação de grandes aglomerados de microcarregadores com células como um possível obstáculo na obtenção de maior produtividade celular. Tais aglomerados dificultam a difusão de nutrientes, gases (principalmente o oxigênio) e reagentes de quantificação celular indireta em seu interior; e prejudicam a recuperação das células no final do cultivo. Microesferas de alginato tornaram-se interessantes para diminuir a frequência de colisões entre os microcarregadores, pois não se aderem às células nem aos microcarregadores podendo evitar a união dos mesmos. O sulfato de dextrana foi descrito na literatura tanto como inibidor do contato célula-célula, quanto do encontro entre microcarregadores em cultivo, por isso também passou a ser uma opção promissora para evitar a formação de aglomerados de microcarregadores. Assim, os objetivos deste trabalho foram desenvolver uma metodologia de cultivo de CMMs em frasco spinner com microcarregadores Cultispher-S para aplicação em terapia celular e avaliar a influência de microesferas de alginato e do sulfato de dextrana nesse cultivo. Para isso, a linhagem hMSC-TERT e 3 g/L Cultispher-S foram mantidos em spinner de 100 mL contendo meio de cultura α-MEM (suplementado com 15% de soro fetal bovino, glicose e glutamina), a 37ºC, com controle de pH. Os resultados mostraram que a adição de sulfato de dextrana (à 0,5% e 1%) e de 100% de microesferas de alginato (em relação ao número de partículas de Cultispher-S) ao cultivo provocaram morte celular considerável; e que o controle (sem aditivos), assim como a adição de 50% de microesferas de alginato promoveram crescimento celular. A formação de aglomerados foi observada nos cultivos, no entanto, ela foi atrasada com adição de 50% de microesferas de alginato. Esse fato permitiu a obtenção de um fator de expansão de 50,4 vezes (com a correção do fator de diluição) e de 13,1 vezes (sem a correção). As células recuperadas após a expansão mantiveram suas características imunofenotípicas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissREM.pdf: 1870524 bytes, checksum: 11256ff68568004b18adba99fa4ba12b (MD5) Previous issue date: 2007-01-29 / Cellulases are enzymes that catalyze the hydrolysis of cellulose producing glucose. Immobilization and stabilization of these enzymes could improve enzymatic process making it more attractive by reducing costs during their use. In this work, Celluclast (Novozymes A/S, Denmark) and CG 200 (Genencor) were immobilized into chitosan and into a chitosan/alginate hybrid support, after activation of the support with glutaraldehyde and glycidol under different conditions of immobilization such as temperature and pH. Immobilization process was evaluated by calculating the immobilization yield, coupling yield and thermal stability at 65°C. Temperature and pH optimum of enzymatic activity were analyzed as well. The best derivatives were obtained with chitosan alginate activated with glycidol, after immobilization at 27°C, pH 7.0, for 16 hours. The biocatalyst presented 56.3% of immobilization yield, 40.6% of coupling yield and it 11.2 fold more stable than free enzyme at 65°C. The temperature and pH for maximum activity of the derivatives and soluble enzyme was 60°C and 50°C, pH 2.5-3.0 and 4.2, respectively. Finally, the performance of the best biocatalyst developed in this work in the hydrolysis of sugarcane bagasse was compared to one observed using soluble enzyme. Although a higher conversion has been obtained with soluble enzyme in the beginning of the reaction, the immobilized enzyme allowed to reach a higher final conversion, 70%, than the one obtained with free Celluclast, 38.9%. / Celulases catalisam hidrólise de celulose à glicose e a imobilização e estabilização da mesma podem viabilizar o processo enzimático, pois reduz custos em sua utilização. Neste trabalho, Celluclast 1.5L (Novozymes A/S, Denmark) e CG 200 (Genencor) foram imobilizadas em géis de quitosana e quitosana-alginato ativados com glutaraldeído e glicidol para posterior hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar. O processo de imobilização foi acompanhado medindo-se proteína e atividade hidrolítica da enzima em papel de filtro. Avaliaram-se rendimento de imobilização, atividade recuperada, estabilidade térmica, temperatura e pH ótimo de atividade enzimática. Os melhores derivados foram obtidos com quitosana-alginato, ativados com glicidol com temperatura de imobilização de 27°C e pH 7,0 sendo 11,2 vezes mais estáveis que a enzima livre, com rendimento em torno de 40,6% e atividade recuperada em torno de 56,3%. A temperatura ótima para os derivados foi cerca de 10 graus maior que a da enzima livre (50°C), enquanto que o pH deslocou-se de 4,2 (enzima livre) para a região entre 2,5 e 3, para os derivados. Com o melhor derivado, realizou-se a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar, que apresentou conversão de 1,8 vezes (70,0%) superior à enzima livre (38,9%).

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HugoWBA_DISSERT.pdf: 1563778 bytes, checksum: ea0b3bf4e13c36f81c11450e423c8df4 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The alginic acid or alginates are acidic polysaccharides found in brown seaweed widely used in food, cosmetic, medical and pharmaceutical industry. This paper proposes the extraction, chemical characterization and verification of the pharmacological activities of brown seaweed variegata Lobophora . The alginate was extracted from the seaweed Lobophora variegata and part was sulphated for comparative purposes. The native extract showed 42% total sugar, 65% uronic acid, 0,36 % protein and 0% of sulfate, while the sulfate showed 39% , 60%, 0.36% and 27,92 % respectively. The presence of a sulfate group may be observed by the metachromasia with toluidine blue in electrophoresis system and characteristic vibration 1262,34 cm-1 in infrared spectroscopy connections assigned to S = O. We observed the formation of films and beads of native alginate, where more concentrated solution 6% resulted in a thicker and more consistent film. Native alginate showed proliferative activity at concentrations (25 and 50 mcg), (50 mg) and (100 mg) in 3T3 cell line in 24h, 48h and 72h, respectively , as the sulfated (100 mg) in 24 . Also showed antiproliferative or cytotoxic activity in HeLa cells of strain, (25 and 100 mg), (25 and 100 mg) and (25, 50 and 100 mg), to native, now for the sulfate concentrations (100 mg) in 24 (25, 50 and 100 mg) in 48 hours, and (50 and 100 mg ) 72h. For their antioxidant activity, the sulfated alginates have better total antioxidant activity reaching 29 % of the native activity while 7.5 % of activity . For the hydroxyl radical AS showed high inhibition ( between 77-83 % ) in concentrations, but the AN surpassed these numbers in the order of 78-92 % inhibition. The reducing power of AN and AS ranged between 39-82 % . In the method of ferric chelation NA reached 100 % chelating while the AS remained at a plateau oscillating 6.5%. However, in this study , we found alginates with promising pharmacological activities, to use in various industries as an antioxidant / anti-tumor compound / Os ?cidos alg?nicos ou alginatos s?o polissacar?deos ?cidos presentes em algas marrons amplamente utilizadas na ind?stria de alimentos, est?tica, m?dica e farmac?utica. Este trabalho prop?e a extra??o, caracteriza??o qu?mica e verifica??o das atividades farmacol?gicas da alga marinha marrom Lobophora variegata. O alginato foi extra?do da alga Lobophora variegata e parte foi sulfatado para fins comparativos. O extrato nativo apresentou 42% de a??car total, 65% de ?cido ur?nico, 0,36% de prote?na e 0% de sulfato, enquanto a sulfatada apresentou 39%, 60%, 0,36% e 27,92% respectivamente. A presen?a do grupo sulfato pode ser verificada atrav?s da metacromasia com o corante azul de toluidina no sistema de eletroforese e vibra??o caracter?stica em 1262,34 cm-1 na espectroscopia de infravermelho, atribu?do a liga??es S=O. Observou-se a forma??o de filmes e esferas de alginato nativo, onde a solu??o mais concentrada 6%, resultou em um filme mais espesso e consistente. O alginato nativo apresentou atividade proliferativa nas concentra??es (25 e 50?g), (50 ?g) e (100 ?g) em linhagem celular 3T3 em 24h, 48h e 72h, respectivamente, j? o sulfatado em (100 ?g) em 24h. Apresentou tamb?m atividade antiproliferativa ou citot?xica em c?lulas da linhagem HeLa, com (25 e 100 ?g), (25 e 100 ?g) e (25, 50 e 100 ?g), para o nativo, j? para a sulfatada nas concentra??es (100 ?g) em 24h, (25, 50 e 100 ?g) em 48h, e (50 e 100 ?g) 72h. Quanto a atividade antioxidante, os alginatos sulfatados apresentam melhor atividade antioxidante total chegando a 29% de atividade enquanto o nativo 7,5% de atividade. Para o radical hidroxila o AS apresentou alta inibi??o (entre 77-83%) nas concentra??es testadas, por?m o AN superou estes n?meros na ordem de 78-92% de inibi??o. O poder redutor de AN e AS variou entre 39-82%. Na metodologia de quela??o f?rrica, o NA chegou a 100% de quela??o, enquanto o AS permaneceu em um plat? oscilando em 6,5%. Contudo, neste trabalho, pudemos constatar alginatos com promissoras atividades farmacol?gicas, com uso nas diversas ind?strias como um composto antioxidante/antitumoral

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Portland cement pastes are applied in the cementing of oil wells in sedimentary saliferous basins in regions called Pre-Salt. Usually, silica amounts are added to cement slurries to reduce portlandite formation, what increases the chemical reactivity of cemented regions before chemical attacks. However, little is known about the application of other types of materials, such as natural polymers, for example chitosan and sodium alginate, and hydroxyapatite, which can be extracted from fish scales. The influence of the addition of hydroxyapatite from fish scales, chitosan and sodium alginate in silica-containing cement pastes, which were prepared and hydrated with sea water, was evaluated in this study. After 28 days of hydration at room temperature, it was observed that the cement paste prepared only with silica exhibited a higher percentage of portlandite compared to that prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate. These cement pastes were evaluated before solutions of sodium chloride (NaCl), sulfuric acid (H2SO4), as well as in production water under different experimental conditions. The results indicated that in cement pastes were still anhydrous compounds, which had not been hydrated. Thus, the cement pastes continued to be hydrated during the immersion tests. In the analysis, it was observed that the paste prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate, showed to be more resistant in presence of the chemical attacks, due to having smaller amounts of portlandite. / Pastas de cimento Portland são aplicadas na cimentação de poços de petróleo em bacias sedimentares salíferas em regiões denominadas de Pré-Sal. Normalmente, quantidades de sílica são adicionadas as pastas de cimento, para diminuir a formação de portlandita, que aumenta a reatividade química das regiões cimentadas frente a ataques químicos. No entanto, sabe-se pouco sobre a aplicação de outros tipos de materiais, como polímeros naturais, a exemplo de quitosana e alginato de sódio, e hidroxiapatita, que pode ser extraída de escamas de peixes. No presente estudo, avaliou-se a influência da adição de hidroxiapatita proveniente de escamas de peixes, quitosana e alginato de sódio em pastas de cimento contendo sílica, que foram preparadas e hidratadas com água do mar. Após 28 dias de hidratação à temperatura ambiente, observou-se que a pasta de cimento preparada somente com sílica exibiu maior percentual de portlandita em comparação daquela que foi preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio. Essas pastas de cimento foram avaliadas frente a soluções de cloreto de sódio (NaCl), ácido sulfúrico (H2SO4), bem como em água de produção, sob diferentes condições experimentais. Os resultados indicaram que, nas pastas de cimento ainda haviam compostos anidros, que não tinham sido hidratados. Assim sendo, as pastas de cimento continuaram sendo hidratadas durante a realização dos testes de imersão. Nas análises, observou-se que a pasta preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio, mostrou-se mais resistente frente aos ataques químicos, por apresentar menores quantidades de portlandita.

Orientador: Marcia Regina de Moura Aouada / Resumo: Filmes compostos por uma matriz de alginato de sódio incorporados com nanoemulsões do óleo de limão, copaíba e melaleuca foram produzidos e caracterizados neste trabalho. Para isso, foram obtidas partículas de nanoemulsão com tamanhos que variaram entre 67 – 277 nm. Os filmes foram produzidos com o auxílio de um planejamento fatorial 23, onde houve a variação no tamanho de partícula de nanoemulsão, na concentração de alginato (2% m/v e 3% m/v) e na temperatura de secagem (temperatura ambiente e 45 °C). Depois de obtidos, os filmes passaram por uma avaliação subjetiva, sendo classificados segundo sua homogeneidade, continuidade e manuseabilidade, tornando possível, escolher as melhores condições de filmes a serem caracterizados. Através da análise de permeabilidade de vapor de água (WVP) verificou-se que os filmes de alginato de sódio incorporados com nanoemulsões do óleo de limão, copaíba e melaleuca tornaram mais permeáveis ao vapor de água do que o filme controle de alginato de sódio. Isso ocorreu, por causa da forte interação das nanoemulsões com a matriz de alginato causadas pelas ligações de hidrogênio. Nas análises de TG e DSC foi possível comprovar essas interações, pela analise da temperatura de degradação (Td) e da temperatura de pico endotérmico (TPE) dos filmes, onde foi possível observar a estabilidade térmica dos filmes após a incorporação das nanoemulsões. A análise mecânica mostrou a influência da presença de nanoemulsões e do seu tamanho de partícula nos valor... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Were produced and characterized in this work films consisted of by a matrix of sodium alginate where nanoemulsions of oils of lemon, copaiba and tea tree were incorporated. Were produced nanoemulsion particles with sizes between 67 – 277 nm. The films were produced using a factorial planning 23, where there was a variation in the size of the nanoemulsion particles, alginate concentration (2% m/v e 3% m/v) and drying temperature (room temperature and 45 °C). The films had a subjective evaluation and were classified according to their homogeneity, continuity and manageability. With this was possible to choose the best conditions for the production of the films which were able to be characterized. Water Vapor Permeability (WVP) analysis show that the films of sodium alginate incorporated with nanoemulsions of oils of lemon, copaiba and tea tree were more permeable to water vapor than the sodium alginate control films due to strong interaction to the nanoemulsions with alginate matrix caused by hydrogen bonds. TG and DSC analysis showed these interactions, through the degradation temperature (Td) and the endothermic peak temperature (TPE) of the films, where it was possible to observe the thermal stability of the films after the incorporation of nanoemulsions. Mechanical analysis showed the influence of nanoemulsions and its particle size in the tensile stress value, percentage elongation and elastic modulus of the films. The images produced by SEM showed the different morpholog... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Esta Dissertação teve como objetivo,a síntese de hidrogéis à base de alginato e nanopartículas magnéticas (maghemita) preparadas in situ. Os hidrogéis foram preparados em diferentes concentrações de alginato de sódio (2 e 3% m/v), FeSO4 (0,3 e 0,5 mol L-1) e CaCl2 (0,1 e 0,3 mol L-1). As propriedades físico-químicas dos hidrogéis foram analisadas e, posteriormente, foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Ni2+ e Mn2+ de soluções aquosas. Para caracterização das amostras foram utilizadas diversas técnicas de análises, tais como, análise granulométrica, microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-X (XRD), espectroscopia Mössbauer, e análise termogravimétrica (TGA). Foram preparados hidrogéis com morfologia predominantemente esférica e dimensões micrométricas (500 a 850 m), com átomos de Fe e Ca dispersos uniformemente em sua estrutura. Os hidrogéis apresentaram boa resistência térmica e comportamento superparamagnético. As amostras foram intumescidas em água deionizada durante um intervalo de tempo a fim de avaliar o grau de intumescimento (Q) para determinar a amostra com a melhor resposta para posterior aplicação em solução aquosa contendo íons metálicos (Ni2+ e Mn2+). Os resultados revelaram que a amostra cuja concentração de 3% m/v de alginato de sódio, 0,3 mol L-1 de FeSO4 e 0,3 mol L-1 de CaCl2 obteve maior Q (50%). Em consequência deste resultado, optou-se por utilizar estaamostra, na remoção de metais pesados presentes em soluções aquosas e em efluentes industriais. Vários parâmetros,tais como: tempo de contato,pH, concentração inicial do íon e massa de hidrogel foram estudados.Os resultados, para efluente sintético, revelaram que o tempo de equilíbrio foi de 60 minutos; a capacidade de remoção dos metais melhora com o aumento de pH (3 a 9), sendo máxima em pH 7;quanto menor a concentração inicial da solução iônica (50 a 500 mg L-1), maior a capacidade de remoção, 52% de Ni2+ e 49% de Mn2+ (concentração inicial de 50 mg L-1). No efluente industrial, a remoção foi de 61% de Ni2+ e 57% de Mn2+(300 mg de hidrogel). Os resultados encontrados revelaram que os hidrogéis magnéticos produzidos à base de alginato têm potencial uso no tratamento de efluentes industriais contaminados com metais pesados / This Dissertation aims thesynthesis of hydrogels based on alginate and magnetic nanoparticles (maghemite) prepared in situ. Hydrogels were prepared at different concentrations of sodium alginate (2 and 3% w/v), FeSO4 (0.3 and 0.5 mol L-1) and CaCl2 (0.1 and 0.3 mol L-1). The physicochemical properties of the hydrogels were analyzed and, subsequently, evaluated for their ability to remove ions Ni2+ and Mn2+ from aqueous solutions. In orderto characterize the samples,several techniques were used, such as, granulometric analysis, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometry (VSM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Mössbauer spectroscopy and thermogravimetry analysis (TGA). Hydrogels with predominant spherical morphology and micrometric dimension were prepared (500 and 850 m) with atoms of Fe and Ca dispersed uniformly in their structure. The hydrogels presented good thermal resistance and superparamagnetic behavior. The samples were swollen in deionized water, for a period of time, to evaluate the swelling degree (Q) and determine the sample with the best result for subsequent application in an aqueous solution containing metallic ions (Ni2+ and Mn2+). The results revealed that the sample with concentration of 3% w/v of sodium alginate, 0.3 mol L-1 of FeSO4, and 0.3 mol L-1 of CaCl2 presented the higher Q (50%). In consequence of this result, we decided to use thissample, in the removal of heavy metals from aqueous solution and industrial wastewater.Several parameters, such as: contact time, pH, initial concentration of ionic solution and hydrogel mass were studied. The results, to the synthetic solution, revealed that the equilibrium time was 60 minutes; the capacity of metals removal improves with the pH increasing (3 to 9), and was maximum at pH 7; the lower the initial concentration of ionic solution (50 to 500 mg L-1), the higher the removal capacity, 52% of Ni2+ and 49% of Mn2+ (initial concentration of 50 mg L-1). In the industrial wastewater, the removal was 61% of Ni2+ and 57% de Mn2+ (300 mg of hydrogel). The results showed that magnetic hydrogels based on alginate synthesized have potential use in the treatment of industrial wastewater contaminated with heavy metals

In this work was studied the simultaneous influence of sodium alginate, gelatin and glutaraldehyde concentrations in the immobilization process of Beta-galactosidase from Aspergillus oryzae and the kinetic of lactose hydrolysis by the enzyme in the soluble and immobilized forms. The free enzyme was studied at 35°C and in a pH of 4.5, showing that for substrate concentrations up to 90g/L, the Michaelis-Menten model fitted the experimental data, with a Km and Vm value of 17.83 g/L (52.13 mM) and 1032.07 gglicose/L.min.mg proteína respectively. Galactose acted as a competitive inhibitor on the free enzyme kinetic, presenting kinect constants Ki and Km values of a 1.015 and e 17.61 g/L respectively. The enzyme was stable at pH values ranging from 4.5 to 7.0 and a maximum temperature activity of 55°C, with an activation energy of 6.9 kcal/mol. The thermal stability of the enzyme was studied from 53 to 65°C, presenting a half-life of 7.7 hours at 53°C. The activation energy for the thermal deactivation process was 88.14 kcal/mol. Through a central composite design, the sodium alginate, gelatin and glutaraldehyde concentrations that maximized the -galactosidase from Aspergillus oryzae activity in the inhibition process were, respectively, 6.60%(w/v), 4.05%(w/v) and 3.64%(v/v). The immobilized enzyme presented a 20% drop in activity after 25 uses. The immobilization yield found was 30%. The enzymatic activity for the immobilized form was maximum at pH of 5.0 and 60°C, determined through a central composite design. The reaction activation energy for the immobilized enzyme was 7.74 kcal/mol. The immobilized biocatalyst was stable on pH values ranging from 4.5 to 7.0. The half-life time of the immobilized enzyme was 12.8 hours at 53°C, with a activation energy for the thermal deactivation process value of 72.03 kcal/mol . The substrate concentration influence was studied from 5 to 140 g/L of lactose and the Michaelis-Menten model fitted the experimental data, with Vm and Km values of 1428.14 glactose/min.m3catalyst and 20.62 g/L (60.3 mM), respectively. It was observed a small resistance to lactose mass transfer at the biocatalyst particles, in the immobilized enzyme, due to the high effectiveness factor values. The inhibition model fitted the experimental data and the adjusted Km and Ki values were 16.7 and 9.6g/L, respectively. / Neste trabalho estudou-se a influência conjunta das concentrações de alginato de sódio, gelatina e glutaraldeído no processo de imobilização de Beta-galactosidase de Aspergillus oryzae e a cinética de hidrólise de lactose pela enzima nas formas solúvel e imobilizada. A cinética da enzima na forma livre foi estudada a 35°C, a pH 4,5, verificando que para concentrações de substrato de até 90g/L o modelo de Michaelis- Menten se ajustou aos resultados experimentais, com valores de Km e Vm iguais a 17,83 g/L (52,13 mM) e 1032,07 gglicose/L.min.mg proteína respectivamente. A galactose atuou como um inibidor competitivo na cinética da enzima na forma livre, apresentando constantes cinéticas Ki e Km com valores iguais a 1,015 e 17,61 g/L respectivamente. A enzima apresentou-se estável na faixa de pH de 4,5 a 7 e temperatura de máxima atividade de 55°C, com energia de ativação de 6,9 kcal/mol. A estabilidade térmica da enzima foi estudada na faixa de 53 a 65°C, apresentando meia vida de 7,7 horas a 53°C. A energia de ativação do processo de desativação térmica foi de 88,14 kcal/mol. Por meio de um planejamento composto central as concentrações de alginato de sódio, gelatina e glutaraldeido que maximizaram a atividade de b-galactosidase de Aspergillus oryzae no processo de imobilização foram, respectivamente, 6,60% (p/v), 4,05% (p/v) e 3,64% (v/v). A enzima imobilizada apresentou queda de 20% na atividade após 25 usos. O rendimento de imobilização encontrado foi de 30%. A atividade enzimática para a forma imobilizada foi máxima a pH a 5,0, a 60ºC, determinados através de um planejamento composto central. A energia de ativação da reação usando a enzima imobilizada foi 7,74 kcal/mol. O biocatalisador imobilizado apresentou-se estável na faixa de pH de 4,5 a 7. O tempo de meia vida da enzima imobilizada foi 12,8 horas a 53°C apresentando energia de ativação do processo de desativação térmica de 72,03 kcal/mol. A influência da concentração de substrato foi estudada para uma faixa de 5 a 140g/L de lactose e o Modelo de Michaelis-Menten ajustou-se bem aos dados experimentais, com valores de Vm e Km de 1032,07 glactose/min.m3catalisador e 20,62 g/L (60,3 mM), respectivamente. Em relação à enzima na forma imobilizada observou-se pequena resistência à transferência de massa de lactose nas partículas do biocatalisador, em função dos altos valores do fator de efetividade. O modelo de inibição competitivo ajustou-se bem aos dados experimentais e os valores de Km e Ki calculados foram 16,7 e 9,6g/L, respectivamente. / Doutor em Engenharia Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A biossorção é o termo aplicado à tecnologia de adsorção de íons metálicos em solução, por meio de materiais de natureza biológica inativa, comparável à adsorção utilizando-se adsorventes convencionais. A biossorção depende da temperatura, pH, concentração inicial do íon metálico, e tipo de biosorvente. O objetivo principal dessa dissertação é estudar e comparar os processos de adsorção de cobre iônico a partir de soluções aquosas utilizando Sargassum sp., alginato de cálcio úmido e desidratado e carvão ativo em pó e granular, em regime de batelada e contínuo. O alginato de cálcio foi preparado através de uma solução 4% (m/v) de alginato de sódio gotejada em solução 37% (m/v) de cloreto de cálcio dihidratado. O alginato de cálcio apresentou uma umidade de 89% após secagem em estufa a 100C por 24 horas. Os parâmetros da biossorção foram fixados em: a dose de adsorventes de 2 g/L; a temperatura em 30C; pH da solução em 5,0; e velocidade de rotação da chapa rotatória em 150 rpm. Para os estudos de cinética e equilíbrio, os ensaios foram feitos em regime de batelada. Nos ensaios cinéticos para duas concentrações medias (0,16 e 3,15 mmol/L) variou-se o tempo de contato (1 a 120 min) para se atingir o equilíbrio. Nos ensaios de equilíbrio variou-se as concentrações (0,16 a 15,72 mmol/L) utilizando o tempo de equilíbrio determinado nos ensaios cinéticos. Foram utilizadas duas modelagens cinéticas (a de pseudo-primeira ordem e a de segunda ordem) e duas modelagens do equilíbrio (Langmuir e Freundlich). O modelo cinético de segunda ordem ajustou melhor os resultados. O tempo de equilíbrio para adsorção do cobre foi de 60 minutos para Sargassum sp. e pellets de alginatos de cálcio úmido e desidratado. Para os carvões ativos os tempos de equilíbrio para a adsorção do cobre foram mais rápidos, mas a capacidade de remoção do cobre foram muito baixas. Com base nos resultados desfavoráveis obtidos para os carvões ativos eles foram descartados para se prosseguir com os ensaios de equilíbrio. A isoterma de Freundlich melhor ajusta os dados experimentais para Sargassum sp. e alginato de cálcio úmido. A capacidade de adsorção máxima calculada pelo modelo de Freundlich: na concentração de equilíbrio de 11,66 0,06 mmol/L foi de 1,97 0,07 mmol/g para Sargassum sp.; e na concentração de equilíbrio de 12,12 0,03 mmol/L foi de 1,69 0,04 mmol/g para alginato de cálcio úmido. O processo de biossorção em regime contínuo, com alturas de leito variável de 10 a 40 cm, teve melhor desempenho com a altura de 40 cm. Em regime de batelada, o desempenho da Sargassum sp. foi superior ao dos alginatos de cálcio (úmido melhor que o desidratado), que por sua vez foram superiores ao desempenho dos carvões ativos em pó e granular (em pó melhor que o granular). O sistema contínuo com concentração inicial de cobre de 8,5 mmol/L deve ser operado com altura de leito igual ou superior a 40 cm, ou com sistemas multicolunas para soluções mais concentradas / Biosorption is the term applied to the adsorption technology of metallic ions in solution than through materials of inactive biological nature. Its close to adsorption using conventional adsorbents. Biosorption depends on temperature, pH, initial concentration of metal ion and type of biosorbents. The main objective of this dissertation is to study and compare the adsorption of copper ions from aqueous solution in batch and continuous system using Sargassum sp.; wet and dehydrated calcium alginate; powder and granular activated carbon. Calcium alginate was prepared by 4% w/v sodium alginate solution dropwise into 37% w/v calcium chloride dehydrate. Calcium alginate presented 89% of moisture after dry in an oven at 100C for 24 hours. Biosorption parameters were set as follow: dose of adsorbent 2 g/L; temperature at 30C, pH at 5.0, and stirring speed of the rotating plate at 150 rpm. For the kinetic and equilibrium studies, the tests were done in a batch system. In kinetic assays for two concentrations (0.16 and 3.15 mmol/L) was varied contact time (1-120 min) to reach equilibrium. In equilibrium assays were varied concentrations (0.16 to 15.72 mmol/L) using the time determined in kinetic experiments. It was used two kinetic modeling (the pseudo-first-order and second-order) and two equilibrium modeling (Langmuir and Freundlich). The second-order kinetic model better fitted the results. The equilibrium time for adsorption of copper was 60 minutes for Sargassum sp. and wet and dehydrated calcium alginate pellets. For the activated carbon, equilibrium times for the adsorption of copper were obtained faster, but the capacity of copper removal were extremely low. Based on the unfavorable results obtained for the activated carbon they were discharged to proceed with tests of equilibrium. The Freundlich isotherm fitted the experimental data for Sargassum sp. and wet calcium alginate. The maximum adsorption capacity calculated using Freundlich model: at equilibrium concentration of 11.66 0.06 mmol/L was 1.97 0.07 mmol/g for Sargassum sp. and at equilibrium concentration of 12.12 0.03 mmol/L was 1.69 0.04 mmol/g for wet calcium alginate. Biosorption in a continuous system, with bed heights from 10 to 40 cm, had the best performance with a height of 40 cm. In a batch system, the performance of Sargassum sp. was higher than calcium alginate (wet rather than dehydrated), which in turn were higher than the performance of powder and granular active carbon (powder better than granular). The continuous system with initial copper concentration of 8.5 mmol/L, must be operated with a bed height equal or greater 40 cm, or with multicolumn systems for more concentrated solutions

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) têm atraído grande interesse para uso em ortopedia e odontologia como substitutos para partes danificadas do sistema esquelético, mostrando boa biocompatibilidade e osteointegração, permitindo sua utilização como enxerto ósseo. As características que determinam os CFCs biomateriais atrativos para a reconstituição ou remodelação óssea, são a facilidade de manipulação e moldagem, sem ter de dar forma prévia ao implante, adaptando-se totalmente à forma da cavidade óssea. Diversos estudos, têm mostrado que a adição de aditivos poliméricos tem uma forte influência sobre as propriedades do cimento. A baixa resistência mecânica é o principal obstáculo a uma maior utilização de CFC como material de implante. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades de um cimento com base em α-fosfato tricálcico (α -TCP ), adicionado de PVA (poli (álcool vinílico)) (10%, 8%, 6%), hidrogel de PVA (10%,8%,6%) reticulado com ácido cítrico (10%), hidrogel de alginato de sódio (2%) e poliacrilato de amônia (1%), todos em massa, foram adicionados ao pó de α -TCP sintetizado. As amostras foram moldadas e avaliadas quanto à densidade, porosidade, teste ―in vitro‖ (Simulated Body Fluid), fases cristalinas e propriedades mecânicas. Os resultados mostram o aumento das propriedades mecânicas do cimento, quando adicionado destes polímeros. A reticulação dos hidrogéis de PVA com ácido cítrico foi eficiente.O hidrogel de PVA, o hidrogel de alginato de sódio e o poliacrilato de amônia agiram como redutor de líquido. / The calcium phosphate cements (CPCs) have great interest for use in orthopedics and dentistry as replacements for damaged parts of the skeletal system, showing good biocompatibility and osseointegration, allowing its use as a bone graft. The characteristics that determine CPCs attractive biomaterials for bone remodeling or rebuilding, is ease of handling and molding, without having to shape prior to implantation, adapting itself fully to the shape of the bone cavity. Several studies in literature have shown that the addition of polymeric additives has a strong influence on the mechanical properties of cement. The low mechanical strength is the main impediment to a broader use of calcium phosphate bone cement as implant material. The aim of this work was evaluate the strength of a CPC based on α-tricalcium phosphate, with polymeric additions. CPC was synthesized and PVA (poli (vinyl alcohol)) (10%, 8%, 6%), sodium alginate hydrogel (2%) and ammonium polyacrylate (1%), all by weight, were added to the powder. Specimens were molded and evaluated for density, porosity, in vitro test (Simulated Body Fluid), crystalline phases and mechanical properties. The results show the increase of the mechanical properties of cement when added of polymeric additives. The crosslinking of PVA hydrogels with citric acid was effective. The PVA hydrogel, the hydrogel sodium alginate and ammonium polyacrylate acted as a reducing liquid.