Orientadores: Selma Candelaria Genari, Arnaldo Rodrigues dos Santos Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-11-01T13:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_PatriciadaLuz_D.pdf: 3814298 bytes, checksum: 2db04befdb0b52e0f94903ade4934ce7 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Colágeno tem sido extensivamente descrito como um material importante na engenharia de tecido ósseo devido a sua biocompatibilidade, baixa antigenicidade e alta força de tensão. No entanto, suportes de colágeno na sua forma pura apresentam algumas desvantagens e, melhorias em suas propriedades físicas, químicas e biológicas são necessárias para suprir essas inadequações. Recentemente, a hidrólise seletiva de carboxiamidas de resíduos de asparagina e glutamina tem sido empregada, por um lado, na obtenção de um aumento no número de sítios negativos e por outro lado, na melhora nas propriedades piezoelétricas do colágeno. Suportes de colágeno aniônico foram obtidos a partir da hidrólise alcalina do pericárdio bovino por 24 (BP24) e 48 (BP48) horas. Osteoblastos bovinos foram cultivados sobre substratos e matrizes de colágeno nativas para o melhor entendimento das interações celulares responsáveis pela boa osteocondutividade e biocompatibilidade descritas em testes in vivo. Os parâmetros analisados foram a adesão e morfologia celular, o processo de mineralização, produção de condroitin sulfato, fosfatase alcalina, e osteocalcina pelas células. A adesão celular verificada para as matrizes BP24 e BP48 foi considerada tão boa quanto àquela descrita para substratos controles, enquanto a proliferação celular (por análise histológica) nas matrizes BP48 mantidas em meio comum demonstrou-se superior àquela encontrada para as matrizes de colágeno nativas e BP24 mantidas nas mesmas condições de cultura. As matrizes BP48 quando estimuladas a mineralizar, demonstraram um decréscimo na proliferação celular, que deve estar relacionado ao início do processo de diferenciação. Todas as membranas permitiram uma proliferação celular em múltiplas camadas, apresentando semelhanças morfológicas, mas quando estimuladas a mineralizar apresentaram osteoblastos com maior número de vesículas em sua superfície. O processo de mineralização foi verificado em todas as matrizes mantidas em meio de mineralização e, principalmente na superfície das mesmas. A análise por EDS comprovou que esses depósitos são compostos por fosfatos de cálcio. A produção de fosfatase alcalina (ALP) pelos osteoblastos foi verificada em todas as matrizes, no entanto, matrizes mantidas em meio de mineralização apresentaram maior produção de ALP, devido à falta do suplemento nutricional para deposição mineral. Novamente, a matriz BP48 favoreceu a produção de ALP, o que deve também estar relacionado ao maior grau de mineralização da mesma. A detecção de osteocalcina em todas as matrizes mantidas em meio de mineralização, devese ao fato de uma maior diferenciação dos osteoblastos. Baseado nos resultados obtidos, a matriz de colágeno aniônico BP48 demonstrou ser mais adequada para o processo de regeneração óssea por apresentar influência na diferenciação osteoblástica e na produção de matriz óssea comparada àquela obtida para a matriz de colágeno nativo, que apresenta propriedades piezoelétricas reduzidas / Abstract: Collagen has been extensively described as an important material in bone tissue engineering due to its biocompatibility, biodegradability, low antigenicity, and high tensile strength. However, collagen scaffolds in their pure form have some drawbacks and improvements in its physical, chemical and biological properties are necessary to overcome those inadequacies. Recently, the selective hydrolysis of carboxyamides groups of asparagine and glutamine residues of collagen has been employed to increase the number of negative sites and enhance the piezoelectric properties. Anionic collagen scaffolds were prepared by hydrolysis of bovine pericardium for both 24 h (BP24), and 48 h (BP48). Bovine osteoblasts were cultured on them and on native matrices to understand the cellular interactions responsible for the good osteoconductivity and biocompatibility reported with in vivo tests. Cellular adhesion and morphology, mineralization process, chondroitin sulfate, alkaline phosphatase (ALP) and osteocalcin were the parameters evaluated. Cellular adhesion was considered satisfactory in all matrices, while cellular proliferation (through histological analysis) in BP48 matrices kept in common medium has shown to be higher than the one found for BP24 and native collagen matrices. When BP48 was stimulated to mineralize, they showed a decrease at the proliferation, which may be related to the beginning of the differentiation process of these cells. All matrices allowed multilayered cellular proliferation, presenting several similar characteristics, but when they were stimulated to mineralize, they presented a higher amount of surface¿s vesicles. Mineralization process was observed at all matrices kept in mineralization medium and, mainly at their surfaces. EDS analysis showed that these deposits were composed of calcium phosphates. ALP production was observed in all matrices, despite the fact that matrices kept in common medium showed a higher production of ALP, due to the lack of nutritional supplement for mineral deposition. BP48 matrix favored ALP production, which may be related to its degree of mineralization. Osteocalcin detection in all matrices kept in the mineralization medium should be due to the fact of a higher differentiation of those osteoblasts. Based on these results, BP48 matrix has shown to be more adequate to the bone regeneration process because of its good influence on osteoblastic differentiation and bone matrix production compared to the results obtained for native matrices, which present reduced piezoelectric properties / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Orientadores: Mário Alexandre Coelho Sinhoreti. Americo Bortolazzo Correr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-27T04:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abuna_GabrielFlores_M.pdf: 32440601 bytes, checksum: 93c6f8fada4bccad124db9dc6ea6c205 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Objetivos: O objetivo no presente trabalho foi avaliar o potencial remineralizador e a as propriedades adesivas (resistência de união, análise das interfaces, nanoinfiltração) de um novo sistema adesivo baseado em fosfatos e dois análogos biomiméticos incorporados em um adesivo experimental autocondicionante de dois passos. Métodos: Foi preparado um primer-base, onde foram incorporados os análogos e um adesivo-base contendo os fosfatos. Para avaliar o potencial remineralizador foram desmineralizadas barras de dentina (n=5) (EDTA 17%), distribuídas em: Controle sem análogos e sem fosfatos; Primer+Fosfatos; Acido poliacrilico APA+Fosfatos; Trimetafosfato de sódio TMS+Fosfatos; e Analogos+fosfatos. tratadas com cada primer e fixados junto a uma barra do adesivo polimerizado, em 1,5 mL de solução fosfato tampão. Foi usado um Espectroscópio Infravermelho Transformado de Fourier (ATR-FTIR) para caracterizar os fosfatos formados. Os espectros foram obtidos depois das 24 h, 7 dias, 2 e 6 meses. Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) foi usada para avaliar a interação dos cristais de apatita com o colágeno. Para avaliar as propriedades adesivas 50 dentes molares humanos hígidos foram usados (n=5): O primer foi aplicado por 10 segundos e o adesivo por 20 segundos, seguido de fotoativação por 20 s. Após, foram restaurados (Filtek Z350) em incrementos de 2 mm. Após 24 h ou 6 meses de pressão pulpar simulada (PPS), os dentes foram cortados em palitos de 0.9 x 0.9 mm2 e foi testada a resistência da união (EZ-test; Shimadzu, Kyoto, Japan), analisado o modo de fratura em estereomicroscópio. Um palito por dente foi selecionado e avaliado no ensaio nanoinfiltração, usando nitrato de prata amoniacal. Ainda, foi selecionado um palito por dente para avaliar a camada híbrida em Microscópio Eletrônico de Varredura com 15 KV. O analise estatístico da resistência de união foi feita com teste ANOVA dois fatores, e normalizados com Teste de Tukey, (p<0.05) Resultados: Todos os espetros do ATR-FTIR foram normalizados em 1650 cm-1 Amida I. Foi observado após 6 meses de PPS, a presença de picos em 947 e o par em 1092 cm-1 atribuídos a união C=O da HAp, e picos de PO4 em 1033 cm-1 , além de outros picos representativos da HAp. A análise em MET mostrou que, sem a intervenção dos análogos, a mineralização só ocorre nos espaços extrafibrilares, contrário a imagem com ambos análogos, onde observou-se uma organização em forma de agulhas intrafibrilar das apatitas. A resistência de união demostrou como a presença dos análogos e fosfatos não atrapalhou a adesão mostrando uma resistência similar no grupo de Analogos+Fosfatos, comparando-se 24 h com 6 meses de PPS (35,12±5,16 MPa e 38,67 ±4,03 MPa, respectivamente). No MEV observou-se a qualidade da camada adesiva, mostrando os túbulos dentinários obstruídos após 6 meses de PPS. Após a análise da nanoinfiltração, observou-se que a sorção de água diminui proporcionalmente à mineralização do grupo Analogos+Fosfatos. Conclusão: O sistema remineralizador proposto formou núcleos de HAp caracterizados mediante o ATR-FTIR, alcançando zonas intrafibrilares do colágeno, e mantendo o desempenho do adesivo após armazenamento em pressão pulpar simulada / Abstract: Objective: The aim of this study was to assess the remineralization potential and bonding properties of a novel system based on phosphates and biomimetic analogs incorporated into a two-step self-etch adhesive. Methods: It was prepared a main primer where were added the analogs and one main blend where were incorporated the phosphates. To assess the remineralization properties, to assess the mineral deposition dentin slabs were (n=5) demineralized (EDTA 17%), treated in each primer and fixed next to a polymerized adhesive slab (Under 1.5 mL phosphate buffer solution). It was used an ATR-FTIR to characterize the new phosphates. The spectra were recorded after 24 hrs, 7 days, 2 months and 6 months. The Transmission electronic microscopy was used to assess the nanometric interaction of apatite crystals and demineralized dentin collagen. In order to assess Dentin bonding properties, 50 non-carious human molars were used. (Under 038/2014 CEP-FOP protocol) divided into 5 groups n=10: PAA+Phosphates- polyacrylic acid-containing primer and phosphates-doped bond; STMP+Phosphates- Sodium trimetaphosphate-containing primer and phosphates-doped bond; Analogs+Phosphates- both analogs in the primer and phosphates-doped bond. The primer was applied for 10 s, the adhesive was applied for 20 s and light cured for 20 s. Then were resin (Filtek z350) restored at 2 mm layers. After 24 hrs or 6 months of simulated pulpal pressure SPP, the teeth were sectioned in sticks of 0.9 mm2 tested the µTensile Bond Strength, and analyzed the failure mode at a stereomicroscope. One stick per teeth was chosen and assessed Nanoleakage, using ammoniacal silver nitrate solution to reveal the hybrid layer at a Scanning Electronic Microscopy. Results: All the spectra of ATR-FTIR were normalized at 1650 Amide I. It was observed after 6 months of SPP, the presence of peaks at 947 and its pair at 1092 cm-1 attributed to C=O of HAp, and peaks of PO4 at 1033 cm-1 besides other specific peaks that confirm the presence of HAp. The TEM analysis showed, without the intervention of analogs the mineralization occurs just at in the extrafibrilar spaces, opposite to the image with both analogs where it is showed an intrafibrilar organization of needles like apatites. The µTBS outcomes demonstrate how the presence of this analogs and phosphates did not jeopardize the bonding strength. Showing a µTBS similar at Analogs+Phosphates, comparing 24 hrs of SPP to 6 months of SPP (35.12+5.16 MPa and 38.67 +4.03 MPa) (?=0.05). With SEM we observed the quality of this adhesive layer, showing occluded tubules after 6 months of SPP and no degradation of Resin tags. After Nanoleakage evaluation we see how after remineralization the water income decrease proportional to the mineralization. Conclusion: The proposed remineralizing system nucleate HAp characterized by ATR-FTIR in this study. Achieving the intrafibrilar zones of collagen, and keeping the performance of the adhesive after storage under SPP, maintaining the bonding properties and decreasing the factors of common adhesive degradation / Mestrado / Materiais Dentarios / Doutor em Materiais Dentários

Muitos organismos vivos, tal como seus constituintes, são formados por sistemas químicos complexos que envolvem a interação entre compostos orgânicos e inorgânicos ligados química e/ou fisicamente. Nestes sistemas as matrizes orgânicas são geralmente compostas por macromoléculas como polissacarídeos e proteínas. Essas moléculas têm o papel de direcionar a nucleação e o crescimento da porção inorgânica. O uso de superfícies metálicas adequadas recobertas por este tipo de filme híbrido tem potencial aplicação em implantes de substituição óssea, no qual são requeridas superfícies quimicamente inertes, mas que ao mesmo tempo estimulem processos de calcificação. Nesta tese estudou-se o crescimento de CaCO3 sobre superfícies metálicas de alumínio e aço inox recobertas por matrizes orgânicas compostas por diferentes poliânions e pelo policátion quitosana, na forma de filmes montados camada-a-camada (do inglês LbL), na presença ou não de fosfolipídeos (filmes Langmuir-Blodgett), formando um meio confinado para o crescimento do mineral. Diferentes técnicas foram utilizadas: microscopia eletrônica, microscopia de força atômica, espectroscopias de reflexão nas regiões do Uv-vis, e do infravermelho, Raman, espalhamento e difração de raios-X. Estudou-se a influência de diferentes grupos carregados dos fosfolipídeos e dos poliânions, tal como sua conformação, no crescimento de CaCO3. O tipo de interação entre o poliânion e a quitosana leva ao crescimento de matrizes poliméricas com diferenças em suas espessuras e capacidade de retenção de líquido, modificando as condições de supersaturação local e influenciando no tipo de estrutura de CaCO3. Puderam ser identificados dois polimorfos formados sobre os filmes orgânicos de poli(ácido acrílico) e quitosana, sugerindo que existem dois diferentes sítios onde a nucleação pode ser iniciada: a partir da solução de CaCl2 aprisionada na matriz polimérica e o outro a partir dos íons cálcio ligados como contra-íons aos grupos negativamente carregados do poliânion. Na presença do pré-recobrimento LB, a natureza da cabeça polar do fosfolipídeo direciona o tipo de ligação e crescimento da matriz polimérica, que levam ao crescimento de partículas de CaCO3 com morfologia e tamanho variados, explicados em termos da presença de ambientes com diferenças de concentrações locais de Ca2+. Além disso, verificou-se que a rugosidade superficial dos suportes metálicos pode favorecer a formação do polimorfo de CaCO3 cineticamente mais estável, mostrando que o processo de cristalização sobre estes suportes é um processo governado por difusão. A hidrofilicidade dos suportes é aumentada pela presença da matriz orgânica e pela presença de CaCO3 sobre as matrizes. O crescimento de CaCO3 em meios confinados tridimensionais, formados por membranas de policarbonato modificadas com filme finos de polieletrólitos, também foi estudado. Este tipo de molde leva à formação de estruturas cilíndricas que seguem a morfologia dos poros da membrana. A presença de poli(ácido acrílico) leva a formação de estruturas cilíndricas ocas, enquanto que cilindros completamente preenchidos foram formados nos poros contendo quitosana na última camada. Estes resultados foram explicados com base em diferenças na etapa de nucleação: na presença de PAA a nucleação de CaCO3 deve iniciar-se a partir dos íons Ca2+ ligados ao poliânion que, por sua vez, está ligado diretamente às paredes do molde; já na presença que quitosana, com maior capacidade de retenção de liquido e sem interação específica com Ca2+ a nucleação e seqüente cristalização devem ocorrer por todo o poro da membrana. As estruturas formadas são em sua maioria monocristais de calcita hexagonal orientadas na direção cristalográfica <2 -2 1>. / Some living organisms as well as their constituents are formed by complex chemical systems which involves the interaction among organic and inorganic compounds bounded physically or chemically. In these systems the organic matrices are usually composed by macromolecules like polysaccharides and proteins. These molecules have an important hole in tailoring the nucleation and the sequent growth of the inorganic portion. Metallic surfaces coated with these hybrid films have potential application as implants for bone substitution for which the surfaces must be chemically inert but at the same time they should stimulate calcification processes. In this present thesis we studied the growth of CaCO3 over aluminium and stainless steal surfaces coated with layer-by-layer films composed by different polyanions and chitosan as polycation, in the presence or not of phospholipids (Langmuir-Blodgett films). These organic matrices formed a confined medium within which CaCO3 particles were growth. Different techniques were applied in order to understand these systems: electronic microscopy, atomic force microscopy, UV-Vis and infrared reflection spectroscopy, Raman, and X-ray scattering and diffraction. We studied the influence of the different charged groups of the phospholipids and the polyanion as well as their conformation on CaCO3 growth. The type of interaction between the polycation and the polyanions tailors the growth of the organic matrices, forming films with different thickness and different water retention abilities which change the local supersaturation conditions changing the structure of the CaCO3 formed. Two types of CaCO3 polymorphs were growth over poly(acrylic acid) (PAA) and chitosan films suggesting that there are two sites where the nucleation can be started: the CaCl2 solution retained in the gel-like organic films and the Ca2+ ions bounded to the negative groups of the polyanion. In the presence of the LB pre-coating, the nature of the phospholipid polar head tailors the binding and the growth of the polymeric matrices leading to the formation of CaCO3 particles with difference in their sizes and morphologies. This result was explained in basis of the differences in the Ca2+ local concentrations in each situation. Moreover, it was observed that the surface roughness of the supports can favour the formation of vaterite, the kinetically most stable CaCO3 polymorph, showing that the crystallization may be guided by diffusion processes. The hidrophilicity of the supports was improved by the presence of both organic and hybrid films. The growth of CaCO3 in tridimentional confined mediums was done using LbL modified polycarbonate membranes as template. This template leads to the formation of cylindrical CaCO3 particles following the morphology of the membrane pores. CaCO3 tube-like structures were formed in presence of PAA, while rod-like structures were formed in presence of chitosan in the top LbL layer. These results were explained on basis of the difference in the nucleation stages: in the presence of PAA the nucleation starts on the Ca2+ ions bounded to the polyanion that is linked to the walls of the template; in the presence of chitosan that presents higher water retention ability and has no specific interaction with Ca2+ ions, the nucleation and sequent crystallization should occur through the entire pore of the membrane. The electron diffraction patterns showed that the CaCO3 structures are single crystals of the calcite polymorph oriented in < 2 -2 1> crystallographic direction.

O processo de biomineralização óssea é a deposição de cristais de fosfato de cálcio, na forma de hidroxiapatita formando o tecido ósseo. São mediados pelas vesículas da matriz (MVs) que são liberadas no local específico do início da biomineralização. As MVs contêm altas concentrações de íons Ca2+ e fosfato inorgânico (Pi), proporcionando um microambiente adequado para a formação inicial e propagação dos cristais de hidroxiapatita. Para que isso ocorra corretamente são necessárias diversas proteínas/enzimas, bem como microambientes com condições específicas. Neste trabalho uma atenção especial foi dada a duas proteínas presentes nas MVs: Anexina V (AnxA5) e a nucleotídeo pirofosfatase/fosfodiesterase-1 (NPP1). A Anexina V é responsável pela formação de um canal de cálcio por meio da associação desta proteína tanto com a face externa quanto interna da membrana das MVs. A NPP1 possui a função principal de hidrolisar adenosina trifosfato (ATP), formando adenosina monofosfato (AMP) e pirofosfato (PPi). Assim, experimentos de expressão de Anexina V e NPP1 foram realizados com o intuito de iniciar os estudos de interação entre as duas proteínas, por meio de reconstituição em lipossomos. A expressão de Anexina V foi realizada em células E. coli BL21(DE3) e induzida por isopropil -D-1-tiogalactopiranosídeo (IPTG); para purificação, três procedimentos foram necessários, utilizando coluna de níquel, coluna Desalting e coluna de troca iônica (Mono-Q). Experimentos de dicroísmo circular foram realizados com amostras de Anexina V após purificação e mostraram que todas as amostras apresentavam estruturas em -hélice. Pelo método da gota pendente foi estudada a interação de Anexina V com íons Ca2+ (10 mM) em monocamadas constituídas por dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC) e de uma mistura de composição lipídica 9:1 de DPPC e dipalmitoil fosfatidilserina (DPPS). Os dados obtidos mostraram alta afinidade de Anexina V por monocamadas constituídas de (9:1) DPPC:DPPS na presença de íons Ca2+. A expressão de NPP1 foi realizada com transfecção por meio de eletroporação do DNA recombinante em células COS-1, e seleção com antibiótico G418 após 24 horas de cultivo. Amostras de fração de membrana controle e NPP1 recombinante foram preparadas após 60 horas de cultivo celular e foi observada atividade catalítica na amostra de fração de membrana da NPP1. Todas as amostras de expressão, tanto de Anexina V e NPP1, foram analisadas por eletroforese em gel de poliacrilamida. A padronização da Anexina V foi obtida com sucesso, porém com relação à NPP1, experimentos ainda devem ser realizados a fim de padronizar a obtenção desta proteína recombinante em quantidade suficiente para continuar os estudos. / The bone biomineralization process is the deposition of calcium phosphate crystals in the form of hydroxyapatite forming the bone tissue. They are mediated by matrix vesicles (MVs) that are released at the specific site of the onset of biomineralization. MVs contain high concentrations of Ca2+ ions and inorganic phosphate (Pi), providing a suitable microenvironment for the initial formation and propagation of hydroxyapatite crystals. To occur properly, several proteins/enzymes are needed, as well as microenvironments with very particular conditions. In this work, special attention should be given to two proteins present in the MVs: Annexin V (AnxA5) and nucleotide pyrophosphatase/ phosphodiesterase (NPP1). Annexin V is responsible for the formation of a calcium channel through the association of this protein with both the outer and the inner face of the MVs membrane. NPP1 has the main function of hydrolyzing adenosine triphosphate (ATP), adenosine monophosphate (AMP) and pyrophosphate (PPi).Thus, experiments of expression of Annexin V and NPP1 were performed with the aim of initiating the interaction studies between the two proteins, through reconstitution in liposomes. Annexin V expression was performed in E.coli BL21 (DE3) and the cells were induced by isopropyl -D-1-thiogalactopyranoside (IPTG); for purification, three procedures were required using a nickel column, a Desalting column and an ion exchange column (Mono-Q). Circular dichroism experiments were performed with Annexin V samples after purification and showed that all samples contain -helix structures. Using the pendant drop method, the interaction of Annexin V with (10 mM) Ca2+ ions was studied in monolayers composed of dipalmitoyl-phosphatidyl-choline (DPPC) and a mixture of lipid composition 9:1 DPPC and dipalmitoyl-phosphatidyl-serine (DPPS). Data showed high affinity of Annexin V by monolayers constituted of (9: 1) DPPC:DPPS in the presence of Ca2+ ions. NPP1 expression was performed with transfection by electroporation of the recombinant DNA into COS-1 cells and selection with G418 antibiotic after 24 hours of culture. Samples of the control membrane fraction and recombinant NPP1 were prepared and the activity of the membrane fraction of NPP1 was observed in the samples. All expression samples, both AnxA5 and NPP1, were analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis. The standardization of Annexin V has been obtained with success, but regarding NPP1, experiments have yet to be performed to standardize the production of this recombinant protein and to obtain enough quantity to continue the study.

O processo de biomineralização óssea é a deposição de cristais de fosfato de cálcio, na forma de hidroxiapatita formando o tecido ósseo. São mediados pelas vesículas da matriz (MVs) que são liberadas no local específico do início da biomineralização. As MVs contêm altas concentrações de íons Ca2+ e fosfato inorgânico (Pi), proporcionando um microambiente adequado para a formação inicial e propagação dos cristais de hidroxiapatita. Para que isso ocorra corretamente são necessárias diversas proteínas/enzimas, bem como microambientes com condições específicas. Neste trabalho uma atenção especial foi dada a duas proteínas presentes nas MVs: Anexina V (AnxA5) e a nucleotídeo pirofosfatase/fosfodiesterase-1 (NPP1). A Anexina V é responsável pela formação de um canal de cálcio por meio da associação desta proteína tanto com a face externa quanto interna da membrana das MVs. A NPP1 possui a função principal de hidrolisar adenosina trifosfato (ATP), formando adenosina monofosfato (AMP) e pirofosfato (PPi). Assim, experimentos de expressão de Anexina V e NPP1 foram realizados com o intuito de iniciar os estudos de interação entre as duas proteínas, por meio de reconstituição em lipossomos. A expressão de Anexina V foi realizada em células E. coli BL21(DE3) e induzida por isopropil -D-1-tiogalactopiranosídeo (IPTG); para purificação, três procedimentos foram necessários, utilizando coluna de níquel, coluna Desalting e coluna de troca iônica (Mono-Q). Experimentos de dicroísmo circular foram realizados com amostras de Anexina V após purificação e mostraram que todas as amostras apresentavam estruturas em -hélice. Pelo método da gota pendente foi estudada a interação de Anexina V com íons Ca2+ (10 mM) em monocamadas constituídas por dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC) e de uma mistura de composição lipídica 9:1 de DPPC e dipalmitoil fosfatidilserina (DPPS). Os dados obtidos mostraram alta afinidade de Anexina V por monocamadas constituídas de (9:1) DPPC:DPPS na presença de íons Ca2+. A expressão de NPP1 foi realizada com transfecção por meio de eletroporação do DNA recombinante em células COS-1, e seleção com antibiótico G418 após 24 horas de cultivo. Amostras de fração de membrana controle e NPP1 recombinante foram preparadas após 60 horas de cultivo celular e foi observada atividade catalítica na amostra de fração de membrana da NPP1. Todas as amostras de expressão, tanto de Anexina V e NPP1, foram analisadas por eletroforese em gel de poliacrilamida. A padronização da Anexina V foi obtida com sucesso, porém com relação à NPP1, experimentos ainda devem ser realizados a fim de padronizar a obtenção desta proteína recombinante em quantidade suficiente para continuar os estudos. / The bone biomineralization process is the deposition of calcium phosphate crystals in the form of hydroxyapatite forming the bone tissue. They are mediated by matrix vesicles (MVs) that are released at the specific site of the onset of biomineralization. MVs contain high concentrations of Ca2+ ions and inorganic phosphate (Pi), providing a suitable microenvironment for the initial formation and propagation of hydroxyapatite crystals. To occur properly, several proteins/enzymes are needed, as well as microenvironments with very particular conditions. In this work, special attention should be given to two proteins present in the MVs: Annexin V (AnxA5) and nucleotide pyrophosphatase/ phosphodiesterase (NPP1). Annexin V is responsible for the formation of a calcium channel through the association of this protein with both the outer and the inner face of the MVs membrane. NPP1 has the main function of hydrolyzing adenosine triphosphate (ATP), adenosine monophosphate (AMP) and pyrophosphate (PPi).Thus, experiments of expression of Annexin V and NPP1 were performed with the aim of initiating the interaction studies between the two proteins, through reconstitution in liposomes. Annexin V expression was performed in E.coli BL21 (DE3) and the cells were induced by isopropyl -D-1-thiogalactopyranoside (IPTG); for purification, three procedures were required using a nickel column, a Desalting column and an ion exchange column (Mono-Q). Circular dichroism experiments were performed with Annexin V samples after purification and showed that all samples contain -helix structures. Using the pendant drop method, the interaction of Annexin V with (10 mM) Ca2+ ions was studied in monolayers composed of dipalmitoyl-phosphatidyl-choline (DPPC) and a mixture of lipid composition 9:1 DPPC and dipalmitoyl-phosphatidyl-serine (DPPS). Data showed high affinity of Annexin V by monolayers constituted of (9: 1) DPPC:DPPS in the presence of Ca2+ ions. NPP1 expression was performed with transfection by electroporation of the recombinant DNA into COS-1 cells and selection with G418 antibiotic after 24 hours of culture. Samples of the control membrane fraction and recombinant NPP1 were prepared and the activity of the membrane fraction of NPP1 was observed in the samples. All expression samples, both AnxA5 and NPP1, were analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis. The standardization of Annexin V has been obtained with success, but regarding NPP1, experiments have yet to be performed to standardize the production of this recombinant protein and to obtain enough quantity to continue the study.

Muitos organismos vivos, tal como seus constituintes, são formados por sistemas químicos complexos que envolvem a interação entre compostos orgânicos e inorgânicos ligados química e/ou fisicamente. Nestes sistemas as matrizes orgânicas são geralmente compostas por macromoléculas como polissacarídeos e proteínas. Essas moléculas têm o papel de direcionar a nucleação e o crescimento da porção inorgânica. O uso de superfícies metálicas adequadas recobertas por este tipo de filme híbrido tem potencial aplicação em implantes de substituição óssea, no qual são requeridas superfícies quimicamente inertes, mas que ao mesmo tempo estimulem processos de calcificação. Nesta tese estudou-se o crescimento de CaCO3 sobre superfícies metálicas de alumínio e aço inox recobertas por matrizes orgânicas compostas por diferentes poliânions e pelo policátion quitosana, na forma de filmes montados camada-a-camada (do inglês LbL), na presença ou não de fosfolipídeos (filmes Langmuir-Blodgett), formando um meio confinado para o crescimento do mineral. Diferentes técnicas foram utilizadas: microscopia eletrônica, microscopia de força atômica, espectroscopias de reflexão nas regiões do Uv-vis, e do infravermelho, Raman, espalhamento e difração de raios-X. Estudou-se a influência de diferentes grupos carregados dos fosfolipídeos e dos poliânions, tal como sua conformação, no crescimento de CaCO3. O tipo de interação entre o poliânion e a quitosana leva ao crescimento de matrizes poliméricas com diferenças em suas espessuras e capacidade de retenção de líquido, modificando as condições de supersaturação local e influenciando no tipo de estrutura de CaCO3. Puderam ser identificados dois polimorfos formados sobre os filmes orgânicos de poli(ácido acrílico) e quitosana, sugerindo que existem dois diferentes sítios onde a nucleação pode ser iniciada: a partir da solução de CaCl2 aprisionada na matriz polimérica e o outro a partir dos íons cálcio ligados como contra-íons aos grupos negativamente carregados do poliânion. Na presença do pré-recobrimento LB, a natureza da cabeça polar do fosfolipídeo direciona o tipo de ligação e crescimento da matriz polimérica, que levam ao crescimento de partículas de CaCO3 com morfologia e tamanho variados, explicados em termos da presença de ambientes com diferenças de concentrações locais de Ca2+. Além disso, verificou-se que a rugosidade superficial dos suportes metálicos pode favorecer a formação do polimorfo de CaCO3 cineticamente mais estável, mostrando que o processo de cristalização sobre estes suportes é um processo governado por difusão. A hidrofilicidade dos suportes é aumentada pela presença da matriz orgânica e pela presença de CaCO3 sobre as matrizes. O crescimento de CaCO3 em meios confinados tridimensionais, formados por membranas de policarbonato modificadas com filme finos de polieletrólitos, também foi estudado. Este tipo de molde leva à formação de estruturas cilíndricas que seguem a morfologia dos poros da membrana. A presença de poli(ácido acrílico) leva a formação de estruturas cilíndricas ocas, enquanto que cilindros completamente preenchidos foram formados nos poros contendo quitosana na última camada. Estes resultados foram explicados com base em diferenças na etapa de nucleação: na presença de PAA a nucleação de CaCO3 deve iniciar-se a partir dos íons Ca2+ ligados ao poliânion que, por sua vez, está ligado diretamente às paredes do molde; já na presença que quitosana, com maior capacidade de retenção de liquido e sem interação específica com Ca2+ a nucleação e seqüente cristalização devem ocorrer por todo o poro da membrana. As estruturas formadas são em sua maioria monocristais de calcita hexagonal orientadas na direção cristalográfica <2 -2 1>. / Some living organisms as well as their constituents are formed by complex chemical systems which involves the interaction among organic and inorganic compounds bounded physically or chemically. In these systems the organic matrices are usually composed by macromolecules like polysaccharides and proteins. These molecules have an important hole in tailoring the nucleation and the sequent growth of the inorganic portion. Metallic surfaces coated with these hybrid films have potential application as implants for bone substitution for which the surfaces must be chemically inert but at the same time they should stimulate calcification processes. In this present thesis we studied the growth of CaCO3 over aluminium and stainless steal surfaces coated with layer-by-layer films composed by different polyanions and chitosan as polycation, in the presence or not of phospholipids (Langmuir-Blodgett films). These organic matrices formed a confined medium within which CaCO3 particles were growth. Different techniques were applied in order to understand these systems: electronic microscopy, atomic force microscopy, UV-Vis and infrared reflection spectroscopy, Raman, and X-ray scattering and diffraction. We studied the influence of the different charged groups of the phospholipids and the polyanion as well as their conformation on CaCO3 growth. The type of interaction between the polycation and the polyanions tailors the growth of the organic matrices, forming films with different thickness and different water retention abilities which change the local supersaturation conditions changing the structure of the CaCO3 formed. Two types of CaCO3 polymorphs were growth over poly(acrylic acid) (PAA) and chitosan films suggesting that there are two sites where the nucleation can be started: the CaCl2 solution retained in the gel-like organic films and the Ca2+ ions bounded to the negative groups of the polyanion. In the presence of the LB pre-coating, the nature of the phospholipid polar head tailors the binding and the growth of the polymeric matrices leading to the formation of CaCO3 particles with difference in their sizes and morphologies. This result was explained in basis of the differences in the Ca2+ local concentrations in each situation. Moreover, it was observed that the surface roughness of the supports can favour the formation of vaterite, the kinetically most stable CaCO3 polymorph, showing that the crystallization may be guided by diffusion processes. The hidrophilicity of the supports was improved by the presence of both organic and hybrid films. The growth of CaCO3 in tridimentional confined mediums was done using LbL modified polycarbonate membranes as template. This template leads to the formation of cylindrical CaCO3 particles following the morphology of the membrane pores. CaCO3 tube-like structures were formed in presence of PAA, while rod-like structures were formed in presence of chitosan in the top LbL layer. These results were explained on basis of the difference in the nucleation stages: in the presence of PAA the nucleation starts on the Ca2+ ions bounded to the polyanion that is linked to the walls of the template; in the presence of chitosan that presents higher water retention ability and has no specific interaction with Ca2+ ions, the nucleation and sequent crystallization should occur through the entire pore of the membrane. The electron diffraction patterns showed that the CaCO3 structures are single crystals of the calcite polymorph oriented in < 2 -2 1> crystallographic direction.

Dentre os diversos processos de formação de mineral em organismos vivos, a formação do tecido ósseo é um exemplo particular, uma vez que fosfatos de cálcio, na forma de hidroxiapatita, são produzidos em meio a fibrilas de colágeno na matriz extracelular de células osteogênicas; processo este regulado por um complexo enzimático. A fosfatase alcalina tecido não-específico (TNAP) desempenha um papel fundamental na histogênese óssea, responsável principalmente pela produção de fosfato inorgânico necessário para a formação dos minerais. Diversas abordagens experimentais permitem a reconstituição desta enzima em sistemas miméticos de membrana celular, dentre os quais, os filmes Langmuir-Blodgett (LB), que possibilitam a formação de materiais com propriedades osteoindutoras. No presente estudo, foi investigada a imobilização desta enzima em filmes LB sobre suportes de Ti. O ácido dimiristoil fosfatídico foi o fosfolipídeo utilizado na confecção dos filmes LB, obtendo um regime de deposição linear de massa em função do número de camadas depositadas em subfases de CaCl2. A TNAP foi imobilizada nos filmes através de duas metodologias: a partir da adsorção física da enzima aos filmes LB pré-transferidos a um suporte sólido, ou ainda por meio da construção do filme a partir de uma monocamada mista de DMPA/Ca2+/TNAP. Em ambas as metodologias adotadas, foi obtida uma diminuição drástica da atividade fosfohidrolítica da forma imobilizada da enzima, em relação à sua atividade obtida em meio homogêneo. Ao expor suportes de Ti modificados com os filmes LB em uma solução contendo íons Ca2+ e ATP como fonte de fosfato inorgânico, foi observada a formação de uma maior quantidade de mineral para as amostras contendo a TNAP imobilizada; atribuída a uma maior supersaturação local de íons fosfato devido a maior hidrólise de ATP na presença da enzima, demonstrando a capacidade desta em conferir à superfície modificada uma maior capacidade na indução de formação de mineral. Após este ensaio de mineralização in vitro, foi obtida uma maior hidrofilicidade das superfícies recobertas com os filmes LB na presença da TNAP, tornando estas superfícies modificadas mais bioativas. A presença dos filmes LB mistos de lipídeo/TNAP nas superfícies permitiram a adesão, proliferação e recobrimento homogêneo de células osteogênicas, que posteriormente promoveram o extravasamento de fibrilas proteicas e a formação de nódulos de mineralização. Estes resultados são importantes na confecção de materiais que acelerem o processo de osteoindução. / Among all the processes of mineral formation in living organisms, the osseous tissue formation is a particular example, since that calcium phosphates as hydroxyapatite are produced among collagen fibrils at the extracellular matrix of osteogenic cells, being this process regulated by an enzymatic complex. The tissue nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) plays a central role on the osseous histogenesis, responsible mainly for the inorganic phosphate production necessary for mineral formation. Various experimental approaches allows this enzyme reconstitution in cellular membrane mimetic systems, among which, the Langmuir-Blodgett films (LB), that allows the formation of materials with osteoinductive properties. With that in mind, the immobilization of that enzyme in titanium supports modified with LB films was investigated. The dimyristoyl phosphatidic acid was the phospholipid used in the LB film construction, obtaining a linear deposition-layer numbers relation in CaCl2 subphases. The TNAP was immobilized at the films through two main methodologies: from the physical adsorption of the enzyme to the LB film pre-constructed on a solid support, or through the film construction from the mixed DMPA/Ca2+/TNAP monolayer. At both the adopted methodologies, it was obtained a diminishment at the phosphohidrolytic activity of the immobilized enzyme, comparing to its activity at homogeneous media. Exposing the Ti supports with the LB films in a solution containing Ca2+ ions and ATP as a phosphate source, it was observed a higeher mineral formation to the samples containing the immobilized TNAP, possibly due to a higher phosphate ions supersaturation from the higher ATP hydrolysis at the presence of the enzyme, demonstrating the capacity of the TNAP in promoting a higher mineral formation induction to the modified surface. After this in vitro mineralization assay, it was obtained surfaces more hydrophilic at presence of the LB films containing TNAP, making those modified surfaces more bioactive. The mixed LB films presence at the surfaces allowed the adhesion, proliferation and homogeneous covering of osteogenic cells, that posteriorly promoted the production of proteic fibrils and mineralization nodules. Those results are important in order to construct materials more osteointegrative.

Conchas do molusco Physa sp., um gastrópode (caracol) comum de aquários de água doce, serviram como modelo para o estudo de alguns aspectos envolvidos na biomineralização. A concha calcária é constituída por cristais de carbonato de cálcio depositados em associação com uma matriz orgânica. Os componentes cristalinos e a matriz, foram estudados por microscopia eletrônica de transmissão e de varredura, e caracterizados por métodos espectroscópicos e analíticos. A constituição cristalina, em geral, assemelha-se àquela existente na maioria dos moluscos, enquanto a camada nacarada, interna da concha, apresenta comparativamente maiores variações. A matriz orgânica consta de um componente insolúvel, essencialmente constituído por polissacarídeos, enxofre e fósforo; e outro componente solúvel, com predominância de serina, glicina, ácido aspártico e ácido glutâmico. A análise feita por ativação de nêutrons demonstrou maior concentração de cálcio, sódio e estrôncio; estes elementos estão geralmente relacionados à presença de aragonita, em outras conchas de moluscos. O estudo qualitativo da fase cristalina foi realizado por difração eletrônica e por espectroscopia de infravermelho. Para análise quantitativa, usou-se a difração de raios-X, sendo os dados refinados pelo método de Rietveld. Os resultados obtidos demonstram a existência de dois polimorfos do carbonato de cálcio, aragonita e calcita, na concha da Physa. A caracterização qualitativa dos componentes inorgânico e orgânico do material estudado, mostrou semelhanças com relação a outros gêneros de moluscos. Experimentos de cristalização do carbonato de cálcio in vitro produziram aragonita e vaterita em presença de ácido aspártico ou glutâmico. Sob ação de glicina, serina ou quitina, houve formação de calcita. Em presença da matriz orgânica insolúvel, houve cristalização de calcita, enquanto a matriz solúvel induziu a cristalização da aragonita. Analisou-se quantitativamente todas as fases cristalinas obtidas nestes experimentos e estudou-se a morfologia dos cristais formados através da MEV e por MO luz. O resultado comparativo das investigações usando a concha natural, e dos cristais sintetizados, permitiu confirmar o papel fundamental da matriz orgânica no processo de cristalização do carbonato de cálcio. / Shells of Physa sp., a common freshwater gastropod snail, were used as a model for mineralization studies of calcium carbonate. The shell is a biomineral that consists of organized crystalline deposits associated to an organic matrix, both of which were studied by transmission and scanning electron microscopy; they were further characterized by means of pectroscopic and analytical methods. As a whole, its structural organization does not differ greatly from that found in other mollusc shells, except for the innermost, nacreous layer, that lines the shell. The organic matrix in Physa was found to consist of an insoluble fraction, essentially containing a polysaccharide, sulphur and phosphor. In addition, another (soluble) fraction is present, in which serine, glycine, aspartic acid and glutamic acid residues prevail. Neutronic activation analysis demonstrates a high concentration of calcium, sodium and strontium, elements known to be related to the presence of aragonite in other molluscan shells. A qualitative study of the crystalline phase was obtained through use of electron diffraction and FTIR spectroscopy. For quantitative analysis X-ray diffraction was used, as refined by the Rietveld method. Results obtained demonstrate the existence of two calcium carbonate polymorphs, aragonite and calcite in the shell of Physa, Qualitative evaluation of both organic and inorganic material from Physa showed similarities to those found in other mollusk shells. In vitro experiments performed at similar-to-natural conditions, on crystallization of calcium carbonate, did also crystallize aragonite and vaterite, provided aspartic acid or glutamic acid were present; whereas calcite was formed in solutions containing glycine, serine or chitin. Aragonite did crystallize when the soluble organic matrix was added to the solution. All these crystalline phases obtained were quantitatively evaluated, their morphologies being studied through light and electron microscopies. A comparative study of the natural crystals from the shell, and those obtained in laboratory experiments, stresses the fundamental role of the organic matrix on calcium carbonate crystallization

A indústria da construção civil é conhecida como umas das atividades econômicas que causam os maiores impactos ambientais desde o processo de extração da matéria prima até a produção dos produtos, incluindo o transporte e manutenção do ambiente construído. A produção de um dos seus principais componentes, o cimento, é o maior contribuinte para a emissão de gases de efeito estufa, principalmente devido a queima de combustíveis fósseis. Por este motivo, pesquisas na área de biotecnologia sustentável são conduzidas para diminuir e até mitigar os efeitos danosos provocados pelos fatores que compõem a construção civil. Dentre estas pesquisas destacam-se as que se baseiam na Biomimética, que é uma ciência que busca na Natureza as soluções tecnológicas para os problemas que os desenvolvimentos humanos geralmente apresentam: a geração de resíduos poluentes, uso de produtos químicos tóxicos e processos que operam com energia e pressão elevadas. Com base nos conceitos biomiméticos, este trabalho se propôs a estudar a biomineralização, que é um processo que ocorre na Natureza a milhares de anos e é responsável pela formação de muitas estruturas biomineralizadas tanto no ambiente terrestre como aquático. A biomineralização é um fenômeno provocado pela ação de diversas espécies de microrganismos que durante o processo de obtenção de energia reciclam minerais presentes no solo e na água e os precipitam na forma de sais inorgânicos. Este material precipitado age como agente ligante de partículas como no caso de formações geológicas (estromatólitos) ou exoesqueletos de animais marinhos, por exemplo. Neste estudo foi avaliado a biomineralização por biodeposição de carbonato de cálcio precipitado na presença da espécie de bactéria ureolítica (Bacillus subtilis) em ensaios em escala laboratorial utilizando corpos de prova de areia, argamassa e concreto. Os corpos de prova em areia e argamassa foram observados em MEV e EDS permitindo a identificação de células de microrganismos, formação de biofilme e provável formação de cristais de carbonato de cálcio na região de biofilme. Os corpos de prova de concreto foram utilizados para avaliar as consequências da biodeposição na absorção de água por capilaridade do material. Resultados indicam redução de 20% na absorção de água por capilaridade. Com os resultados obtidos é possível concluir que a técnica de biodeposição pode ser uma alternativa ao tratamento superficial de estruturas de concreto, contudo requer estudos posteriores de aplicação técnica e viabilidade econômica. / The construction industry has been known as one of the economic activities that cause the major environment impacts since the process of raw material extraction until the products manufacturing including transport and maintenance of the built environment. The production of one of the main compounds, the cement, is the largest contributor to the greenhouse gas emissions, mainly due to burn fossil fuels. For this reason, researches in sustainable biotechnological area are conducted to minimize and even mitigate the damaging effects either promoted by construction industry factors. Among these ones, it stands out researches based on Biomimetic, which is a science that seeks in Nature the technological solutions for problems that human’s development usually presents: the generation of pollutant residues, the use of toxic chemicals and process that operates in high pressure and energy. Based on biomimetic concepts this research proposes to study the biomineralization, which is a process that has occurred in the Nature for thousands of years and it is responsible for the formation of many structures either in soil and water environments. The biomineralization is a phenomenon caused by several specimens of microorganisms that during the process of obtaining energy, they recycle minerals presents at soil and water inducing precipitation as inorganic salts. This precipitated material works as a binder of particles similar to geologic formations (stromatolites) or exoskeleton of sea animal for example. In this study the biomineralization was evaluated through biodeposition of precipitated calcium carbonate by specimen of ureolytic bacteria (Bacillus subtilis). Essays were held using samples made by sand, mortar and concrete. The samples made by sand and mortar were observed at MEV and EDS, allowing the identification of microorganism cells, biofilm formation and probable formation of calcium carbonate crystals at biofilm region. The concrete samples were used to evaluate the consequences of biodeposition on water absorption by capillarity of the material. The results show reduction of 20% on water absorption by capillarity. According the results achieved it possible to conclude that the biodeposition technique can be an alternative to superficial treatment for concrete structures. However, it will be required more studies to evaluate technical application and economical availability.

A indústria da construção civil é conhecida como umas das atividades econômicas que causam os maiores impactos ambientais desde o processo de extração da matéria prima até a produção dos produtos, incluindo o transporte e manutenção do ambiente construído. A produção de um dos seus principais componentes, o cimento, é o maior contribuinte para a emissão de gases de efeito estufa, principalmente devido a queima de combustíveis fósseis. Por este motivo, pesquisas na área de biotecnologia sustentável são conduzidas para diminuir e até mitigar os efeitos danosos provocados pelos fatores que compõem a construção civil. Dentre estas pesquisas destacam-se as que se baseiam na Biomimética, que é uma ciência que busca na Natureza as soluções tecnológicas para os problemas que os desenvolvimentos humanos geralmente apresentam: a geração de resíduos poluentes, uso de produtos químicos tóxicos e processos que operam com energia e pressão elevadas. Com base nos conceitos biomiméticos, este trabalho se propôs a estudar a biomineralização, que é um processo que ocorre na Natureza a milhares de anos e é responsável pela formação de muitas estruturas biomineralizadas tanto no ambiente terrestre como aquático. A biomineralização é um fenômeno provocado pela ação de diversas espécies de microrganismos que durante o processo de obtenção de energia reciclam minerais presentes no solo e na água e os precipitam na forma de sais inorgânicos. Este material precipitado age como agente ligante de partículas como no caso de formações geológicas (estromatólitos) ou exoesqueletos de animais marinhos, por exemplo. Neste estudo foi avaliado a biomineralização por biodeposição de carbonato de cálcio precipitado na presença da espécie de bactéria ureolítica (Bacillus subtilis) em ensaios em escala laboratorial utilizando corpos de prova de areia, argamassa e concreto. Os corpos de prova em areia e argamassa foram observados em MEV e EDS permitindo a identificação de células de microrganismos, formação de biofilme e provável formação de cristais de carbonato de cálcio na região de biofilme. Os corpos de prova de concreto foram utilizados para avaliar as consequências da biodeposição na absorção de água por capilaridade do material. Resultados indicam redução de 20% na absorção de água por capilaridade. Com os resultados obtidos é possível concluir que a técnica de biodeposição pode ser uma alternativa ao tratamento superficial de estruturas de concreto, contudo requer estudos posteriores de aplicação técnica e viabilidade econômica. / The construction industry has been known as one of the economic activities that cause the major environment impacts since the process of raw material extraction until the products manufacturing including transport and maintenance of the built environment. The production of one of the main compounds, the cement, is the largest contributor to the greenhouse gas emissions, mainly due to burn fossil fuels. For this reason, researches in sustainable biotechnological area are conducted to minimize and even mitigate the damaging effects either promoted by construction industry factors. Among these ones, it stands out researches based on Biomimetic, which is a science that seeks in Nature the technological solutions for problems that human’s development usually presents: the generation of pollutant residues, the use of toxic chemicals and process that operates in high pressure and energy. Based on biomimetic concepts this research proposes to study the biomineralization, which is a process that has occurred in the Nature for thousands of years and it is responsible for the formation of many structures either in soil and water environments. The biomineralization is a phenomenon caused by several specimens of microorganisms that during the process of obtaining energy, they recycle minerals presents at soil and water inducing precipitation as inorganic salts. This precipitated material works as a binder of particles similar to geologic formations (stromatolites) or exoskeleton of sea animal for example. In this study the biomineralization was evaluated through biodeposition of precipitated calcium carbonate by specimen of ureolytic bacteria (Bacillus subtilis). Essays were held using samples made by sand, mortar and concrete. The samples made by sand and mortar were observed at MEV and EDS, allowing the identification of microorganism cells, biofilm formation and probable formation of calcium carbonate crystals at biofilm region. The concrete samples were used to evaluate the consequences of biodeposition on water absorption by capillarity of the material. The results show reduction of 20% on water absorption by capillarity. According the results achieved it possible to conclude that the biodeposition technique can be an alternative to superficial treatment for concrete structures. However, it will be required more studies to evaluate technical application and economical availability.