O polissacarídeo quitosana é usado em aplicações biológicas, tais como entrega de drogas e engenharia de tecidos como matriz para o crescimento celular, devido à sua biocompatibilidade e biodegradabilidade. Uma das suas utilizações mais frequentes é na forma de membranas obtidas por casting com poli (etileno glicol) (PEG). Neste trabalho, membranas de quitosana-PEG foram modificadas e otimizadas com filmes nanoestruturados de concanavalina A (Con A) e jacalina. O processo de purificação não afetou as propriedades da quitosana, tais como cristalinidade, tamanho de cristalitos, grupos funcionais e grau de acetilação. A única exceção foi a diminuição da massa molecular, provavelmente pela quebra de cadeias por adição de ácido acético à solução. As membranas fabricadas com mistura de quitosana e PEG exibiram superfície mais rugosa, porosa, com energia de superfície mais elevada do que aquelas com quitosana pura. Misturas com 20 e 30% de PEG foram testadas, sendo as que contêm 20% mais adequadas para a funcionalização, devido ao maior tamanho dos poros, de acordo com imagens de microscopia de força atômica. Na funcionalização das membranas de quitosana-PEG com proteínas, o objetivo é obter a cobertura mais uniforme com maior energia de superfície. No processo de otimização, a deposição do filme nanoestruturado de proteína foi confirmada com PM-IRRAS, espectroscopia de fluorescência e dicroísmo circular, e a energia de superfície foi calculada usando o modelo de Owens- Wendt-Rabel-Kaelble a partir dos ângulos de contato para diferentes líquidos. Para Con A e jacalina, propriedades otimizadas foram obtidas com a menor concentração de proteína testada, 0,1 mg/mL, para um tempo de adsorção de 90 minutos. Além disso, o filme de jacalina levou à maior energia de superfície, ou seja, 56,7 mJ/m², comparado com 55,9 mJ/m² para amostras modificadas com Con A. Além disso, sob essas condições de otimização, a atividade da proteína foi mantida por 4 semanas para membranas armazenadas a 4ºC. Portanto, as membranas funcionalizadas são promissoras para crescimento celular e aplicações de engenharia de tecidos / The polysaccharide chitosan is used in various biological applications such as drug delivery and especially in tissue engineering as a matrix for cell growth due to its biocompatibility and biodegradability. One of its most frequent uses is in the form of membranes made via casting blended with poly(ethylene glycol) (PEG). In this work, chitosan-PEG membranes were optimized and modified with nanostructured films of concanavalin A (Con A) and jacalin. The purification process did not affect the chitosan properties, such as crystallinity, crystallite size, functional groups and degree of acetylation. The only exception was a decrease in the molecular mass, probably owing to chain scission by addition of acetic acid to the solution. The membranes made with chitosan and PEG exhibited a rougher, porous surface, with higher surface energy than those with neat chitosan. Blends with 20 and 30% PEG were tested, and those with 20% were considered as more suitable for functionalization owing to the larger size of the pores, according to atomic force microscopy images. The functionalization of the chitosan-PEG membranes with the proteins is aimed at achieving the most uniform coverage with the highest surface energy. In the optimization procedure, the deposition of the protein nanostructured film was confirmed with PM-IRRAS, fluorescence spectroscopy and circular dichroism, while the surface energy was calculated using the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble model and the measured contact angles for several liquids. For both Con A and jacalin, optimized properties were obtained with the lowest protein concentration tested, viz. 0.1 mg/mL, for an adsorption time of 90 min. Furthermore, the jacalin film led to the highest surface energy, namely 56.7 mJ/m², to be compared with 55.9 mJ/m² for samples modified with Con A. Under these optimized conditions, the protein activity was kept for ca. 4 weeks if the coated membranes were stored at 4ºC. Therefore, the functionalized membranes are promising for cell growth and tissue engineering applications

Orientador: João Carlos Pinheiro Ferreira / Resumo: O objetivo geral do trabalho foi caracterizar a produção de progesterona (P4) pelas células do corpo lúteo (CL) bovino submetidas a diferentes meios de cultivo e cocultivo in vitro. Para tanto foram realizados três experimentos descritos em dois artigos. No artigo I, CLs pertencentes à fase média (10-12 dias, n=5) foram coletados e processados em laboratório. As LCs foram cultivadas por 07 dias em atmosfera umida a 5% de CO2, com ou sem a adição de 10% de soro fetal bovino (SFB), com os respectivos tratamentos: CONTROLE; CONA (10 μg/mL); LH (100 μg/mL); CONALH; LHPGFβα (10 ng/mL); CONALHPGFβα. Amostras de meio de cultivo foram coletadas nos D1 e D7 para posterior dosagem de P4. Valores com P<0,05 foram considerados diferentes estatisticamente. O cultivo de LCs na presença de CONA diminuiu a capacidade secretória de P4 das LCs e este efeito foi revertido pela adição de LH no meio de cultivo no D1, mas não no D7. A ação supressora da CONA foi mais evidente no cultivo que não empregaram o SFB. No artigo II, No Exp. 1, foram utilizados CLs pertencentes à fase média (10-12 dias, n=4). No laboratório os CLs foram processados e as LCs foram cultivadas por 07 dias em atmosfera umida a 5% de CO2. As LCs receberam os respectivos tratamentos com ou sem LH: Controle; PGF2α (10 ng/mL); PGF2α (100 ng/mL); PGF2α (354,5 ng/mL). As amostras que receberam LH apresentaram maior produção de P4, e a administração de diferentes doses de PGFβα não mostrou alteração na secreção de P4. No Exp. β, for... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The general objective of this study was to characterize the production of progesterone (P4) by the cells of the bovine corpus luteum (CL) subjected to different culture and coculture media in vitro. To this end, three experiments described in two articles were conducted. Article I: CLs belonging to the middle phase (10-12 days, n=5) were collected and processed in the laboratory. The luteal cells (LCs) were cultured for 07 days in a humid atmosphere of 5% CO2, with or without the addition of 10% fetal bovine serum (FBS), with their respective treatments: CONTROL; CONA (concanavalin-A) (10 μg/mL); LH (100 μg/mL); CONALH; LHPGFβα (10 ng/mL); CONALHPGFβα. Samples of culture medium were collected on D1 and D7 for further P4 measurement. P values <0.05 were considered statistically different. Culture of LCs in the presence of CONA decreases the ability of LC to secrete P4, and this effect was reversed by addition of LH in the culture medium in D1, but not in D7. The suppressive action was more evident in CONA cultures without FBS. In Article II, Experiment 1, CLs of middle phase of the estrous cycle (10-12 days, n = 4) were used. In the laboratory, the CLs were processed and the LCs were cultured for 07 days in a humidified atmosphere of 5% CO2. The LCs received the respective treatments with or without LH (100 μg/mL): Control; PGFβα (10 ng/mL); PGFβα (100 ng/mL); PGFβα (354,5 ng/mL). The samples that received LH produced more P4, and the administration of different doses of PGFβα... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The royal jelly (RJ), a secretion produced by the hipopharingeal and mandibular glands of the nurse honeybees, have a variety of pharmacological activities, aside of being necessary for the castes differentiation and the queen Apis mellifera longevity. To identify the N-glycoproteins of two samples of RJ provinient from distinct origin and conditions, we used the concanavalin A affinity chromatography (ConA) associated to the mass spectrometry. The investigated samples of RJ were the brazilian RJ (GRB), produced experimentally in local apiary, and the Chinese RJ (GRC), mattered from China and commercially available. The protein profile in SDS-PAGE 1D was characteristic for GRB and GRC. The N-glycoproteins fractions eluted from the ConA column had presented nine polypeptides for GRB and 12 for GRC, with relative molecular mass (Mr) varying between 130 and 15 kDa. It was observed that the immediately aftercollects freezing of the GRB did not inhibited the appearance of bands with Mr lesser than 49 kDa. A total of 21 bands was excised from gel and digested with tripisin for analysis in MALDI-TOF MS. The bioinformatic analysis revealed that all the 16 proteins identified in the GRB and GRC samples belong to the A. mellifera apalbumins family (Apa-1, Apa-2 and Apa-3). The Apa-2 was the protein that had greater prevalence between the N-glycoproteins of the RJ, presenting Mr varying between 110 and 25 kDa. The fact that the Apa-2 had been identified with distinct Mrs can be related to glycosilation, oligomerization or degradation of this apalbumin. Therefore, the ConA affinity chromatography associated with the proteomic analysis made possible the identification of three members of the family of RJ main proteins (Apa-1, Apa-2 and Apa-3). Moreover, the comparative study of the GRB and GRC glycoprotein composition suggests similar standard between these samples and can be useful in future studies that evaluate the biological functions of the apalbumins pos-translational modifications. / A geléia real (GR), uma secreção produzida pelas glândulas hipofaringeal e mandibular das abelhas operárias, possui uma variedade de atividades farmacológicas, além de ser fundamental para a diferenciação das castas e longevidade da rainha de Apis mellifera. Com o objetivo de identificar alguns dos componentes bioativos deste produto da colméia, utilizou-se a cromatografia de afinidade de concanavalina A (ConA) associada à espectrometria de massa para identificar as N-glicoproteínas de duas amostras de GR obtidas de origem e condições distintas. As amostras de GR investigadas foram a GR brasileira (GRB), produzida experimentalmente em apiário local, e a GR chinesa (GRC), importada da China e disponível comercialmente. O perfil de proteínas em SDSPAGE 1D foi característico para GRB e GRC, com um maior número de polipeptídeos para GRC. As frações das N-glicoproteínas eluídas da coluna de ConA apresentaram nove polipeptídeos para GRB e 12 para GRC, com massa molecular variando entre 130 e 15 kDa. Observou-se que o congelamento imediatamente pós-coleta da GRB não impediu o aparecimento de polipeptídeos com Mr menor que 49 kDa. Um total de 21 bandas foi excisado do gel e digerido por tripsina para análise em MALDI-TOF MS. Para cada perfil de massa dos peptídeos (PMF) obtido, realizou-se a busca em banco de dados utilizando-se o software Mascot. Esta análise revelou que as 16 proteínas identificadas nas amostras de GRB e GRC pertencem à família das apalbuminas (Apa-1, Apa-2 e Apa-3) da abelha A. mellifera. A Apa-2 foi a proteína que teve maior prevalência entre as N-glicoproteínas da GR, apresentando Mr variando entre 110 e 25 kDa. O fato da Apa-2 ter sido identificada com Mrs distintas pode estar relacionado a fenômenos de glicosilação, oligomerização ou degradação desta apalbumina. Portanto, a cromatografia de afinidade de ConA associada a análise proteômica possibilitou a identificação de três membros da família das principais proteínas da GR (Apa-1, -2 e -3). Além disso, o estudo comparativo da composição de glicoproteínas da GRB e GRC sugere padrão similar entre estas amostras e pode ser útil em estudos futuros que avaliem as funções biológicas das modificações pós-traducionais das apalbuminas. / Mestre em Genética e Bioquímica

Orientadores : Sonia Maria Alves Bueno, Ricardo de Lima Zollner / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T11:50:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duarte_IsaSantos_D.pdf: 749498 bytes, checksum: 83d66753c75e7828fd4a8b858aecf473 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A alergia é uma enfermidade do sistema imunológico que afeta aproximadamente de 20 a 30% da população mundial. Dentre as reações alérgicas, a reação de hipersensibilidade imediata é mediada pelas imunoglobulinas E (IgE). Os indivíduos geneticamente predispostos a manifestar reações por hipersensibilidade imediata e polissensibilizados aos alérgenos ambientais são considerados atópicos e, geralmente, possuem teores de IgE total até 10.000 vezes mais elevados do que as pessoas não-atópicas. O conhecimento das interações entre a IgE e ligantes de afinidade pode levar ao desenvolvimento de novos tratamentos da hipersensibilidade imediata, por exemplo a terapia de adsorção seletiva através de circulação extracorpórea, assim como ao desenvolvimento de métodos de obtenção de IgE purificada, para aplicação nas áreas de diagnóstico, pesquisa molecular, dentre outras. Os adsorventes empregados na terapia de adsorção seletiva, bem como na purificação de IgE, geralmente são anticorpos anti-IgE imobilizados em agarose, os quais são de alto custo e difícil obtenção. Este trabalho avaliou o desempenho de adsorventes alternativos ao Sepharose-anti-IgE, visando a remoção de IgE total e específica aos ácaros Dermatophagoides pteronyssinus e Blomia tropicalis de amostras plasmáticas e a preparação de soluções enriquecidas em IgE, como uma das etapas do processo de purificação de IgE. Os adsorventes estudados constituíram-se de lectinas (concanavalina A e Lens culinaris), aminas (poli-L-lisina e aminohexil) e o aminoácido D-triptofano, imobilizados em agarose. Dentre eles, o gel agarose-Lens culinaris mostrou-se o mais promissor para aplicação na terapia de adsorção seletiva de IgE e o gel Sepharose-concanavalina A mostrou-se o mais adequado para ser usado na obtenção de soluções enriquecidas em IgE. Experimentos cromatográficos foram realizados visando estabelecer condições experimentais (velocidade superficial, número de passagens de plasma pela coluna, temperatura e razão entre volume de plasma e volume de leito) mais favoráveis à adsorção de IgE em agarose-Lens culinaris. Posteriormente, essas condições foram utilizadas nos experimentos de simulação in vitro de circulação extracorpórea, nos quais o gel agarose-Lens culinaris removeu de 40,7 a 42,8% de IgE¿s total e específicas. A obtenção da solução enriquecida em IgE foi realizada por meio de duas etapas cromatográficas, empregando-se os princípios de afinidade (colunas agarosejacalina e Sepharose-concanavalina A) e de exclusão por tamanho (permeação em gel). A solução final enriquecida em IgE obtida, continha como principais impurezas, IgA e IgG. Como resultado das duas etapas, 36,6% de IgE foi recuperada e o fator de enriquecimento em IgE, em relação a IgA, IgG, IgM e albumina, foi de 75,8. Apesar do gel Sepharose-anti- IgE apresentar desempenho melhor tanto na remoção quanto na purificação de IgE, os adsorventes agarose-Lens culinaris e Sepharose-concanavalina A apresentam custos mais atrativos / Abstract: Allergy is a disorder of the imune system, affecting approximately 20%-30% of the general population. Among allergic reactions, immediate hypersensitivity is mediated by immunoglobulin E (IgE). Individuals that have a genetic predisposition for responses to immediate hypersensitivity are named atopic and generally have elevated serum IgE concentration, up to 10,000-fold higher than in the normal population. The knowledge of the interactions between IgE and affinity ligands may lead to the development of new methods of treatment for immediate hypersensitivity, for example, IgE selective adsorption therapy through extracorporeal circulation, as well as to new methods for obtaining purified IgE, which is employed in diagnostic and in molecular research. The adsorbents employed in IgE selective adsorption therapy, as well as in IgE purification, are usually antibodies anti-IgE immobilized on agarose, which have high costs and are difficult to obtain. This work assessed the performance of adsorbents (alternative to Sepharose-anti-IgE) for the removal of total IgE and IgE specific for the airbone allergens Dermatophagoides pteronyssinus and Blomia tropicalis from plasma samples, as well as in the production of IgE enriched solutions, considered as a step of IgE purification. The adsorbents studied were lectins (concanavalina A and Lens culinaris), amines (poli-L-lisina e aminohexil) and the aminoacid D-tryptophan, all of them immobilized on agarose. Among them, Lens culinaris-agarose showed the best performance for IgE selective adsorption therapy, and Sepharose¿concanavalin A was considered the most appropriate for the production of IgE enriched solutions. Chromatographic experiments were accomplished in order to determine operating conditions (superficial velocity, number of times the plasma passed through the column, temperature, and ratio of plasma volume to bed volume) more favorable to IgE adsorption on Lens culinaris-agarose. The selected conditions were utilized in in vitro simulation assays of extracorporeal circulation, in which the Lens culinaris-agarose removed from 40.7% to 42.8% of total and specific IgE. The production of IgE enriched solutions was carried out with two chromatographic steps, employing affinity (columns jacalin-agarose and Sepharose-concanavalin A) and size exclusion (gel permeation) principles. The IgE enriched final solution contained IgA and IgG as the major impurities. As a result of both steps, 36.6% of IgE was recovered and the IgE enrichement number concerning IgA, IgG, IgM, and albumin was 75.8. Despite Sepharose-anti-IgE has better performance in removal and purification of IgE, Lens culinaris-agarose and Sepharose-concanavalin A adsorbents have more attractive costs / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutora em Engenharia Quimica

An implantable closed-loop insulin delivery device (INsmart device) containing a glucose responsive gel has been developed within the INsmart research group, over a period of 10 years, to mimic pancreas. In this thesis, the reliability and performance capability of the INsmart device was studied for future clinical use. Investigations into the device material compatibility with insulin solution, assessed by monitoring insulin loss and degradant formation over a period of 31 days using RP-HPLC have shown that stainless steel and titanium are the most compatible materials. Polycarbonate contributes to insulin loss after 11 days, resin might not be the best material and polyurethane is the least compatible for future device designs. To study insulin delivery mechanism and kinetics from the device, fluorescently labelled human insulin (FITC-insulin) was synthesised and characterised using RP-HPLC and MS, to produce a product with predominantly di-labelled conjugate (>75%) with no unreacted FITC or native insulin. Clinically used insulin analogues were also fluorescently labelled to produce predominantly di-labelled FITC-insulin conjugate with potential future biological and in vitro applications. The drug release mechanism from the glucose sensitive gel held in the INsmart device, studied using fluorescein sodium was determined as a Fickian diffusion controlled release mechanism. The diffusion coefficient (D) for FITC-insulin in the non-polymerised dex2M-conA gel (NP gel) determined using mathematical models, QSS and TL slope methods was 1.05 ± 0.02 x 10-11 m2/s and in the cross-linked dex500MA-conAMA gel (CL gel) was 0.75 ± 0.06 x 10-11 m2/s. In response to physiologically relevant glucose triggers in the NP gel, the diffusivity of FITC-insulin increases with increasing glucose concentrations, showing a second order polynomial fit, device thus showing glucose sensitivity and graded response, mimicking pancreas. Rheological measurements further confirmed the gel glucose responsiveness demonstrated by a third order polynomial fit between FITC-insulin D and the NP complex viscosity in response to increasing glucose concentration. The knowledge of FITC-insulin diffusion kinetics in the gel has aided in making some theoretical predictions for the capability and performance of the INsmart device. Alternate device geometry and design optimisation is also explored.