Abstract This degree thesis was made in cooperation with Chematur Engineering in Karlskoga. Many of the environmental issues of today are a result of the motor traffic. Consumption of fossil fuels harms our environmental through formation of carbon dioxide and other greenhouse gases. To get under control with our environmental issues it’s important to find substitutes for oil that are both cheap and environmentally friendly. Ethanol has a long history as a motor fuel and is both enviromentally friendly has a high efficiency. According to the EU commissions directives for motor fuels, 5, 75 % of all the fuels in Sweden should be renewable in 2010. Ethanol is international the most widely used and imported renewable fuel. 70 millions litres of ethanol is manufactured in Sweden yearly and the majority comes from the factory in Norrköping owned by Lantmännen. In order to make the Swedish ethanol more competitive the import duty has been increased in 2007. The ethanol produced in Sweden mainly is made from wheat and grain, while the production in USA mainly is corn based. Ethanol can be manufactured by fermentation from all materials containing suger or some form of chemical composition that can be transformed into suger. The raw material used for ethanol production can be divided into three groups: suger, starch and cellulose. Biostil is a process developed in order to make ethanol production as cheap and environmentally friendly as possible. This method is used to manufacture both fuel and technichal ethanol. The raw material used is all kinds of starch containing material. Chematur Engineering has developed their own concept within biostil called BiostilÒ 2000. Biostil is a recycling concept that gives a high ethanol yield and lower water consumption. To be able to develop the biostil furher, Chematur Engineering aims to build a pilot plant on Kilsta industrial estate. / Sammanfattning Detta examensarbete gjordes i samarbete med Chematur Engineering i Karlskoga. Många av dagens miljöproblem kommer från biltrafiken. Förbrukning av fossila bränslen som exempelvis olja skadar vår miljö genom de utsläpp som bildas i form av koldioxid och andra växthusgaser. För att kunna få bukt med våra miljöproblem krävs det att substitut till olja hittas som är både kostnadseffektiva och miljövänliga. Etanol har länge använts som drivmedel för fordon, det är ett mer miljövänligt alternativ samtidig som det också har hög effektivitet. 5,75 % av de drivmedel som används i Sverige år 2010 ska vara förnyelsebara enligt EUs direktiv. Etanol är det förnyelsebara drivmedel som används mest internationellt och importeras till högsta grad. I Sverige idag tillverkas ca 70 miljoner liter om året och Lantmännens anläggning i Norrköping står för den största delen. Etanolen som produceras i Sverige kommer främst från spannmål som vete och korn, medan etanolproduktionen i ex. USA mestadels är majsbaserad. Etanol kan framställas med fermentering från alla material innehållande socker eller någon form av kemisk sammansättning som kan omvandlas till socker. De råvaror som används vid etanolframställning via fermentering delas in i tre typer: socker, stärkelse och cellulosamaterial. Biostil är en process utvecklad för att göra etanolproduktion så billig och miljövänlig som möjligt. Processen används för att tillverka både bränsleetanol och teknisk sprit och man använder sig av socker eller stärkelseinnehållande råvaror. Chematur Engineering har utvecklat ett eget koncept inom Biostil kallat BiostilÒ 2000. Biostil går i kort ut på att få ut så mycket etanol som möjligt ur biomassa genom recirkulation och andra åtgärder för att minska exempelvis vattenanvändningen. Tanken är att Chematur Engineering ska bygga en biostil pilotanläggning på Kilsta industriområde för att kunna utveckla processen ytterligare.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2001. / Härtill 6 uppsatser.

A exposição pré-natal ao álcool é uma das principais causas evitáveis de prejuízos ocasionados no nascimento, bem como alterações no desenvolvimento e comportamento do bebê. Ainda não se sabe qual a dose suficiente para causar danos psiconeurobiológicos. Esse fato é preocupante, visto que o consumo de álcool durante a gestação envolve risco de embriotoxicidade e teratogenicidade fetal. Com modelos animais de exposição pré-natal ao álcool é possível evidenciar diferentes tipos de prejuízos. A utilização de uma dieta líquida para administração via oral torna a exposição ao álcool nenos estressante e indolor para o animal. O presente trabalho pretende verificar os efeitos de diferentes doses de etanol, no desenvolvimento, maturação e comportamento de filhotes cujas mães foram expostas ao álcool no período prénatal. Para o experimento principal foram necessários ratos Lister Hooded (93 fêmeas e 31 machos) em idade reprodutiva (45-60 dias) para os acasalamentos. Durante a gestação as ratas do grupo tratado receberam uma dieta líquida nutricionalmente balanceada com duas diferentes doses de álcool (10 e 26%), enquanto os grupos controles receberam a mesma dieta líquida sem álcool ou apenas ração e água. O período de exposição à dieta líquida seguiu-se até o dia do parto. Os testes de desenvolvimento (peso, reflexo postural, geotaxia negativa e força de agarrar), maturação (abertura dos olhos e erupção dos dentes incisivos) e comportamento (campo aberto e labirinto em cruz elevado) foram realizados entre o primeiro dia pós-natal (DPN) e o DPN 60. Após 22 dias de exposição ao álcool cinco ratas foram sacrificadas para a verificação dos níveis de álcool no sangue. Durante os experimentos foi constatada uma alta taxa de mortalidade por canibalismo nas ninhadas. Nos testes, foi observado um atraso no desenvolvimento reflexo nos primeiros dias de vida, em que os ratos expostos à dieta líquida com etanol mostraram-se atrasados em relação aos grupos controles, no entanto, não foi observado diferença de peso ao nascer entre os grupos. Os grupos tratados com álcool demonstraram atraso na erupção dos dentes incisivos quando comparados aos grupos controle. No teste de comportamento labirinto em cruz elevado, o grupo tratado com 26% de álcool apresentou maior número de entradas no braço aberto e no braço fechado, permaneceu mais tempo no braço aberto e fez o maior número de respostas de risco. Os prejuízos causados pelo álcool podem variar de acordo com os fatores envolvidos, como os níveis de alcoolemia, quantidade de álcool ingerida, suscetibilidade da espécie e do ambiente, entre outros. No entanto, mesmo sob doses moderadas foi possível verificar que o etanol administrado no período prénatal pode ocasionar prejuízos motores, maturacionais e comportamentais, não sendo “segura” a ingestão alcoólica durante o período gestacional. / Prenatal alcohol exposure is one of the main avoidable causes of birth defects, including developmental and behavioral dysfunctions. The minimum quantity of alcohol required to develop psyconeurobiological damage is still unknown. However, it is well known that alcohol intake during the gestational period can lead to fetal embryotoxicity and teratogenicity. The present work intends to show the effects of different alcohol doses on development, maturation and behavior of pups whose mothers were exposed to alcohol during gestation. For this we used an animal model of prenatal alcohol exposure. A liquid diet administrated orally was chosen as a painless and stress free exposure to alcohol for the animal. For the main experiment we used Lister Hooded rats (93 females and 31 males) in reproductive age (45-60 days). During the gestational period, two groups of rats were given a nutritionally balanced liquid diet with two different alcohol doses, 10% and 26% respectively. Control groups were delivered the same liquid diet but without alcohol or alternatively dry food and water ad libtum. The exposure period to the liquid diet was suspended on the day of parturition. The developmental tests (weight, righting reflex, negative geotaxis and grip strength), maturational tests (eyes opening and incisors eruption) and behavioral tests (open field and elevated plus maze) were preformed between the first postnatal day (PND) and PND 60. After 22 days of alcohol exposure, five female rats were sacrificed for blood alcohol levels analysis. During the experiment we observed high litter mortality due to cannibalism. Pups from the alcohol group showed delayed righting reflex development in the first days of life compared with control groups. However, no weight difference at birth was found between the groups. Alcohol exposed groups also showed a delay in incisors eruption when compared with controls. In the elevated plus maze test, the alcohol group exposed to 26% of alcohol showed a higher number of entry in open arms and closed arms, spent more time in open arms and had the highest number of risk response. The damages caused by alcohol intake during the gestational period can be different depending on several factors such as, alcohol intake, blood alcohol levels or species susceptibility. Nevertheless, we could show that even a moderate alcohol intake during gestational period is not “safe” and as a result, motor, maturational and behavioral defects can arise.

Este trabalho teve por objetivo avaliar a destilação de misturas hidroalcoólicas em um destilador piloto, constituído em formato híbrido, possuindo pratos e recheio nas seções de esgotamento e retificação, respectivamente. O estudo se aplica ao caso da produção de etanol em pequena escala em microdestilarias, que carecem de rendimentos maiores na etapa de destilação. As etapas desenvolvidas nessa pesquisa compreenderam o levantamento de informações técnicas de microdestilarias, a simulação do processo de destilação, o estudo da influência dos componentes do óleo fúsel na separação etanol-água, o projeto, construção e pré-operação de um destilador piloto, além do estudo de viabilidade econômica preliminar da tecnologia proposta. As simulações foram realizadas no software iiSE (VRTech) e envolveram três casos distintos quanto à composição da alimentação e quanto aos equipamentos. Na análise experimental da influência do óleo fúsel, misturas de etanol (6,0 a 6,5 % em massa) e água (93,0 a 94 % em massa) contendo diferentes concentrações (zero a 0,5 % em massa) de 3-metil-1-butanol, 2-metilpropan-1-ol, propan-1-ol e propan-2-ol foram destilados em um destilador de bancada. O dimensionamento considerou diferentes correlações empíricas aplicadas para as seções de esgotamento e de retificação. A análise de viabilidade econômica considerou o cenário atual da produção de etanol em pequena escala e também avaliou a competitividade do etanol hidratado combustível (EHC) produzido frente a variações no preço da matéria-prima e também na tecnologia de destilação. As simulações realizadas demonstraram que a concentração máxima de EHC obtida em uma única coluna de destilação, na presença de alcoóis superiores na alimentação, foi 91,5 % em massa, necessitando de uma elevada razão de refluxo (6,0). Assim, a obtenção de EHC com concentração acima de 92,5 % em massa, em conformidade com a legislação, só foi possível utilizando-se duas colunas de destilação. Os resultados em refluxo total demonstraram a possibilidade de obtenção de EHC acima de 92,5 % em massa. A concentração desejada não foi obtida durante a operação contínua, mesmo na ausência dos alcoóis superiores. Todos os experimentos resultaram em elevada perda de etanol no produto de fundo, decorrente de condições operacionais diferenciadas. Os resultados demonstram que há interferência dos componentes do óleo fúsel na destilação, porém não comprometendo a separação etanol-água. A análise de viabilidade econômica mostrou a competitividade do EHC produzido em pequena escala e também que a nova tecnologia proposta favorece a redução do custo final do EHC. Foi realizada a prova de conceito do destilador piloto, buscando-se a obtenção de dados operacionais de acordo com os parâmetros de qualidade previamente definidos. Os melhores resultados foram obtidos utilizando-se oito pratos e recheio do tipo IMTP®, nas seções de esgotamento e retificação, respectivamente. Os resultados comprovaram a eficácia e a viabilidade técnica do sistema de destilação proposto, além de seu potencial de utilização na produção de etanol em pequena escala. / This study aimed to evaluate distillation of ethanol-water mixtures in a pilot distiller set up on hybrid format, with trays and packing in striping and rectification sections, respectively. The study applies to the case of ethanol production on small scale, which demands higher yields on distillation operation. Steps developed in this study comprised a survey of technical information for small-scale ethanol production, the simulation of the distillation process, the study on influence of fusel oil components in ethanol-water separation, evaluation of correlations applied to design of distillation columns and design, construction, and pre-operation tests of a pilot distiller. Simulations were performed in iiSE software (VRTech) and involved three cases differentiated in relation to the composition of feed and equipment configuration. In experimental analysis of fusel oil influence, ethanol (from 6.0 to 6.5 %w/w) and water (93.0 to 94 %w/w) containing different concentrations (zero to 0.5 %w/w) 3-methyl-1-butanol, 2- methylpropan-1-ol, propan-1-ol and propan-2-ol were distilled in a bench distiller. Design considered different empirical correlations applied to striping and rectification sections. Economic feasibility analysis considered the current scenario of small scale ethanol production and evaluated the competitiveness of hydrous ethanol fuel (HEF) considering fluctuations in the feedstock price and two distillation technologies. Simulations showed that HEF maximum concentration obtained in a single distillation column in the presence of higher alcohols in the feed was 91.5 %w/w, requiring a high reflux ratio (6.0). Therefore, obtaining HEF concentration up to 92.5 %w/w in accordance with legislation, was possible only using two distillation columns. Experimental results for total reflux demonstrated the possibility of obtaining HEF above 92.5% by mass. The desired concentration was not achieved during continuous operation, even in the absence of higher alcohols. All experiments resulted in high loss of ethanol in the bottom product, due to different operating conditions. Results demonstrate that there is no interference of fusel oil components to the point of preventing ethanol-water separation in accordance with legislation. Economic feasibility analysis showed the competitiveness of HEF produced on small scale and also that the new proposed technology reduced the final cost of the HEF. A proof of concept was performed to obtain operational data according to quality standards defined previously. Best results were obtained by using eight trays and IMTP® packing in stripping and rectification sections, respectively. Results confirmed effectiveness and technical viability of the system proposed, in addition of its potential of being used in ethanol production on small scale.

A empresa Braskem S.A. é mundialmente pioneira na produção de eteno a partir da desidratação do etanol. A planta estabelecida na BRASKEM/Triunfo/RS foi extremamente eficiente na geração do eteno, porém apresentou sérios problemas de corrosão, provavelmente pela presença de ácidos orgânicos como produtos secundários. Considerando que não havia disponível na literatura método para determinação dos produtos secundários da produção do eteno, o presente trabalho teve como objetivo o estabelecimento de metodologia para analisar tais produtos, bem como verificar a potencial causa da corrosão. A partir de um perfil qualitativo, das diferentes características e propriedades dos compostos identificados, bem como de suas concentrações, foram propostas duas metodologias: A) cromatografia a gás com amostragem headspace para os compostos éter dietílico, acetaldeído, propanal, acetona, butanal, acetato de etila, metanol, etanol, pentanal, 2-butanol e propanol; B) cromatografia a líquido de alta eficiência com detector de arranjo de diodos para os ácidos fórmico, acético, propanoico, butanoico e pentanoico. Ambas metodologias apresentaram linearidade para todos os compostos estudados nas faixas de trabalhos propostas (R2 >0,99), bem como foram precisos (Coeficiente de Variação % de no máximo 7,3%) e exatos, com recuperações de 92 a 102% para o método A e 91 a 107% para o método B. Entre os ácidos determinados, o ácido acético foi o de maior concentração (600 mg L-1). / Braskem S.A., is world pioneering in obtaining ethylene from ethanol dehydration. The plant located in BRASKEM/Triunfo/RS was extremely efficient to produce ethylene but presented serious corrosion problems, probably due to the presence of organic acids generated as by-products. Since there is no method in the literature aiming the determination of by-products generated in the ethylene production, the goal of the present work was the establishment of such analytical methodology, as well as checking the potential cause of corrosion. Starting from a qualitative profile, of the characteristics and properties of the identified compounds as well as their concentrations, two methodologies were proposed: A) gas chromatography with headspace sampling applied to ethyl ether, acetaldehyde, propanal, acetone, butanal, ethyl acetate, methanol, ethanol, pentanal, 2-butanol and propanol; B) high efficiency liquid chromatography with diode array detector applied to the acids formic, acetic, propanoic, butanoic, and pentanoic. Both methodologies presented linearity for all studied compounds within proposed ranges (R2 < 0.99) being also precise (Maximum variation coefficient 7.3%) and exact with recoveries ranging from 92% to 102% for method A and 91% to 107% for method B. Among the determined acids, acetic acid was the highest concentration (600 mg L-1).

O zebrafish (Danio rerio) é um modelo experimental consolidado em diversas áreas da ciência, como a neurociências e toxicologia. O genoma desta espécie já está quase todo seqüenciado e estudos demonstraram que muitos genes deste peixe são similares ao de mamíferos, incluindo a espécie humana. Evidências demonstram que nucleotídeos e nucleosídeos, principalmente o ATP e a adenosina exercem diversos efeitos sinalizadores no espaço extracelular. No sistema nervoso, o neurotransmissor ATP é armazenado de forma vesicular e liberado na fenda sináptica, onde pode agir em receptores específicos localizados na membrana celular denominados receptores purinérgicos do tipo P2. Estes receptores são subdivididos em receptores ionotrópicos P2X e receptores metabotrópicos P2Y. A inativação do sinal mediado pelo ATP extracelular é realizada por uma família de enzimas denominadas ecto-nucleotidases. Dentre este grupo de enzimas, destacam-se as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5’-nucleotidase. Após sofrer catabolismo pelas ectonucleotidases, o neurotransmissor ATP é hidrolisado ao neuromodulador adenosina. Este nucleosídeo exerce seus efeitos através dos receptores metabotrópicos denominados purinoceptores P1. Estudos do nosso laboratório demonstraram a presença de ectonucleotidases como as NTPDases e a ecto-5’-nucleotidase no SNC de zebrafish. Além disso, já foi descrito na literatura que esta espécie apresenta purinoceptores do tipo P2X e P2Y. A acetilcolina é um neurotransmissor secretado pelos nervos colinérgicos terminais, juntamente com o ATP. Após exercido seu sinal nos receptores nicotínicos e muscarínicos, a acetilcolina é inativada pela ação de uma enzima denominada acetilcolinesterase (AChE), que hidrolisa a acetilcolina até colina e acetato. O gene da AChE já foi clonado e seqüenciado e esta atividade enzimática foi detectada em cérebro de zebrafish. O metanol é um composto neurotóxico responsável por sérios danos ao SNC. Além de ser encontrado como um contaminante ambiental, este álcool é também empregado como componente de soluções crioprotetoras para embriões de zebrafish. Os efeitos do consumo agudo de etanol exercem uma variedade de modificações como coordenação motora, percepção sensorial e cognição. O etanol promove diversas alterações bioquímicas e fisiológicas em células do sistema nervoso central. Portanto, nós investigamos o efeito in vitro e in vivo dos álcoois metanol e etanol sobre as ectonucleotidases e acetilcolinesterase em SNC de zebrafish. Após o tratamento agudo com metanol a 0,5 e 1,0% houve uma redução significativa na hidrólise de ATP e ADP. Entretanto, não foram verificadas alterações na atividade da ecto-5´-nucleotidase em cérebro de zebrafish. Uma inibição significativa na atividade da AChE foi observada na faixa de 0,25 a 1,0% de exposição ao metanol. Quatro seqüências de NTPDase foram identificadas através de uma análise filogenética, na qual uma é similar a NTPDase1 e as outras a NTPDase2. O metanol foi capaz de inibir os transcritos para a NTPDase1, duas isoformas da NTPDase2 e AChE. Metanol a 1,5 e 3,0% inibiu in vitro a hidrólise de ATP, e a hidrólise de ADP somente a 3,0%. No entanto, a hidrólise de AMP e a atividade da AChE não foram alteradas. A exposição ao etanol a 0,5 e 1,0% diminuiu a hidrólise de ATP e ADP, enquanto que a atividade da AChE apresentou um aumento significativo a 1,0%. Nenhuma alteração foi observada na atividade da ecto-5’- nucleotidase. Etanol in vitro a 0,5 e 1,0% não alterou a hidrólise de ATP, ADP e a atividade da AChE, mas a hidrólise de AMP foi inibida. Acetaldeído in vitro, na faixa de 0,5-1,0%, inibiu a hidrólise de ATP e ADP, mas a hidrólise de AMP e acetiltiocolina foi reduzida a 0,25, 0,5 e 1,0%. Acetato in vitro não alterou a atividade destas enzimas. O tratamento com etanol reduziu os níveis de mRNA para AChE, NTPDase1 as três isoformas de NTPDase2. Estes resultados demonstram que a intoxicação aguda por metanol e etanol pode influenciar as enzimas envolvidas na degradação dos neurotransmissores ATP e acetilcolina, sugerindo que os sistemas purinérgico e colinérgico podem ser alvos para os efeitos neurotóxicos destes álcoois. / Zebrafish (Danio rerio) is a consolidated model system in many research areas, including neuroscience and toxicology. The genome of this specie is almost sequenced and studies have shown that many genes of this specie are similar to mammals, including the human specie. Evidence has shown that nucleotides and nucleosides, mainly ATP and adenosine, exert extracellular signaling effects. In the nervous system, the neurotransmitter ATP is stored in vesicles and released in the synaptic cleft, where can act on specific cellular membrane receptors named purinergic P2 receptors. These receptors are subdivided on ionotropic P2X receptors and metabotropic P2Y receptors. The inactivation of ATP extracellular signaling is mediated by a family of enzymes named ectonucleotidases. This group of enzymes includes NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and ecto-5’-nucleotidase. After the catabolism promoted by ectonucleotidases, the neurotransmitter ATP is hydrolyzed to the neuromodulator adenosine. This nucleoside exerts its effects by the activation of P1 metabotropic receptors. Studies from our laboratory have demonstrated the presence of NTPDases and ecto-5’-nucleotidase in CNS of zebrafish. Furthermore, P2X and P2Y purinoceptors already are described in this specie. Acetylcholine (ACh) is a neurotransmitter secreted by the cholinergic nerve endings and ATP is co-released with ACh. After exerts its signaling on nicotinic e muscarinic receptors, ACh is inactivated through an enzyme named acetylcholinesterase (AChE), that can hydrolyze ACh into choline and acetate. The AChE gene is already cloned and sequenced and this enzyme activity was detected in zebrafish brain. Methanol is a neurotoxic compound responsible for serious damage on CNS. Besides it can be found as an environmental contaminant, this alcohol is also employed as a component of cryoprotector solutions for zebrafish embryos. The effects of acute ethanol consumption promote several changes related to motor coordination, sensory perception and cognition. Ethanol promotes many biochemical and physiological alterations on nervous cells. Therefore, we investigated the in vitro and in vivo effect of alcohols methanol and ethanol on ectonucleotidases and acetilcholinesterase in CNS of zebrafish. After acute treatment, there was a significant decrease of ATP and ADP hydrolysis at 0.5 and 1.0%. However, no significant alteration on ecto-5´-nucleotidase activity was verified in zebrafish brain. A significant inhibition on AChE activity was observed in the range of 0.25 to 1.0% methanol exposure. Four NTPDase sequences were identified from phylogenetic analyses, which one is similar to NTPDase1 and the others to NTPDase2. Methanol was able to inhibit NTPDase1, two isoforms of NTPDase2 and AChE transcripts. Methanol inhibited in vitro ATP hydrolysis at 1.5 and 3.0% and ADP hydrolysis only at 3.0%. Nevertheless, AMP hydrolysis and AChE activity were not changed. Ethanol exposure decreased ATP and ADP hydrolysis at 0.5 and 1.0%, while the AChE activity presented a significant increased at 1.0%. No changes on ecto-5’-nucleotidase activity were observed in zebrafish brain membranes. Ethanol in vitro did not alter ATP, ADP hydrolysis and AChE activity, but AMP hydrolysis was inhibited at 0.5 and 1.0%. Acetaldehyde in vitro, in the range 0.5-1.0%, inhibited ATP and ADP hydrolysis, but AMP and acetylthiocholine hydrolysis were reduced at 0.25, 0.5 and 1.0%. Acetate in vitro did not alter these enzyme activities. Semi-quantitative expression analysis of NTPDase and ecto-5´- nucleotidase was performed. Ethanol treatment reduced AChE, NTPDase1 and three isoforms of NTPDase2 mRNA levels. These results demonstrate that acute methanol and ethanol intoxication may influence the enzymes involved in the degradation of neurotransmitters ATP and ACh, suggesting that the purinergic and colinergic system can be a target to the neurotoxic effects of these alcohols.

Cada vez mais a busca por fontes de energia renováveis tem se intensificado. Isto não somente pela preocupação ambiental, mas também devido aos combustíveis fósseis serem limitados. Desta forma, o etanol de segunda geração (bioetanol) tem chamado a atenção por ser uma fonte de energia pouco poluente e que pode ser obtida a partir de resíduos agroindustriais. Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz, são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado. Esse processo biotecnológico tem o objetivo de promover o aproveitamento completo das frações celulósica (contém hexoses) e hemicelulósica (rica em pentoses) dos resíduos lignocelulósicos, para a obtenção de commodities. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de conversão de hexoses e pentoses pela levedura Spathaspora arborariae, descrita recentemente como boa conversora de pentoses a etanol. Cultivos sobre meio semissintético e hidrolisado de casca de arroz, a 180 rpm e 28oC, foram realizados em agitador orbital utilizando frascos Erlemmeyers, utilizando leveduras fermentadoras de hexoses e pentoses, como Saccharomyces cerevisiae, Candida shehatae, Pichia stipitis e Spathaspora arborariae, respectivamente, em cultivos isolados e em co-cultivo. As cepas testadas isoladamente apresentaram valores de produtividade de etanol (YP/S) entre 0,35 e 0,46 g g-1, enquanto que o rendimento dos co-cultivos variou de 0,30 e 0,77 g g-1 de etanol, sobre ambos os susbstratos. Também foram realizados ensaios em frascos agitados em aerobiose (180 rpm) e anaerobiose (100 rpm) a 28oC utilizando como meio de cultura com diferentes açúcares individualmente (glicose, xilose ou arabinose). O cultivo realizado em anaerobiose, utilizando glicose como substrato foi o que apresentou maior índices de conversão de etanol (Y P/S) 0,26 g g-1. Cultivos foram conduzidos em biorreatores submersos utilizando S. arborariae sobre meio semissintético, contendo glicose e xilose, em condições anaeróbicas (150 rpm), aeróbicas (400 rpm e 2 vvm; 150 rpm e 0,5 vvm) e microaerofilia (180 rpm e 0,33 vvm). O maior rendimento de etanol foi obtido no cultivo anaeróbico com Y P/S=0,52 g g-1. / It is increasing the search for renewable energy sources due to environmental concerns and the possibility of fossil fuels shortage in the near future. Thus, the second generation ethanol (bioethanol) has drawn attention for being a renewable energy source and can be obtained from organic residues. Lignocellulosic agroindustrial residues such as rice hulls are abundant resources and have a low cost for the biotechnological production of compounds of high added value. This biotechnological process aims to promote the full exploitation of the cellulose fractions (containing hexoses) and hemicellulose (rich in pentoses) of lignocellulosic wastes to obtain commodities such as ethanol. This study aimed at studying the capability of the yeast Spathaspora arborariae, recently discovered, of converting hexoses and pentoses into ethanol. Cultures on semi synthetic medium and hydrolyzed rice hull at 180 rpm and 28oC, were performed in shaker, using fermenting yeast hesoxes and pentoses such as Saccharomyces cerevisiae, Candida shehatae, Pichia stipitis and Spathaspora arborariae, either isolated or in co-cultivations. The strains tested alone showed values of ethanol yields (YP/S) between 0.35 and 0.46 g g-1, while the yield of co-cultures varied from 0.30 to 0.77 g g-1 ethanol on both substrates. Experiments were also carried out in shake flasks under aerobic conditions (180 rpm) and anaerobic (100 rpm) at 280C using culture medium with different sugars individually (glucose, xylose, or arabinose). The yeasts cultivated in anaerobic conditions using glucose as substrate showed the highest ethanol yields (YP/S) 0.26 g g-1. Cultures were conducted in submerged bioreactors using S. arborariae on semi-synthetic medium containing glucose and xylose under anaerobic conditions (150 rpm), aerobic (400 rpm and 2 vvm, 150 rpm and 0.5 vvm) and micro-aerobiosis (180 rpm and 0.33 vvm). The highest ethanol yield was obtained in anaerobic cultivation with YP/S = 0.52 g g-1.

SANTANA, A. M. S. Efeito protetor do Nitrosil-Rutênio (Cis[Ru(bpy)2SO3NO]+(PF6) em modelos experimentais de lesões gástricas em camundongos – envolvimento da via NO/GCs/KATP. 2013. 118 f. Tese (Doutorado em Farmacologia) - Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2016-06-08T13:46:40Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_apmsantana.pdf: 4386817 bytes, checksum: 4b937d15f91b5fda7ad39d2c66a4a040 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2016-06-08T13:46:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_apmsantana.pdf: 4386817 bytes, checksum: 4b937d15f91b5fda7ad39d2c66a4a040 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-08T13:46:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_apmsantana.pdf: 4386817 bytes, checksum: 4b937d15f91b5fda7ad39d2c66a4a040 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Gastric lesions associated to excessive consumption of nonsteroidal anti- inflammatory drugs (NSAIDs) and ethanol have an important role in clinical gastroenterology. The drugs with gastric antisecretory action, such as proton pump inhibitors, represent the main option in the treatment of these pathologies. Aim: To evaluate the effect of NO donor nitrosyl-ruthenium (Rut-NO) in gastric mucosal defense in experimental models of gastric damage in mice, as wellthe involvement of soluble guanylate cyclase (sGC) and KATP channels in this effect. Methods: Protocol 1-mice were pre-treated with Rut-NO (3mg/Kg, vo), ruthenium (2.3mg/Kg, p.o) or nitroprusside (SNP) at a dose of 10mg/kg, p.o, half an hour before administration by gavage of 50% ethanol. In another group, the animals were pre- treated with ODQ (10mg/kg, po) or glibenclamide (10mg/kg, ip) thirty minutes or 1 hour prior, respectively, the treatments mentioned above. After 1h, the animals were sacrificed and the stomachs removed for evaluation of gastric lesions by computerized planimetry. In addition, fragments of tissue were removed for microscopic analysis and measurement of glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA) levels. Protocol 2-mice were pretreated with Rut-NO (3mg/kg, po), ruthenium (2.3mg/Kg, po) or nitroprusside (10mg/kg, po) thirty minutes before administration by gavage of naproxen (NPX -300mg/Kg). In another group, the animals were pretreated with ODQ (10mg/kg, po) or glibenclamide (10mg/kg, ip) thirty minutes or 1 hour prior, respectively, the treatments mentioned above. After 6h, the animals were sacrificed and the stomachs removed for evaluation of gastric lesions using a digital caliper. Samples of gastric mucosa of these animals were removed for measurement of MPO and cytokines TNF-α and IL-1β and microscopic analysis. The adhesion of leukocytes of Rut- NO and Ruthenium groups was assessed by intravital microscopy.To study the gastric anti- secretory activity other groups of animals were treated with Rut-NO (3mg/Kg), Ruthenium (2.3mg/Kg) or omeprazole (10mg/Kg) 1 h before the pylorus ligation surgery, 4h later the animals were sacrificed, the stomachs were removed and gastric juice collected in order to verify the volume and acidity, an aliquot of gastric juice of Rut-NO and ruthenium groups were colected for nitrite determination. Results: In the model of gastropathy induced by ethanol administration Rut-NO or SNP, but not the ruthenium group, prevented the gastric injury. This protection was accompanied by an increase of GSH and decreased levels of gastric MDA when compared to the group treated only with ethanol. ODQ (10mg/Kg) and glibenclamide (10mg/Kg) completely reversed this protective effect of Rut-NO and SNP. In the model of gastric injury induced by NPX, Rut-NO or SNP, but not the group ruthenium, prevented NPX injury by lowering the levels of MPO, TNF-α, IL-1β and neutrophil adhesion. Rut-NO did not alter the acid gastric secretion. Conclusion: Rut-NO prevented the gastric lesion, the consume of GSH and the increased lipid peroxidation induced by ethanol. Rut-NO also decreased the MPO and cytokines levels, prevented the gastric lesions and decreased neutrophil adhesion induced by NPX. The gastroprotective mechanism of action of nitros ruthenium is dependent of the NO/sGC/KATP pathway. Nitrosyl-ruthenium showed a gastroprotective activity similar to the standard NO donor sodium nitroprusside. / Lesões gástricas relacionadas ao consumo excessivo de antiinflamatórios não esteroidais (AINEs) e etanol possuem um importante papel na gastroenterologia clínica. Fármacos com ação anti-secretória gástrica, como os inibidores da bomba de prótons, representam a principal opção na terapia destas patologias. Objetivo: Avaliar o efeito do doador de NO nitrosil-rutênio (Rut-NO) na defesa da mucosa gástrica em modelos experimentais de lesão gástrica em camundongos e a participação da guanilato ciclase solúvel (GCs) e dos canais de KATP neste efeito. Métodos: Protocolo1- Camundongos swiss foram pré-tratados com Rut-NO (3mg/Kg, v.o), rutênio (2.3mg/Kg, v.o) ou nitroprussiato (NPS) na dose de 10mg/kg, v.o, meia hora antes da administração por gavagem de etanol 50%. Em outro grupo, os animais foram pré-tratados com ODQ (10mg/Kg, v.o) ou glibenclamida (10mg/Kg, i.p) trinta minutos ou 1h antes, respectivamente dos tratamentos citados anteriormente. Depois de 1h, os animais foram sacrificados e os estômagos removidos para a avaliação das lesões gástricas por planimetria computadorizada. Além disso, fragmentos de tecido foram removidos para análise microscópica e dosagem de glutationa (GSH) e malondialdeído (MDA). Protocolo2- Camundongos foram pré-tratados com Rut-NO (3mg/Kg, v.o), rutênio (2.3mg/Kg, v.o) ou nitroprussiato (10mg/kg, v.o) trinta minutos antes da administração, por gavagem, do naproxeno (NPX-300mg/Kg). Em outro grupo, os animais foram pré-tratados com ODQ (10mg/Kg, v.o) ou glibenclamida (10mg/Kg, i.p) trinta minutos ou 1h antes, respectivamente dos tratamentos citados anteriormente. Depois de 6h, os animais foram sacrificados e os estômagos removidos para a avaliação das lesões gástricas, utilizando um paquímetro digital. Amostras da mucosa gástrica desses animais foram retiradas para dosagem de MPO e das citocinas TNF-α e IL-1β e para análise microscópica. A adesão dos leucócitos foi avaliada por microscopia intravital nos grupos Rut-NO e Rutênio. Para o estudo da atividade anti-secretória gástrica outros grupos de animais foram tratados com Rut-NO (3mg/Kg); Rutênio(2.3mg/Kg) ou omeprazol (10mg/Kg) 1 h antes da cirurgia de ligadura do piloro, 4h depois os animais foram sacrificados, os estômagos foram removidos e o suco gástrico coletado para verificação do volume e da acidez, uma aliquota do suco gástrico dos grupos Rut-NO e rutênio foi retirada para dosagem de nitrito. Resultados: No modelo de gastropatia por etanol a administração de Rut-NO ou NPS, mas não o grupo rutênio preveniu a lesão por etanol. Essa proteção foi acompanhada do aumento de GSH e diminuição dos níveis gástricos de MDA quando comparado ao grupo tratado apenas com etanol. ODQ (10mg/Kg) e glibenclamida (10mg/Kg) reverteram completamente esse efeito protetor do Rut-NO e do NPS. No modelo de lesão gástrica por NPX a administração de Rut-NO ou NPS, mas não o grupo rutênio preveniu a lesão por NPX, diminuindo os níveis de MPO e das citocinas TNF-α e IL-1β e a adesão dos neutrófilos induzida pelo NPX. Rut-NO não alterou a secreção acida gástrica. Conclusão: O Rut-NO preveniu a lesão gástrica, o consumo de GSH e aumento da peroxidação lipídica induzidos pelo etanol, além disso, também diminuiu os níveis de MPO e das citocinas TNF-α e IL-1β, preveniu a lesão gástrica e diminuiu a adesão neutrofílica induzidos pelo NPX. O mecanismo de ação gastroprotetor do nitrosil-rutênio parece ser dependente da via NO/GCs/KATP. Nitrosil-rutênio apresentou uma atividade gastroprotetora semelhante a do doador de NO padrão nitroprussiato.

GIRÃO, D. K. F. B. Participação do inflamossoma NLRP 3 e dos receptores purinérgicos na hiperalgesia visceral da pancreatite alcoólica experimental. 2017. 110 f. Tese (Doutorado em Farmacologia) - Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Farmacologia Pós-Graduação (posgfarmacologia@gmail.com) on 2017-08-04T13:24:49Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_dkfbgirão.pdf: 2227141 bytes, checksum: b0c82747380ae13b0105b23cfed92415 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2017-08-04T16:23:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_dkfbgirão.pdf: 2227141 bytes, checksum: b0c82747380ae13b0105b23cfed92415 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-04T16:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_dkfbgirão.pdf: 2227141 bytes, checksum: b0c82747380ae13b0105b23cfed92415 (MD5) Previous issue date: 2017-06-12 / One of the most important symptoms of pancreatitis is the abdominal pain, which usually signals a need for care in health services. Much pathophysiology of this phenomenon is still not understood. It is known that a pancreatitis initiates a cascade of activation of inflammatory mediators, which occur in a sterile way, through the action of molecules recognition damage associated molecules pattern (DAMPs), among them the ATP. Activation of NLRP 3 inflammassome is one of the possible pathways to be triggered by DAMPs, with the P2X7 receptor being one of the components of this pathway. Several studies have showed the evidence of interest in this type of inflammassome in pancreatitis, but the nociceptive changes have not yet been investigated. This work sought to evaluate the role of the inflammassome NLRP 3 in the visceral nociception in alcoholic pancreatitis, as well as the involvement of the purinergic receptors. For this, acute pancreatitis was induced in Swiss mice (25-30g) by two intraperitoneal injections of ethanol (1.35g/kg), associated or not to palmitoleic acid (POA) (150 mg/kg), with an interval of 1h. Controls received either ethanol or saline. A curve of variation of weight and survival was evaluated as markers of animal welfare. Subsequently, the temporal course of inflammation was investigated by the histopathological analysis, the serum amylase lipase level and the myeloperoxidase (MPO) measurement of the pancreas. Visceral hyperalgesia was also evaluated through the Von Frey test. By 24-h, the levels of pro-inflammatory pancreatic cytokines (IL-1β, MCP-1, TNF-α and IL-6) and markers of oxidative stress markers (plasma MDA and pancreatic GSH) were measured. The involvement of mast cells and macrophages in nociception was evaluated by depletion of these cells. Modulation of nociception by purinergic receptors was investigated through the use of antagonists: PPADs (non-specific for P2) and BBG (selective for P2X7) given intravenously 30 minutes prior to 24-h evaluation after induction of pancreatitis. The effect of BBG in the CNS was over assessed by intrathecal administration of this drug. Influence of components of inflammassome NLRP 3 was evaluated by the use of C57BL (20-25g) knockout mice for caspase-1, NLRP 3, ASC, IL-1R and IL-18. The results showed that the association between ethanol and POA causes a decrease in the mice's well-being, with significant weight variation and a reduction in survival to 64.7%. Alcoholic pancreatitis caused histopathological changes and increased serum levels of pancreatic enzymes, MPO, pro-inflammatory cytokines and oxidative stress. These changes occurred with visceral hyperalgesia (ethanol + POA: 3.29 ± 0.45 g, saline: 15.35 ± 0.82 g,). Macrophages and mast cells are important for the occurrence of hyperalgesia, with the increase of nociceptive thresholds increasing by 28% and 29%, respectively, by cell depletion. The non-specific blockade of purinergic receptors (ethanol + POA + PPADS 12.5 mg / kg: 9.38 ± 2.30 g, ethanol + POA: 4.4 ± 0.45 g) and specific blockade of P2X7 (ethanol + POA + BBG 50 mg / kg: 8.14 ± 0.50 g, ethanol + POA: 3.35 ± 0.49 g) decreases nociception. This effect was still maintenance by with intrathecal administration (ethanol + POA + BBG: 8.47 ± 0.92 g, ethanol + POA: 3.52 ± 1.08 g). It has been shown that a deletion of components of inflammassome NLRP 3 (Caspase-1, NLRP 3, ASC, IL-1R and IL-18) reduced visceral hyperalgesia, showing that this pathway an important role in this phenomenon. We conclude that hyperalgesia in acute pancreatitis involves a participation of the purinergic receptors, occurring, at least partially, through the involvement of the inflammassome NLRP 3. In addition, we have shown that macrophages and mast cells contribute significantly to visceral nociception associated to pancreatitis. / Um dos sintomas mais importantes da pancreatite é a dor abdominal, que, em geral, sinaliza a necessidade de atendimento nos serviços de saúde. Muitos aspectos da fisiopatologia desse fenômeno ainda não estão compreendidos. Sabe-se que a pancreatite inicia uma cascata de ativação de mediadores inflamatórios, que ocorre de forma estéril, por meio da ação de padrões moleculares de reconhecimento de moléculas associadas ao dano (DAMPs), dentre eles o ATP. A ativação do inflamossoma NLRP 3 é uma das vias possíveis de serem deflagradas por DAMPs, sendo o receptor P2X7 um dos componentes dessa via. Vários estudos mostram evidências da importância deste inflamossoma na pancreatite, mas ainda não foi investigado o papel destes na nocicepção, sobretudo com o álcool como agente etiológico. Nesse sentido, este trabalho buscou avaliar o papel do inflamossoma NLRP 3 na nocicepção visceral na pancreatite alcoólica, bem como o envolvimento dos receptores purinérgicos. Para isso, a pancreatite aguda foi induzida em camundongos Swiss (25-30g) por meio de duas injeções intraperitoneais de etanol (1,35 g/Kg), associado ou não ao ácido palmitoléico (POA) (150 mg/Kg), com intervalo de 1h. Os controles receberam etanol ou salina. Foi avaliada a curva de variação de peso e sobrevida, como marcadores do bem-estar do animal. Posteriormente, foi investigado o curso temporal da inflamação por meio da análise histopatológica, do nível sérico de amilase e lipase e da mensuração de mieloperoxidase (MPO) do pâncreas. Foi ainda avaliada a hiperalgesia visceral por meio do teste de Von Frey. No tempo de 24h, foram mensurados os níveis de citocinas pró-inflamatórias pancreáticas (IL-1β, MCP-1, TNF-α e IL-6) e de marcadores de estresse oxidativo (MDA plasmático e GSH pancreático). O envolvimento de mastócitos e macrófagos na nocicepção foi avaliado mediante protocolos com a depleção destas células. A modulação da nocicepção por meio de receptores purinérgicos foi investigada através do uso de antagonistas, o PPADs (inespecífico para P2) e o BBG (seletivo para P2X7), administrados por via intravenosa, 30 min antes da avaliação da 24h após a indução da pancreatite. O efeito do BBG sob o SNC foi avaliado mediante a administração intratecal deste fármaco. A influência de componentes do inflamossoma NLRP 3 foi avaliada através do uso de camundongos geneticamente modificados para Caspase-1, NLRP 3, ASC, IL-1R e IL-18, sendo, para isso, utilizados animais C57BL (20-25g). Os resultados demonstraram que a associação etanol e POA causa diminuição do bem-estar do animal, com variação expressiva do peso e redução da sobrevida para 64,7%. A pancreatite alcoólica causou mudanças histopatológicas e aumento do nível sérico de enzimas pancreáticas, de MPO, de citocinas pró-inflamatórias e de estresse oxidativo. Essas mudanças cursam com hiperalgesia visceral (etanol + POA: 3,29 ± 0,45 g, salina: 15,35 ± 0,82 g,). Macrófagos e mastócitos são importantes para a ocorrência da hiperalgesia, com aumento dos limiares nociceptivos de 28% e 29%, respectivamente, mediante a depleção dessas células. O bloqueio inespecífico de receptores purinérgicos atenuou essa hiperalgesia (etanol + POA + PPADS 12,5 mg/Kg: 9,38 ± 2,30 g, etanol + POA: 4,4 ± 0,45 g), e este efeito ainda foi presente quando administrado um bloqueador específico de P2X7 (etanol + POA + BBG 50 mg/Kg: 8,14 ± 0,50 g, etanol + POA: 3,35 ± 0,49 g). Houve manutenção do efeito anti-nociceptivo com a administração do BBG por via intratecal (etanol + POA + BBG: 8,47 ± 0,92 g, etanol + POA: 3,52 ± 1,08 g). Foi demonstrada que a deleção de componentes do inflamossoma NLRP 3 (Caspase-1, NLRP 3, ASC, IL-1R e IL-18) reduziu a hiperalgesia visceral, mostrando que essa via exerce papel importante nesse fenômeno. Concluimos que a hiperalgesia na pancreatite aguda envolve a participação dos receptores purinérgicos, ocorrendo, pelo menos parcialmente, por meio do envolvimento do inflamossoma NLRP 3. Além disso, comprovamos que macrófagos e mastócitos contribuem de maneira importante na nocicepção visceral.

As mudanças climáticas, aliadas às necessidades estratégicas de produção de energia, têm motivado uma corrida sem precedentes à produção de combustíveis alternativos, preferencialmente de fontes renováveis. Em vista disso, o presente trabalho visou avaliar a biodiversidade e realizar a bioprospecção de micro-organismos provenientes de diversos ambientes florestais brasileiros e selecionar micro-organismos capazes de produção de enzimas do complexo celulolítico e sua capacidade para a produção de bioetanol. Duzentos e trinta e sete micro-organismos silvestres foram utilizados para os testes de atividade enzimática, quatro linhagens de leveduras e 10 isolados de solo de alambique apresentaram notável índice enzimático de atividade (IAE) em meio sólido. Dentre os isolados pré-selecionados, as leveduras apresentaram menor atividade celulásica em meio líquido, enquanto que dos isolados de solo de alambique, destacaram-se TE13 e T8a, por apresentarem maior atividade hidrolítica em cultivo líquido, contendo carboximetilcelulose. O TE13 foi o único micro-organismo a apresentar atividade na degradação da celobiose. No entanto, nenhum micro-organismo testado apresentou atividade FPase. A identificação molecular desses micro-organismos revelou que o isolado TE13 é pertencente ao gênero Aspergillus, enquanto que T8a foi identificado como pertencente ao gênero Penicillium. No estudo para avaliar a capacidade de produção de xilanases, nenhum dos micro-organismos testados mostrou resultados satisfatórios. Setenta micro-organismos foram selecionados por sua capacidade de assimilação da xilose, porém, apenas três mostraram capacidade de produção de etanol em níveis moderados. / Climate changes and the growing demand for energy have motivated an unprecedent number of studies for the production of fuels, particularly those from biorenewable sources. The work described herein is focused in the evaluation of biodiversity and bioprospection of Brazilian microorganisms able to produce cellulolytic enzymes and for the production of bioethanol. Two hundred thirty seven wild microorganisms were used for enzymatic studies, and four yeasts and 10 alambique soil isolates have shown significant levels of enzymatic activity in solid medium. Among the pre-selected strains, yeasts have shown lower levels of cellulosic activity in liquid medium, while the TE13 and T8a alambique soil isolates have shown good hydrolytic activity in liquid medium containing carboxymethylcellulose. TE13 was the only microorganism to present cellobiase activity. However, none of the microorganisms tested have displayed FPase activity. Molecular characterization of the microorganisms revealed that TE13 belongs to Aspergillus sp., while T8a was identified as Penicillium sp. In the xylanase activity studies, we were not able to achieve significant results with any of the microorganisms evaluated. Seventy microorganisms were selected by their ability to assimilate xylose, however, only three of them were able to produce ethanol in moderate levels.