Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-28Bitstream added on 2014-06-13T20:50:30Z : No. of bitstreams: 1 santos_af_me_arafcf.pdf: 1786857 bytes, checksum: 7cd7e2151c7aae6a924ae9e144346b67 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Invertase ou β –D frutofuranosidase (EC 3.2.1.26) é uma enzima que catalisa a hidrólise do terminal não redutor do resíduo β- frutofuranosidase em frutofuranosídeos. A imobilização em suportes lignocelulósicos como resíduos bagaço de cana (BC) e resíduos de sabugo de milho (SM) são favoráveis, pois são suportes de baixo custo. A invertase comercial e extraída de Saccharomyces cerevisiae e os derivados foram caracterizadas enzimaticamente. O pH ótimo encontrado para os derivados foram bem próximas da encontrada para as invertases livres, em torno de pH 4,5 a 5,5. Os derivados apresentaram estabilidade térmica superior a das invertases livres e alguns derivados tiveram acréscimos na temperatura, como os derivados da invertase extraída obtido com pó BC e SM glutaraldeído e derivados da invertase comercial obtido com pó SM e BC amino e BC glioxil. A energia de ativação encontrada para a maioria dos derivados apresentou- se na faixa de 12 a 29 kJ/ mol, valores inferiores ao encontrados para as formas livres de invertase, sendo 32.02 kJ/ mol para invertase comercial e 34.94 kJ/ mol para invertase extraída.O derivado da invertase comercial obtido com pó sabugo de milho amino e o derivado invertase extraída obtido com pó de sabugo de milho glutaraldeído foram os derivados mais estáveis, apresentando capacidade de serem reutilizados em cinco ciclos subseqüentes. Estes derivados foram ensaiados em concentrações variadas de sacarose e os resultados mostraram que a invertase imobilizada apresenta inibição pelo produto glicose/frutose após 6 horas de ensaio. A utilização de resíduos da agroindústria como suportes para imobilização da invertase apresentou-se promissora para a aplicação em escala industrial. / Invertase or β - D fructofuranosidase (EC 3.2.1.26) it is an enzyme that catalyzes hydrolysis of the non reducing terminal of the residue β- fructofuranosidase in frutcofuranosideos. Immobilization on lignocellulosic supports as residue sugarcane bagasse and residues of corn cobs are favorable, therefore they are matrices of low cost commercial invertase and extracted of Saccharomyces cerevisiae and the derivatives had been enzymatically characterized. The optimum pH found for the derivatives had been well next to the found one for free invertases, around pH 4.5 the 5.5. The derivatives had presented superior thermal stability of free invertases and some derivatives had additions in the temperature, as the derivatives of extracted invertase gotten with dust sugarcane bagasse and corn cobs glutaraldehyde and derivatives of commercial invertase gotten with dust corn cobs and sugarcane bagasse amine and sugarcane bagasse glyoxyl. The energy of activation found for the majority of the derivatives were between 12 the 29 kJ/mol, less values to the found ones for the free forms of invertase, being 32.02 kJ/mol for commercial invertase and 34.94 kJ/mol obtained with extracted invertase. The derivative of commercial invertase gotten with dust corn cobs amine and the derivative extracted invertase gotten with dust of corn cobs glutaraldehyde had been the derivatives most stable, presenting capacity to be reused in five subsequent cycles. These derivatives had been assayed in concentrations of varied sucrose. The results with derivates shown that invertase presented inhibition for the product glucose/ fructose after 6 hours of test. The use of residues of the agribusiness as supports for immobilization of invertase presented promising for the application in industrial scale.

The use of sewage sludge in the agricultural is an organic recycle alternative material in the soil. The CONAMA resolution 375/2006 indicates that in certain relief condition the sewage sludge could be applied without soil incorporation, making it possible to use in areas with no-till. The present study was carried out with the aim to evaluate nitrogen and carbon mineralization dynamics during the sewage sludge and oat straw decomposition in the surface or in the soil incorporation. The treatments consisted of the sewage sludge application, in the presence and in the absence of oat straw, with and without soil incorporation. During 110 days of incubation, the CO2 emission and the mineral N dynamics was evaluated after the organic materials soil application. The sewage sludge soil incorporation not affected by the C and N mineralization. In the treatment with only sewage sludge 30% of C and 50% of N added with the sewage sludge were mineralized in 110 days. The application of sewage sludge with the straw of oats increased the C mineralization of oat straw only when those organic materials remained in the soil surface. The N immobilization is not affected by the sewage sludge incorporation and oat straw in the soil, however it is stimulated in the presence of the straw. / O uso agrícola do lodo é uma alternativa para a reciclagem desse material orgânico no solo. Recentemente a resolução 375/2006 do CONAMA indica que em certas condições de relevo o lodo de esgoto pode ser aplicado sem a necessidade de realizar a sua incorporação ao solo, possibilitando o seu uso em áreas manejadas em sistema plantio direto. O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a mineralização do carbono e a dinâmica do nitrogênio durante a decomposição de lodo de esgoto e palha de aveia mantidos na superfície ou incorporados ao solo. Os tratamentos consistiram da aplicação de lodo de esgoto, na presença e na ausência de palha de aveia, com e sem incorporação ao solo. Durante 110 dias foi avaliada a evolução do C-CO2 e a dinâmica do N mineral após aplicação dos materiais orgânicos ao solo. A mineralização do C e do N não foi afetada pela incorporação do lodo ao solo. No tratamento com o uso isolado do lodo de esgoto 30% do C e 50% do N adicionados com o lodo foram mineralizados em 110 dias. A aplicação de lodo de esgoto juntamente com a palha de aveia aumentou a mineralização do C da palha somente quando esses materiais orgânicos permaneceram na superfície do solo. A imobilização do N não é afetada pela incorporação conjunta do lodo de esgoto e da palha de aveia ao solo, mas é estimulada na presença da palha.

Orientador: José Carlos Silva Camargo Filho / Banca: Neri Alves / Banca: Mario Jefersson Quirino Louzada / Resumo: A imobilização é geralmente considerada como o método de escolha para o tratamento de lesões musculoesqueléticas, embora possa incorrer em alterações estruturais indesejáveis. Na literatura poucos estudos avaliam a recuperação da resistência do músculo após a imobilização, principalmente do músculo envelhecido, desta forma o objetivo do presente estudo é descrever os efeitos da imobilização, da remobilização livre e por meio de exercício físico sobre as propriedades mecânicas e histológicas do músculo esquelético de ratos de duas faixas de idade. Para tanto, foram utilizados 69 ratos machos Wistar (Rattus novergicus) divididos em dois grupos de acordo com a idade, sendo um grupo adulto (cinco meses) e um idoso (15 meses). Estes grupos foram subdivididos de acordo com os procedimentos experimentais em controle, imobilizado, remobilizado livre e remobilizado por meio de exercício físico. A imobilização foi realizada com membros posteriores dos animais em posição de encurtamento por um período de sete dias. O protocolo de exercícios foi composto por 5 sessões de natação, 1 vez por dia e 25 minutos por sessão. Para obtenção dos valores das propriedades mecânicas, o músculo gastrocnêmio foi submetido a ensaios mecânicos de tração na máquina universal de ensaio EMIC® (modelo DL 2000) e calculadas as respectivas propriedades mecânicas: alongamento no limite máximo, carga no limite máximo e rigidez. Foram realizadas também medidas de morfometria por meio de técnica histológica. Os resultados do ensaio mecânico demonstram diferenças significantes dos valores de carga no limite máximo entre os subgrupos controle e os demais, tanto no grupo adulto como no idoso. Não houve diferença significante com relação à rigidez ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Immobilization is generally regarded as the method of choice for the treatment of musculoskeletal injuries, but may incur undesirable structural changes. In literature, few studies evaluate the recovery of muscle strength after immobilization, mainly aged muscle, so the purpose of this study is to describe the effects of immobilization, the free remobilization and physical exercise on the mechanical and histological properties in the skeletal muscle of two age groups of rats. To this end, we used 69 Wistar rats (Rattus norvegicus) divided into two groups according to age, being an adult group (five months) and old group (15 months). These groups were subdivided according to the experimental procedures in control, immobilized, free remobilized and remobilized through exercise. Immobilization was performed with the hindquarters of the animals in a shortened position for a period of seven days. The exercise protocol consisted of five sessions of swimming, 1 time per day and 25 minutes per session. To obtain the values of mechanical properties, the gastrocnemius muscle was subjected to mechanical testing machine EMIC universal test ® (model DL 2000) and assessed their mechanical properties: stretching at the maximum limit, load at the maximum limit and stiffness. Morphometry measurements were also taken using histological technique. The results of mechanical tests show significant differences in the values of the maximum load between the control and the other subgroups, both in the adult and the elderly ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luciana Francisco Fleuri / Resumo: O processamento agroindustrial brasileiro tem buscado converter cada vez mais seus resíduos em subprodutos. Neste contexto, o processamento de frutas se destaca devido à riqueza de composição das partes inicialmente consideradas resíduos, que podem incluir biomoléculas de elevado valor como enzimas e compostos bioativos. Dentre as enzimas estão as lipases que catalisam reações de hidrólise e síntese de glicerídeos e que possuem expectativas de crescimento de mercado promissoras devido à atual demanda por biocombustíveis e biorremediação. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou os resíduos do processamento de laranja para suco e verificou que esses podem ser utilizados como fontes diretas de lipases. As lipases de laranja possuem elevada atividade em reações de hidrólise e síntese, em faixa de pH ácida a alcalina (6,0 a 8,0), termoestabilidade até 50°C e afinidade por substratos de diferentes tamanhos de cadeia (p-nPP, p-NPL e PNPB); podem ser concentradas por precipitação com sulfato de amônio e imobilizadas por adsorção; apresentam efeito sinérgico com lipases fúngicas e potencial para aplicação na biorremediação de resíduos de óleo de cozinha. Os resultados obtidos estão apresentados em 5 capítulos, sendo que o primeiro é composto pela revisão bibliográfica sobre o potencial dos resíduos gerados no processamento de frutas brasileiras como fontes de lipases e a inclusão desse processo no conceito de biorrefinarias; o segundo descreve a obtenção e caracter... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazilian agroindustrial processing has sought the maximum conversion of waste into byproducts. In this context, the fruit processing stands out due to the rich composition of the parts initially considered as residues, which may include high value biomolecules such as enzymes and bioactive compounds. Among the enzymes are lipases that catalyze reactions of hydrolysis and synthesis of glycerides and which have promising market growth expectations due to the current demand for biofuels and bioremediation. In this context, the present work evaluated the wastes from processing from orange to juice and found that these can be used as direct sources of lipases. Orange lipases have high activity in hydrolysis and synthesis reactions, ranging from acid to alkaline pH (6.0 to 8.0), thermostability up to 50 ° C and affinity for substrates of different chain sizes (p-nPP, P-NPL and PNPB); this can be concentrated by ammonium sulfate precipitation and immobilized by adsorption; and have a synergistic effect with fungal lipases and potential for application in bioremediation of cooking oil residues. The results obtained are presented in five chapters. The first one consists of the bibliographical review on the potential of the residues generated in the processing of Brazilian fruits as sources of lipases and the inclusion of this process in the concept of biorefineries; The second describes the obtaining and biochemical characterization of lipases obtained from orange residues of differe... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

abstract: Enzymes which regulate the metabolic reactions for sustaining all living things, are the engines of life. The discovery of molecules that are able to control enzyme activity is of great interest for therapeutics and the biocatalysis industry. Peptides are promising enzyme modulators due to their large chemical diversity and the existence of well-established methods for library synthesis. Microarrays represent a powerful tool for screening thousands of molecules, on a small chip, for candidates that interact with enzymes and modulate their functions. In this work, a method is presented for screening high-density arrays to discover peptides that bind and modulate enzyme activity. A viscous polyvinyl alcohol (PVA) solution was applied to array surfaces to limit the diffusion of product molecules released from enzymatic reactions, allowing the simultaneous measurement of enzyme activity and binding at each peptide feature. For proof of concept, it was possible to identify peptides that bound to horseradish peroxidase (HRP), alkaline phosphatase (APase) and â-galactosidase (â-Gal) and substantially alter their activities by comparing the peptide-enzyme binding levels and bound enzyme activity on microarrays. Several peptides, selected from microarrays, were able to inhibit â-Gal in solution, which demonstrates that behaviors selected from surfaces often transfer to solution. A mechanistic study of inhibition revealed that some of the selected peptides inhibited enzyme activity by binding to enzymes and inducing aggregation. PVA-coated peptide slides can be rapidly analyzed, given an appropriate enzyme assay, and they may also be assayed under various conditions (such as temperature, pH and solvent). I have developed a general method to discover molecules that modulate enzyme activity at desired conditions. As demonstrations, some peptides were able to promote the thermal stability of bound enzyme, which were selected by performing the microarray-based enzyme assay at high temperature. For broad applications, selected peptide ligands were used to immobilize enzymes on solid surfaces. Compared to conventional methods, enzymes immobilized on peptide-modified surfaces exhibited higher specific activities and stabilities. Peptide-modified surfaces may prove useful for immobilizing enzymes on surfaces with optimized orientation, location and performance, which are of great interest to the biocatalysis industry. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Chemistry 2010

As β-glicosidades são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações glicosídicas. São amplamente encontradas na natureza em plantas, frutas e animais. Possuem diversas aplicações biotecnologicas podendo ser amplamente empregadas na indústria de alimentos e bebidas afim de melhorar a qualidade de aroma, sabor, coloração e viscosidade do produto. Este estudo apresenta o processo de imobilização de uma β-glicosidase comercial em suporte de quitosana e a obtenção de um derivado ativo e estável, para ser aplicado no processamento de vinhos aumentando a complexidade aromática de vinhos joven. A imobilizaçãpo foi realizada em suporte de quitosana, reticulado com glutaraldeído, atingindo 100% de eficiência na imobilização com 50mg de proteína por grama de suporte e 65% de atividade recuperada no derivado imobilizado. A imobilização além de contribuir para um maior controle do processo, alterou algumas características da β-glicosidase, a qual demonstrou manter uma atividade mais alta em faixas mais amplas de pH, quando comparada a enzima livre. A β-glicosidase imobilizada apresentou grande estabilidade podendo ser reutilizada por mais de 30 ciclos, mantendo sua atividade inicial. A aplicação da β-glicosidase no vinho foi realizada em batelada, por um tempo de 90 min, sob agitação. A análise por SPME/GC-MS revelou um aumento na concentração terpenos, quando comparada a amostras não tratadas. Houve um aumento na concentração de geraniol, citronelol, linalol e nerol. A aplicação da β-glicosidase foi bem sucedida, liberando os compostos aromáticos em um curto períuodo de tempo de contato. O processo de reutilização mostra que o biocatalisador imobilizado é uam ferramenta vantajosa para a indústria de bebidas. / β-glucosidases are enzymes that catalyze the hydrolysis of glycosidic bonds. They are widely found in nature at plants, fruits and animals. They have various biotechnological applications being largely used in food and beverage industry for the enhance the product viscosity, coloration, flavour and aroma qualities. This study presents a commercial β-glucosidase immobilization in chitosan support in order to obtain an active and stable derivative, enabling its application in winemaking, enhancing the aromatic complexity in young wines. The immobilization process was conducted in chitosana support, cross-linked with glutaraldehyde, reaching 100% efficiency in immobilization with 50 mg of protein per gram of support and 65% recovered activity in imobilized derived. The immobilization of the enzyme contributes to greater control of the process, changed some features of β-glucosidase, which proved to be more stable at pH changes when compared to free enzyme. Also the immobilized β-glucosidase showed great operational stability been reused for more than 30 cycles maintaining its initial activity. The application of β-glucosidase in the wine was held in batch for 90 minutes under stirring. The analyzis by SPME / GC-MS revelead a increasement in terpens concentration when compared to the sample without treatment. Was noticed a increase in geraniol, citronellol, linalool and nerol concentration. Apliccation of β-glucosidase was sucesfull, releasing aromatic compounds in contact for a short period of time. The reuses process showed that the immobilized biocatalyst is a advantageous tool for the beverage industry.

Biodiesel consiste de ésteres alquílicos de ácidos graxos produzidos pela transesterificação de triglicerídeos com álcoois de cadeia curta. Tradicionalmente, a reação ocorre na presença de catalisadores químicos, como álcalis ou ácidos. A utilização alternativa de lipases como biocatalisadores na reação de síntese do biodiesel não gera materiais residuais tóxicos, e o glicerol pode ser facilmente recuperado sem um processamento complexo. Neste trabalho estudou-se a síntese de biodiesel através da transesterificação enzimática de óleos vegetais e álcoois de cadeia curta catalisada pela lipase de Thermomyces lanuginosus (TLL). Primeiramente, as condições da reação de transesterificação, entre óleo de soja e etanol catalisada pela TLL em sua forma livre foram otimizadas através de planejamento experimental e da metodologia de superfície de resposta. A seguir, foram estudadas as condições para a reação catalisada pela TLL imobilizada comercial (Lipozyme TL-IM). Na etapa seguinte foram avaliados diferentes óleos vegetais (óleo de soja, óleo de girassol e óleo de arroz) e álcoois (metanol, etanol, propanol e butanol), na reação de transesterificação catalisada por três derivados enzimáticos comerciais de lipases de diferentes fontes (Lipozyme TL-IM, Novozym 435, Lipozyme RMIM), onde se verificou que cada lipase apresentou uma especificidade diferente em relação ao álcool preferente para a reação de transesterificação. Além disso, a reação utilizando diferentes óleos vegetais apresentou resultados semelhantes, mostrando ser este um fator mais dependente do ponto de vista econômico que processual. Também se estudou diferentes tratamentos para melhorar o reuso da lipase imobilizada, onde a lavagem do derivado com n-hexano, após cada ciclo, manteve a atividade da lipase em torno de 90% da atividade inicial após sete ciclos. Prosseguindo, foi estudada a imobilização e estabilização da TLL através da ligação covalente multipontual em suporte glioxil-agarose. Para obter isto se procedeu a aminação química da superfície da enzima, o que permitiu a obtenção de um derivado com alto grau de imobilização e alta estabilidade quanto à inativação por temperatura e solventes orgânicos. A seguir avaliou-se a possibilidade de reativação de derivados submetidos a processos de inativação. Em um primeiro momento os estudos foram realizados com derivados de TLL imobilizada unipontualmente em agarose ativada com brometo de cianogênio, onde foi possível obter a reativação completa do derivado inativado por solventes orgânicos através de incubação em meio aquoso. Verificou-se também que um dos principais pontos que dificultam a reativação de lipases é a recuperação do mecanismo de abertura do lid, que é facilitado com a presença de detergentes. Logo, estudos de reativação com derivados imobilizados por ligação covalente multipontual, mostraram que este tipo de imobilização auxilia no processo de reativação por oferecer mais pontos de referência no momento da reativação. A etapa final deste trabalho foi a aplicação do derivado de TLL imobilizado multipontualmente em suportes glioxil na reação de síntese de biodiesel. Verificou-se que este derivado foi mais ativo que o derivado comercial (Lipozyme TL-IM) na reação de transesterificação entre etanol e óleo de soja, obtendo 100% de conversão nas condições previamente otimizadas com presença de nhexano no meio de reação. Porém, quando se realizou a reação em dois passos, isto é a adição do etanol em duas etapas, foi possível obter 100% de conversão em 10 h de reação em um meio sem solvente. / Biodiesel consists of fatty acids alkyl esters, produced by transesterification of triglycerides with short-chain alcohols. Traditionally, the reaction occurs in the presence of chemical catalysts, such as acid or alkali. The alternative use of lipases as biocatalysts in the reaction of synthesis of biodiesel does not generate toxic waste material, and the glycerol can easily be recovered without complex processing. In this work it was studied the synthesis of biodiesel by transesterification of vegetable oils and short-chain alcohols catalyzed by lipase from Thermomyces lanuginosus (TLL). First, the conditions of transesterification reaction from soybean oil and ethanol catalyzed by TLL in its free form were optimized by experimental design and response surface methodology. Next, we studied the conditions for the reaction catalyzed by commercial immobilized TLL (Lipozyme TL-IM). In the next stage were evaluated some vegetable oils (soybean oil, sunflower oil and rice bran oil) and alcohols (methanol, ethanol, propanol and butanol) in the transesterification reaction catalyzed by three commercial enzyme preparations of lipases from different sources (Lipozyme TL-IM, Novozymes 435, Lipozyme RM-IM), where it was found that each lipase presented a different specificity in relation to preferred alcohol for the reaction of transesterification. In addition, the reaction using different vegetable oils presented similar results, showing that it is more dependent on the economic than technical aspects. It was also studied different treatments to improve the reuse of immobilized lipase, where washing the derivative with n-hexane after each batch, showed the high stability of the system, with activities of 90 % still remaining after seven cycles. Thus, it was studied the immobilization and stabilization of TLL through covalent multipoint immobilization in glyoxyl-agarose support. For this procedure, a chemical amination of the enzyme surface, allowed obtaining a derivative with a high degree of immobilization and high stability for inactivation by temperature and organic solvents. Then, it was evaluated the possibility of reactivation of derivatives previously inactivated. At first, the studies were carried out for TLL mild immobilized in cyanogen bromide activated agarose, where it was able to fully reactivate the derivative inactivated by organic solvents through incubation in aqueous medium. It was also noted that one of the main points that difficult the reactivation of lipases is the recovery of the mechanism for lid opening, which is helped by the presence of detergents. So, studies of reactivation with derivatives immobilized by multipoint covalent attachment showed that this type of immobilization helps the reactivation process by offering more reference points at the moment of reactivation. The final step of this study was the application of the TLL derivative multipointly immobilized on glyoxyl supports in the reaction of synthesis of biodiesel. It was found that this derivative was more active than the commercial derivative (Lipozyme TL-IM) in the transesterification reaction between ethanol and soybean oil, reaching 100% of yield conversion under the previously optimized conditions with the presence of n-hexane in the reaction medium. However, in the two stepwise ethanolysis it was possible to obtain 100% conversion in 10 h of reaction in a solvent-free system.

A imobilização de um segmento corporal tem sido amplamente utilizada na recuperação de lesões músculo-esqueléticas. Por essa razão, os mecanismos de adaptação funcional dos músculos após um período de redução de uso tem sido objeto de estudo de várias pesquisas. No entanto, a imobilização provoca déficits funcionais de difícil recuperação para os pacientes, e não se sabe ao certo qual a contribuição relativa da lesão e da imobilização para esses déficits. Nesse sentido, a determinação dos prejuízos causados puramente pelo processo de imobilização parece fundamental a fim de que se possam diferenciar os mecanismos específicos de adaptação muscular. Isso possibilitará uma melhor definição das estratégias para minimizar os efeitos deletérios do período de imobilização. Existem evidências que indicam que após um período de imobilização (ou de redução de uso) ocorre redução da força em decorrência de hipotrofia muscular e um aumento do percentual de fibras de contração rápida em relação às fibras de contração lenta. Apesar disso, as informações obtidas por esses estudos ainda são inconsistentes, e não permitem a definição de um comportamento padrão. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi verificar a influência da imobilização da articulação do cotovelo, em indivíduos saudáveis, nas propriedades mecânicas e elétricas dos músculos flexores e extensores. Essas propriedades foram avaliadas por meio das relações torqueângulo e torque-velocidade, da fatigabilidade e da ativação elétrica muscular. As hipóteses formuladas para este estudo eram de que (1) a imobilização provocaria uma redução da capacidade de produção de força máxima isométrica, bem como da ativação elétrica (valor RMS); (2) determinaria um deslocamento da relação torquevelocidade em direção a um aumento da força em maiores velocidades; (3) uma redução do tempo de sustentação de um nível submáximo de força e um aumento precoce do valor RMS e uma redução também precoce da mediana da freqüência durante o protocolo de fadiga; além da (4) manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, uma vez que o ângulo de imobilização utilizado foi considerado ótimo para a produção de força. A amostra foi constituída por 18 indivíduos do sexo masculino, sendo 11 pertencentes ao grupo controle e sete ao grupo experimental (faixa etária de 22 a 42 anos). Todos os indivíduos realizaram duas avaliações com intervalo de 14 dias entre elas. O grupo experimental foi submetido à imobilização por 14 dias, com tala gessada, da articulação do cotovelo em um ângulo de 90°. O torque máximo foi obtido no ângulo de 90°; a relação torque-ângulo foi avaliada nos ângulos 30°, 60° e 120°; a relação torque-velocidade foi avaliada nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s e 300°/s; o protocolo de fadiga foi realizado a 70% da contração voluntária máxima isométrica de flexores e extensores até a exaustão. Os resultados indicaram redução do torque máximo absoluto (15 e 17% para flexores e extensores no ângulo de 90°, respectivamente) e manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, no grupo experimental, após a imobilização. Nas demais análises não foram encontradas diferenças significativas. Os resultados obtidos no presente estudo revelaram que indivíduos saudáveis parecem não apresentar alterações na estrutura dos músculos flexores e extensores da articulação do cotovelo, além de uma hipotrofia por redução do uso. Os efeitos do uso reduzido por imobilização em sujeitos saudáveis acarretam uma redução da força muscular que não pode ser explicada pelos resultados de perimetria e nem por redução da atividade eletromiográfica dos músculos. Nossos resultados sugerem que a redução do uso do membro superior em indivíduos saudáveis produz somente uma redução na capacidade de produção de força máxima dos músculos. A comparação desses resultados com o de outros modelos de redução de uso pode auxiliar na elucidação dos mecanismos de adaptação decorrentes da redução do uso em sujeitos saudáveis, como é o caso de astronautas submetidos à redução do uso por ambiente de microgravidade. / Limb immobilization has been extensively used during the recovery process of musculoskeletal injuries. However, this technique causes musculoskeletal functional deficits to the patients. For that reason, mechanisms of muscles functional adaptations after a reduced use period have been studied on scientific literature. There are several evidences showing force reduction due to muscle atrophy and an increment of the fast twitch fibers percentage. In spite of these evidences, the results obtained from different studies are inconsistent and do not allow for the determination of a common behavior and/or mechanism. Also, the relative contributions of the injuries and that of reduction in muscle use due to immobilization are not well understood. The determination of the effects of skeletal muscle reduced use due to immobilization in healthy subjects might help to differentiate between the specific mechanisms of muscle adaptation due to immobilization and those on musculoskeletal injuries. This might allow for a better definition of strategies to minimize the deleterious effects of an immobilization periods. Therefore, the aim of the present study was to verify the influence of the elbow joint immobilization in healthy subjects, on the mechanical and electrical properties of the elbow flexors and extensors muscles. These properties were evaluated using the torque-angle and torque-velocity relationships, the fatigability and muscle electrical activation. The hypotheses of this study were that (1) immobilization should cause a reduction in maximal isometric force production capacity force and a Root Mean Square (RMS) reduction; (2) the torque-velocity should shift in the direction of higher velocities; (3) a decrease in the time of fatigue resistance, in the RMS and median frequency values after a 70% MVC isometric fatigue protocol; (4) and the maintenance of the torqueangle relationship due to the fact that subjects were immobilized at an angle considered as the most favorable for force generation. Eighteen male healthy subjects (22 to 42 years) took part in this study, being assigned to a control group (n=11) and an experimental group (n=7). All subjects performed the same tests twice with a 14-days interval period. The experimental group had the non-dominant elbow joint immobilized with a cast at a joint angle of 90° during 14 days. The maximal isometric torque was obtained at a joint angle of 90°, and the torque-angle relationship was obtained at additional joint angles of 30°, 60° and 120°. The torquevelocity relationship was obtained at six different angular velocities (30°/s, 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s and 300°/s. The fatigue protocol consisted of a 70% of the MVC isometric contraction of the flexors and extensors of the elbow until exhaustion. There was a decrease on the maximum absolute torque (15% and 17% at 90°, for flexors and extensors, respectively). There was no change in the torque-angle relationship behavior in the experimental group after immobilization, and no significant differences were observed for the other variables of the study. These results indicate that healthy subjects show a general decrease in the absolute torque at all joint angles as the only change in the mechanical properties of the muscles after 14-days of immobilization of the elbow joint. The results of torque production reduction after immobilization cannot be explained by changes in forearm and arm girths or by reduction in the electromyographic activity of the muscles. Comparison of these results with those of other reduced use models might help to elucidate the mechanisms of muscle adaptation due to reduced use in healthy subjects, as is the case of astronauts subjected to reduced use by being exposed to micro gravity ambient.

A ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase) é a única enzima capaz de catalisar a reação de ciclização a partir do amido e, assim, formar oligossacarídeos cíclicos conhecidos como ciclodextrinas (CDs). Através desta reação é produzida uma mistura de α-, β- e γ-CD que, respectivamente, contém 6, 7 e 8 resíduos de glicose. As CDs têm atraído enorme atenção devido ao seu grande potencial de aplicação em diversas áreas da indústria. Potencial este proporcionado por sua estrutura cônica, com interior hidrofóbico, capaz de encapsular sólidos, líquidos e gases, conferindo propriedades importantes e protegendo-os. Neste trabalho foi estudada a imobilização de uma CGTase em sílica mesoporosa de forma direcionada às cisteínas presentes em sua superfície, alterando a exposição do sítio ativo. A ligação via cisteínas nativas da proteína aumentou em quatro vezes a eficiência da imobilização, quando comparada a ligação via grupamento amino. Esta, no entanto, apresentou maior atividade enzimática em faixas mais amplas de temperatura e pH, além de maior estabilidade operacional, mantendo 100 % de sua atividade após 200 h de reação contínua a 60 °C e pH 4. Ainda que apresentando menor estabilidade da ligação, o derivado obtido por ligação dissulfeto manteve 40 % da atividade inicial durante 200 h e então, o suporte pôde ser recarregado e reutilizado por igual período. Os suportes desenvolvidos apresentaram estabilidade satisfatória, possibilitando o uso do derivado imobilizado em reator de leito fixo operado de forma contínua. Quando avaliado em relação a produção das três ciclodextrinas principais, o derivado cuja imobilização da enzima ocorreu via grupamento amino, evidenciou a possibilidade de modulação da produção apenas variando as condições de reação. α- e β-CD foram produzidas preferencialmente em pH 8,0 e 2 min (3,44 mg mL-1 e 3,51 mg mL-1, respectivamente), enquanto que pH mais ácido (4,0) e maior tempo de reação (141 min) favoreceram a formação de γ-CD (3,35 mg mL-1), com baixa formação α-CD (0,75 mg mL-1). Por fim, os resultados deste estudo evidenciam a importância da imobilização da CGTase para a estabilização de sua estrutura a fim de aplicá-la em sistemas contínuos de produção de CDs onde é possível modular o perfil dos produtos gerados em função das condições de reação, aumentando assim a produtividade do biocatalisador. / Cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) is the only enzyme capable of catalyzing the cyclization reaction from the starch and thus forming cyclic oligosaccharides known as cyclodextrins (CDs). Through this reaction, is produced a mixture of α-, β- and γ-CD containing, 6, 7 and 8 glucose residues respectively. Cyclodextrins (CD) have been attracting considerable attention because of its great potential for application in various areas of industry. This potential is provided by its conical structure with hydrophobic interior, capable of encapsulating solids, liquids and gases, changing important features and protecting them. In this work, the immobilization of CGTase in mesoporous silica was studied in a way directed to cysteines present on its surface, altering the exposure of the active site. The connection via native cysteine of the protein increased by four times the efficiency of immobilization compared to amino groups connection. The binding of amino groups, however, showed greater enzymatic activity in wider ranges of temperature and pH, and higher operational stability, while maintaining 100 % of its activity after 200 h of continuous reaction at 60 °C and pH 4. Although showing less stable connection, the derivative obtained by disulfide bond retained 40 % of the initial activity for 200 h and then, the support could be reloaded and reused for the same period. Developed supports showed satisfactory stability, enabling the use of the derivative assets in a packed bed reactor and operated continuously. It was demonstrated the possibility of modulating the CDs production just varying the reaction conditions, using the derivative of which the enzyme immobilization occurred via amino group, to evaluate the production of three main cyclodextrins. α- and β-CD were produced preferentially at pH 8.0 and 2 min (3.44 mg mL-1 and 3.51 mg mL-1, respectively), whereas the more acid pH (4.0) and longer reaction (141 min) favored the formation of γ-CD (3.35 mg mL-1 and 0.75 mg mL-1 of α-CD). Finally, the results of this study show the importance of the immobilization of CGTase to the stabilization of its structure in order to apply it in continuous CD production systems, where it is possible to modulate the profile of the products generated as a function of the reaction conditions, thus increasing the productivity of the biocatalyst.

Un système est dit robuste s'il est possible de garantir son bon comportement Le cancer est en passe de devenir la première cause de décès dans le monde avec un nombre de cas de cancer qui a pratiquement doublé sur les trente dernières années. Le diagnostic du cancer est d’autant plus important qu’il est maintenant reconnu que, plus la prise en charge du patient est rapide, plus les traitements thérapeutiques sont efficaces. Ce diagnostic doit être précis, fiable, et établi dans les premiers stades de la maladie afin d’augmenter significativement les chances de succès du/des traitements. Les techniques conventionnelles pour le diagnostic du cancer sont essentiellement basées sur des techniques d’imagerie (radiographies, IRM…) associés à des tests cytologiques et biochimiques. Avec le développement récent des technologies de biologie moléculaire (et notamment en protéomique), de nombreux marqueurs tumoraux ont été identifiés et sont utilisés dans des tests d’immunoassay pour le diagnostic voire pronostic du cancer en oncologie clinique. Cependant, le faible taux de marqueurs tumoraux dans le sérum de patient, ainsi que leur grande diversité, sont un challenge important pour l’établissement d’un diagnostic d’autant plus que les techniques de détection souffrent souvent d’un manque de sensibilité et de sélectivité. De plus, du fait de la diversité et de la variabilité des cancers, aucun marqueur tumoral n’est suffisamment spécifique pour permettre un diagnostic précis. Aussi, afin d’augmenter la fiabilité et la précision du diagnostic, il est nécessaire d’utiliser plusieurs marqueurs tumoraux. Dans ce contexte, grâce à leur capacité d’analyse haut débit en parallèle et le faible volume d’échantillon nécessaire, les technologies de puces à protéines (protein microarray)présentent de nombreux avantages pour l’identification de marqueurs tumoraux associés à la réponse humorale. Comme les marqueurs tumoraux sont souvent présents dans les échantillons en très faible quantité (à l’échelle sub micro-molaire), il y a un besoin urgent de développer des puces à protéines avec une détection ultrasensible de marqueurs tumoraux. La spécificité du diagnostic sera fortement liée au choix des protéines que l’on veut détecter(notées protéines cibles) et par conséquent au choix des protéines sondes que l’on va immobiliser sur le support. Un des paramètres critiques dans le développement de puces à protéines sensibles est la chimie de surface qui détermine le mode d’immobilisation de la protéine sonde sur le support et influence son activité biologique et donc sa capacité à reconnaitre et interagir avec la protéine cible que l’on cherche à détecter. Comme de nombreuses études suggèrent qu’un seul biomarqueur n’est pas suffisamment spécifique et sensible, la recherche d’une combinaison pertinente de biomarqueurs est un axe important pour l’amélioration d’un tel diagnostic. L’objectif de ce travail de thèse est donc le développement d’un outil original basé sur la technologie de puces à protéines fonctionnalisées avec différentes chimies de surface pour la détection sensible et spécifique de biomarqueurs tumoraux afin d’améliorer le diagnostic du cancer. Deux types de puces à protéines seront développés pour des applications différentes. Une première puce, avec comme protéines sondes des anticorps, sera développée pour la détection de biomarqueurs tumoraux impliqués dans le cancer colorectal. Une deuxième puce, où les protéines sondes seront des antigènes, sera étudiée en vue de l’identification de réponses autoimmunes de patientes atteintes d’un cancer du sein. [...] / Protein microarrays are becoming powerful tools to screen and identify tumor markers for cancer diagnosis, because of the multiplex detection and minute volume of sample requirement. Due to the diversity and variation in different cancers, no single tumor marker is sensitive and specific enough to meet strict diagnostic criteria. Therefore, a combination of tumor markers is required to increase sensitivity and to establish distinct patterns to increase specificity. To obtain reliable tests, the development of reproducible surface chemistry and immobilization procedure are crucial steps in the elaboration of efficient protein microarrays. In this thesis, 3D micro-structured glass slides were functionalized with various surface chemistries like silane monolayer (amino, epoxy and carboxy), and polymer layers of Jeff amine, chitosan, carboxymethyl dextran (CMD), maleic anhydride-alt-methyl vinyl ether copolymer (MAMVE) for physical adsorption or covalent binding with proteins. Surface characterizations, such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), confirmed the monolayer/polymer grafting on the glass slides. Colorimetric assay for determining amine density of three aminated surfaces demonstrated that APDMES had more grafting density than Jeffamine and chitosan. Contact angle measurements show that polymer surfaces were more hydrophilic than monolayer surfaces due to the increasing dosages of polar functional groups. Moreover, the parameters such as additives and pH of spotting buffer, probe concentration, blocking procedures etc, were optimized for tumor marker detection. Under the optimized conditions, antibody microarrays were validated with purified tumor antigens. The best analytical performances obtained for each tumor antigen tested were strongly dependent on functionalized surfaces, e.g. MAMVE exhibited best analytical performances for CEA andHsp60 while NHS leads to best results for PDI and CA19-9. Besides, the implemented antibody microarrays were applied to tumor marker detection from colorectal cancer sera. This evaluation shows the interest to combine several tumor markers on the same surface and the combination of tumor markers on their specific surface lead to remarkably increase the positive responses of tested cancer sera (even up to 100 %). A second type of microarrays (tumor-associated antigens - TAA microarrays) was designed to discriminate breast cancer patients from healthy donors through the detection of tumor autoantibodies. This study included a cohort of 29 breast cancer patients’ and 28 healthy donors’ sera. A panel of fiveTAAs (Hsp60, p53, Her2, NY-ESO-1 and Hsp70) immobilized on their respective optimized surface chemistry allowed to specifically detect over 82% of breast cancer patients.