Ce travail avait pour but de développer un nouveau type de matériaux basés sur des complexes polyelectrolytes. Ces matériaux ont été obtenus par l’ultracentrifugation des complexes soit d’origine naturelle ou soit d’origine synthétique. Le système de polyélectrolytes ainsi que les conditions dans lesquelles ces matériaux peuvent être obtenus, suivi par le choix du système optimal pour des études complémentaires ont été décrits. PAA / PAH CoPECs a été choisi comme systèmes modèles de synthèse et ses propriétés physico chimiques (composition, structure et les propriétés mécaniques) ont été décrits ici en détails. Nous avons montré que les propriétés de la composition, la structure et mécanique de le PAA/PAH CoPECs peut être contrôlée en modifiant les conditions d’assemblage (pH, concentration des polyélectrolytes, [NaCl], la vitesse et la commande de l’addition). Également, les conditions environnementales ([NaCl] et pH) ont également été utilisés pour contrôler la taille des pores et porosité des PAA/PAH CoPECs . Enfin, leur capacité à servir de support pour l’immobilisation d’enzymes a également été étudiée. Nous avons optimise les conditions d’assemblage afin de maintenir le maximum quantité de l’enzyme dans le complexe. Nous avons également démontré que CoPECs fournit la stabilisation à long terme, ainsi que la protection de l’enzyme à des températures élevées. Ainsi, PAA / PAH CoPECs sont des candidats potentiels pour être utilisé comme des supports pour l’ingénierie tissulaire et pour l’immobilisation d’enzymes. / This work was aimed to the develop of a new kind of materials of polyelectrolytes complexes. These materials were obtained by the ultracentrifugation of complexes either of natural or synthetic origin. The polyelectrolytes systems as well as the conditions under which these materials could be obtained, followed by the selection of the optimal system to further studies was described. PAA/PAH CoPECs was chosen as synthetic model systems and its physiochemical properties (composition, structure and mechanical properties) were here deeply described. We demonstrated that the composition, structure and mechanical properties can be controlled by changing the assembly conditions (pH, concentration of the polyelectrolytes, [NaCl], speed and order of addition). Moreover, the environmental conditions ([NaCl] and pH) were also used to control the porosity and pores size of the PAA/PAH CoPECs. Finally their ability to serve as scaffold for enzyme immobilization was also studied. We optimized the assembly conditions to keep the maximum of the activity. We also demonstrated that the CoPECs structure provides the stabilization in long term as well as the protection of the enzyme from high temperature. Thus, PAA/PAH CoPECs is a potential and suitable candidates as scaffold for tissue engineering and for the immobilization of enzymes.

O objetivo deste trabalho foi estudar a produção do antitumoral retamicina por células imobilizadas de Streptomyces olindensis ICB20 em biorreatores. A imobilização das células foi conseguida após uma etapa inicial de cultivo em erlenmeyers (reativação e pré-imobilização) e posterior envolvimento em gel, utilizando-se alginato de cálcio 3%; as esferas produzidas tinham diâmetro médio de 3,0 ± 0,2 mm. Foram utilizados neste trabalho os biorreatores tipo cesta (2,4 L de volume útil) e coluna de bolhas (1,6 L de volume útil), efetuando-se cultivos em batelada simples, bateladas repetidas e contínuos, visando-se uma comparação dos diferentes sistemas empregados. Também foram realizados alguns cultivos com células livres, a fim de efetuar uma comparação com os sistemas com células imobilizadas nos diferentes biorreatores. Os ensaios consistiram em empregar diferentes condições de agitação (300 e 500 rpm) e aeração (0,4 e 1 vvm) para o biorreator cesta em sistema com células imobilizadas, assim como diferentes vazões de aeração no biorreator coluna de bolhas (1, 2 e 3 vvm). Os cultivos em bateladas repetidas e contínuos foram operados a partir das melhores condições obtidas nos cultivos descontínuos. Foram aplicadas nos sistemas contínuos com células imobilizadas, as vazões específicas de alimentação de 0,05 e 0,2 h -1 no biorreator cesta e vazões de 0,015 a 0,05 h -1 no biorreator coluna de bolhas. A comparação entre os sistemas com células livres e imobilizadas mostrou que as limitações difusionais afetaram significativamente as cinéticas dos ensaios com células imobilizadas, considerando-se apenas uma batelada. A operação do biorreator cesta em sistema de bateladas repetidas apresentou os maiores valores de produção da retamicina (em torno de 1,5 a 1,7 UA), porém sua operação foi possível por apenas três bateladas. O sistema contínuo operado com vazão específica de alimentação de 0,03 h-1, com células imobilizadas no biorreator coluna de bolhas, mostrou ser o mais adequado dentre todos os ensaios realizados com células imobilizadas, apresentando estabilidade na produção, em torno de 0,8 UA, durante 96 horas de alimentação (cerca de três tempos de residência). / The purpose of this study was to investigate the production of the antitumor antibiotic retamycin by immobilized cells of Streptomyces. olindensis ICB20 in bioreactors. Cells were immobilized by entrapment in Ca-alginate gel (3%) after being grown in Erlenmeyers (reactivation and pre-immobilization cultures). The average diameter of the Ca-alginate beads was 3.0 ± 0.2 mm. Aiming to compare different cell systems, immobilized cell cultures were carried out in a 2.4L working volume basket-type stirred tank reactor (BSTR) and a 1.6 L working volume bubble column reactor (BCR) in batch, repeated-batch and continuous modes. Free cell suspension cultures were also performed and the results obtained compared to those in immobilized cell systems. Different agitation rates (300 and 500 rpm) and air flow rates (0.4 and 1.0 v.v.m.) were employed in the BSTR immobilized cell experiments.The BCR cultures were conducted at 1.0, 2.0 and 3.0 v.v.m. The optimal operating conditions for the batch mode were used in the repeated-batch and continuous cultures. Immobilized cells were grown in continuous mode at feed dilution rates of 0.05 and 0.2 h-1 in the BSTR and at 0.015 and 0.05 h-1 in the BCR. The comparative evaluation of the batch cultures with free and immobilized cells showed that diffusion limitations had affected the kinetics of cell growth and retamycin production in the immobilized cell systems. The highest average values of retamycin content (from 1.5 to 1.7 AU) were achieved in repeated batch cultures conducted in the basket-type reactor (BSTR) in spite of a limited number of batches (3 batches). Of all the systems, the continuous cell immobilized culture carried out in the BCR at a dilution rate of 0.03 h-1 proved to be the most adequate for retamycin production as retamycin levels remained stable (around 0.8 AU) over 96 hours (about 3 residence times).

Avaliou-se a tipificação das fibras musculares e determinou-se parâmetros morfoquantitativos dos efeitos da imobilização por 2 e 4 semanas. Após o período experimental, os músculos (mm.) foram corados por HE e Picro-sírius. Para a tipificação das fibras, utilizou-se as reações da ATPase e NADH-tr; a análise ultraestrutural procedeu-se com microscopia eletrônica de transmissão. Nos resultados, alguns mm. imobilizados (Im) exibiram núcleos centralizados e fibras tipo IIB com formas elusivas. O perimísio destes mm. se espessou, sendo constituído por fibras colágenas tipo III. Os fusos musculares apresentaram espessamento da cápsula. Houve alterações nas linhas Z e modificação de outras ultraestruturas como as mitocôndrias. A área de secção transversa dos mm. Im por 4 semanas foi menor. As fibras do tipo IIB reduziram a área de perfil e aumentaram a densidade, além disso, se ampliou a porcentagem das fibras do tipo IIA. Portanto, a imobilização promoveu alterações nos fusos e esqueleto fibroso muscular, assim como transformou fibras do tipo IIB em IIA. / The effects of muscle immobilization for 2 and 4 weeks were studied by determining morphoquantitative parameters and muscle fiber-typing. After the trial period the muscles (mm.) were subject to HE and Picrosirius stain. The reactions of ATPase and NADH-tr were used for muscles fiber-typing. The ultrastructural analyses were made by transmission electron microscopy. The results showed changes in some of immobilized (Im) mm., it exhibited centralized nuclei cells and type IIB fibers took indefinite forms. The perimisium of Im mm. thicker up, and consisted of type III collagen fibers. Also the muscle spindles capsule thickened. Changes in the Z lines and other ultrastructures such as mitochondria were noticed. The cross-section area of Im mm. for 4 weeks was lower. The type IIB fibers reduced the profile area and density increased. Also the percentage of type IIA fibers expanded. Therefore the immobilization promoted changes in muscle spindles, fibrous skeleton morphology and provide an interconversion of muscle fibers type IIB into IIA.

Orientador: Isabel Cristina Sales Fontes Jardim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T09:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fioravanti_LiviaMariaAndrekowisk_M.pdf: 984234 bytes, checksum: 0c41c940c79a927bb0f835b15b3739d0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), a coluna é um dos principais componentes do sistema cromatográfico, pois é nela que ocorre a separação. Dessa forma, a busca por fases estacionárias (FE) capazes de realizar separações com alta eficiência e bom desempenho tem sido uma constante em muitos laboratórios de pesquisa. Polissiloxanos substituídos com grupos fenil têm sido intensamente utilizados em cromatografia gasosa, mas a sua aplicação em CLAE tem despertado pouca atenção. Este trabalho apresenta a preparação de FE para CLAE a partir da imobilização de poli(metilfenilsiloxano), por radiação microonda, sobre suporte de sílica. As FE foram caracterizadas por testes físico-químicos e cromatográficos. Escolheu-se a radiação microonda por se mostrar promissora e pouco estudada para imobilização de FE. Para a escolha das melhores condições de radiação foi aplicado um planejamento fatorial, sendo que a potência e o tempo de radiação que resultaram em fases com melhor desempenho cromatográfico foram de 720 W por 70 minutos. Nestas condições, as FE apresentaram alta eficiência (78.000 pratos m), picos simétricos (com fator de assimetria entre 0,9 e 1,2) para compostos apolares e básicos e boa resolução entre os compostos analisados. Os parâmetros cromatográficos indicaram que a radiação microonda melhorou o desempenho das FE, proporcionou um aumento da sua estabilidade frente à fase móvel alcalina e forneceu um bom recobrimento da superfície da sílica pelo polímero. A FE preparada mostrou-se promissora na separação de compostos aromáticos neutros e básicos, como fármacos contendo grupos nitrogenados e agrotóxicos / Abstract: In high performance liquid chromatography (HPLC), the column is one of the most important components of the chromatographic system, because it is in the column that the separation occurs. In this way, the search for stationary phases (SP) able to achieve separations with high efficiency has been a constant in many research laboratories. Phenyl substituted polysiloxanes have been used extensively in gas chromatography, but their application in HPLC has received little attention. This work presents the development of stationary phases for use in HPLC by immobilization of poly(methylphenylsiloxane) by microwave radiation on a silica support. The SP were characterized by physiochemical and chromatographic tests. Microwave radiation was chosen because it appears to be promising and has been little studied for SP immobilization. The best conditions of radiation were chosen using an experimental design, with the microwave power and the radiation time that provided phases with the best chromatographic performance, these being 720 W and 70 minutes. In these conditions, the SP showed high efficiency (78000 plates m), symmetrical peaks (asymmetry factor between 0.9 and 1.2) for nonpolar and basic compounds and good separation for the compounds analyzed. The chromatographic parameters show that microwave radiation improved the performance of the SP and provided an increase in stability in alkaline mobile phases. Besides, it provided a good polymer cover on silica surface, being a promising SP for the separation of neutral and basic aromatic compounds, such as pharmaceuticals with nitrogen groups and agrochemicals / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

A manipulação de materiais em escala nanométrica representa uma das fronteiras em nanociência e nanotecnologia, devido à possibilidade de controle de propriedades específicas do material. No caso de materiais biológicos, em particular, a manipulação e imobilização na forma de filmes ou camadas ultrafinas é crucial para seu emprego em dispositivos biotecnológicos. Neste trabalho, objetivou-se o estudo de detecção de diferentes hormônios tireoidianos (HTs) e análogos a partir da imobilização da região LBD do receptor de hormônio tireoidiano humano TRTRβ1 em um eletrodo interdigitado, para o desenvolvimento de um biossensor capacitivo. Este sistema consiste em um arranjo estrutural na forma de filme fino capaz de distinguir a interação específica receptor-ligante de outras interações possivelmente interferentes, visando a quantificação dos níveis de HTs. Para isto, a técnica de SAMs (Self-Assembled Monolayers) foi empregada, por permitir um alto controle da espessura e ordenamento molecular dos filmes, assim como a preservação das atividades das biomoléculas. Análises espectroscópicas e morfológicas foram realizadas para o estudo de adsorção das biomoléculas no filme. As interações específicas receptor-ligante foram avaliadas por meio de respostas elétricas (impedância) do biossensor contendo o TRβ1-LBD imobilizado em um filme orgânico ultrafino, e também por SPR (Surface Plasmon Resonance). Os resultados mostraram a capacidade dos eletrodos contendo TRTRβ1-LBD de detectar e diferenciar entre diferentes HTs em concentrações da ordem de nanomolar, compatível com níveis fisiológicos, evidenciando o grande potencial de aplicação para este sistema no diagnóstico e tratamento de disfunções tireoidianas. / Manipulation of materials at the nanoscale represents one of the frontiers in nanoscience and nanotechnology, mainly due to the possibility of specific controlling, improved properties, not observed if conventional bulk processing is applied. For biomolecules, in particular, processing via immobilization in the form of nanostructured films has allowed their use in biotechnological applications and devices. In this master dissertation, we aimed at investigating the immobilization of the LBD domain of human thyroid hormone receptor TRTRβ1 on interdigitated electrodes, to be used as capacitive biosensors for thyroid hormones (THs) and analogues detection. The nuclear receptors were immobilized via SAMs (Self-Assembled Monolayers), since this technique allows a high control of molecular order and thickness of the films, as well as the preservation of biological activities. Spectroscopic and morphological analyses were performed to investigate the adsorption of biomolecules on the nanostructured film. The interactions between receptor - ligand were also evaluated by means of electrical response (impedance) and SPR (Surface Plasmon Resonance). The bioelectrodes containing immobilized TRTRβ1 were capable of detecting and distinguishing among different HTs, including T3, T4, TRIAC and GC-1 at concentrations down to nanomolar, compatible with physiological levels. The latter results point to the possibility of applications of the bioelectrodes in the diagnosis and treatment of thyroid dysfunctions.

Nesse trabalho foram produzidas lipases da levedura Pseudozyma hubeiensis (HB85A) em reator de 14 L. Após produção da enzima, a lipase foi imobilizada por adsorção em suporte hidrofóbico por processo contínuo em reator de leito fixo. As melhores condições de imobilização foram: tempo de imobilização de 2 h e 29 min., pH de 4,76 e quantidade de enzima livre adicionada por grama de suporte de 1282 U/ g de suporte, sendo que, a máxima atividade da lipase imobilizada obtida foi de 143 U/g de suporte. O sobrenadante contendo lipase e o biocatalisador heterogênio foram caracterizados por planejamento fatorial. A máxima atividade da enzima imobilizada (71 U/g de suporte) foi obtida em pH 6,0 à temperatura de 52 °C. A imobilização da lipase resultou em um aumento na estabilidade dessa enzima em temperaturas altas, pH ácidos e neutros, presença de detergentes não-iônicos e altas concentrações de solventes orgânicos como iso-propanol, metanol e acetona. Foi possível a reutilização da lipase imobilizada por apenas uma vez na reação de hidrólise, havendo uma perda de 72 % da atividade após o primeiro reuso. Analisou-se ainda a estabilidade da lipase livre e imobilizada durante 40 dias de armazenamento a 4 °C. Durante o período de armazenamento, a lipase imobilizada manteve 50 % de sua atividade original e a lipase livre apresentou 80 %. O catalisador heterogêneo foi testado quanto a sua eficácia na produção de biodiesel. A reação de transesterificação foi realizada na ausência de co-solvente utilizando-se como matérias-primas metanol, etanol e iso-propanol e quatro fontes diferentes de triglicerídeo (óleo de soja, óleo de mamona, óleo residual de restaurante e a gordura bovina). A partir dos testes realizados, obteve-se um rendimento máximo quanto à produção de biodiesel de 3,15 % utilizando-se óleo de mamona e iso-propanol como matéria-prima pelo período de 24 h. A produção de biodiesel utilizando diferentes quantidades de lipase imobilizada e também a lipase livre como catalisador foi testada na presença de hexano, iso-propanol e óleo de mamona pelo período de 24 h nas temperaturas de 40, 50 e 60 °C. No entanto, não houve produção de biodiesel nas condições analisadas. / In this work, lipases from yeast Pseudozyma hubeiensis (strain HB85A) were produced in a 14 L reactor. After lipase from yeast P. hubeiensis (strain HB85A) production, the enzyme was immobilized by adsorption in polyestyrene divinylbenzene hydrophobic support in a packet bed column. The best conditions for lipase immobilization were: 2 h and 29 min. immobilizing time, pH 4.76 and rate of free enzyme added per gram of support equal to 1282 U/g. The maximum activity of immobilized lipase was reached of 143 U/g. The lipases of P. hubeiensis (HB85A) supernatant culture and the heterogeneous catalyst were characterized through response surface methodology by factorial design. The maximum activity of immobilized lipase was reached for a support rate of 71 U/g, with pH 6.0 and temperature of 52 °C. It was detected that lipase immobilization increased enzyme stability under high temperatures, neutral and acid pH levels, non-ionic detergent and high concentration of organic solvent like iso-propanol, methanol and acetone. The reuse of immobilized lipase was possible only once for hydrolysis reaction, with activity losses of 72 % after first re-use. Also, it was tested lipase stability in a period of 40 days, under 4 °C storage conditions. During storage period, immobilized lipase kept 50 % of its original activity. Free lipase kept 80 %. After the development of heterogeneous catalyst, its efficiency as catalyst for biodiesel production was analyzed in this study. The transesterification reaction was tested in co-solvent absence using as raw material three differents sources of alcohols (methanol, ethanol and iso-propanol) and four differents triglicerides source (soybean oil, castor oil, waste cooking oil and bovine fat) and as catalystis the immobilized lipase. Based in test results, the maximum biodiesel production yield was 3.15 % using castor oil and methanol as raw material for 24 h. The biodiesel production was also tested with different amount of immobilized lipase and with free lipase as catalystis at the presence of methanol, castor oil and the co-solvent hexane for 24 h at 40, 50 e 60 °C. However there was no biodiesel production at the tested conditions.

O soro e o permeado de soro de queijo, subprodutos da indústria de laticínios, constituem-se substratos alternativos, ricos em nutrientes e de grande potencial para a produção de etanol. Diante da necessidade de melhorias em processos fermentativos, a tecnologia de imobilização celular pode contribuir positivamente para processos mais eficazes e vantajosos. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo aperfeiçoar a produção de etanol a partir de soro e permeado de soro de queijo por diferentes leveduras em biorreatores de células imobilizadas operados em regime batelada e em sistema contínuo, bem como representar matematicamente o bioprocesso. Na primeira etapa deste trabalho, diferentes linhagens de Kluyveromyces marxianus e diferentes meios de cultivo foram testados em agitador rotacional e em biorreator de células imobilizadas, e os efeitos da taxa de diluição (D) e da concentração de substrato (C WP ) foram investigadas em biorreatores contínuos. Altos fatores de conversão (YEtOH/S) e de produtividade volumétrica (QP) foram obtidos pela linhagens K. marxianus CCT 4086 tanto em agitador rotacional quanto em biorreator com células imobilizadas em alginato de cálcio operado em regime batelada (0,47 g L-1 e 2,53 g L-1 h-1). Diante disso, esta linhagem foi escolhida para os testes posteriores. Aumentos consideráveis nos parâmetros de fermentação (YEtOH/S e QP) foram obtidos a partir do planejamento experimental hexagonal em biorreatores operados continuamente (0,51 g g-1 e 6,01 g L-1 h-1). Melhorias no processo ainda foram alcançadas em biorreatores contínuos de dois estágios operados em sequência, em que alta produtividade volumétrica (6,97 g L-1 h-1) e concentração de etanol (70,4 g L-1) foram observadas. Em uma segunda etapa deste trabalho, linhagens de Saccharomyces cerevisiae foram testadas para a bioconversão de soro e permeado de soro de queijo a etanol. Diferentes leveduras imobilizadas e estratégias de cultivo foram utilizadas para bioconverter meios não concentrados e concentrados, em biorreatores de leito fluidizado. Valores similares dos parâmetros fermentativos (YEtOH/S e QP) foram obtidos para o monocultivo das linhagens de S. cerevisiae (CAT-1 e PE-2). O co-cultivo de S. cerevisiae CAT-1 e K. marxianus CCT 4086 aumentou em quatro vezes a produtividade volumétrica em permeado de soro de queijo e em 69 % em soro de queijo, mas não superou os altos valores obtidos pela monocultura de K. marxianus CCT 4086 (0,49 g g-1 e 1, 68 g L-1 h-1). Aumentos na concentração de etanol foram alcançados a partir de meio concentrado (79,1 g L-1), e melhorias na produtividade volumétrica foram obtidas a partir de batelada repetida (2,8 g L-1 h-1). Em uma terceira etapa, foi realizada a modelagem matemática do bioprocesso da produção de etanol por soro de queijo a partir de K. marxianus CCT 4086, linhagem esta que conferiu os melhores resultados ao longo deste trabalho. O sistema contínuo A-stat (accelerostat technique) foi utilizado, tanto para cultivos de células livres quanto imobilizadas, onde duas taxas de aceleração foram testadas. Quatro modelos matemáticos não estruturados foram analisados, levando em consideração a limitação pelo substrato e a inibição pelo produto. Os resultados mostraram que as taxas de diluição (D) e de aceleração (a) afetam a fisiologia e o metabolismo celular. O estado estacionário foi alcançado para a menor taxa de aceleração (a = 0,0015 h-2), e um alto fator de conversão foi obtido (0,52 g g-1) nesta condição. A imobilização celular contribuiu para o aumento do fator de conversão em 23 % na condição de maior taxa de aceleração testada (a = 0,00667 h-2). Alto ajuste dos modelos preditivos para biomassa, substrato e produto foi obtido a partir da maior taxa de aceleração, contudo o fenômeno biológico foi melhor representado para a menor taxa de aceleração. Os modelos de Monod e de Levenspiel combinado com Ghose e Tyagi foram os mais apropriados para descrever o bioprocesso. / Whey and whey permeate, by-products of the dairy industry, are alternative substrates, rich in nutrients and with great potential for use in the ethanol production. Considering the need for improvements in fermentation processes, cell immobilization technology can positively contribute to more effective and advantageous bioprocesses. In this context, the aim of this work was to optimize the ethanol production from whey and whey permeate by different yeasts on immobilized batch fluidized bed bioreactors and in continuous systems, and also describe mathematically the bioprocess. In the first step, different strains of K. marxianus and cultivation media were tested in batch mode and the effects of dilution rate (D) and substrate concentration (C WP ) were investigated in continuous bioreactors. High ethanol yield (YEtOH/S) and ethanol productivities (QP) were obtained by K. marxianus CCT 4086, for both in shaker cultivation and in batch fluidized-bed bioreactors with immobilized cells in Ca-alginate (0.47 g L-1 e 2.53 g L-1 h-1). This strain was chosen for subsequent tests. Substantial increases in the fermentation parameters (YEtOH/S e QP) were obtained from the hexagonal experimental design in continuous bioreactors (0.51 g g-1 e 6.01 g L-1 h-1). Process improvements were achieved in two continuous fluidized-bed bioreactors operated in sequence, wherein high ethanol productivities (6.97 g L-1 h-1) and concentrations (70.4 g L-1) were obtained. Then, in a second step of this study, strains of S. cerevisiae were tested to bioconversion of lactose-hydrolysed whey and whey permeate into ethanol. Different immobilized strains in monoculture and coculture were used to the bioconversion of not concentrated or concentrated mediums in batch fluidized bed bioreactors. Similar values of the fermentation parameters (YEtOH/S e QP) were obtained for the strains S. cerevisiae (CAT-1 and PE-2). The co-culture of S. cerevisiae CAT- 1 and K. marxianus CCT 4086 increased four times the ethanol productivity in lactosehydrolyzed whey permeate and 69 % in lactose-hydrolyzed whey, but not attained the high values of K. marxianus CCT 4086 monoculture (0.49 g g-1 e 1.68 g L-1 h-1). Increases in the ethanol concentrations (79.1 g L-1) were obtained from concentrated media, and improvement in ethanol productivities was obtained by repeated batch (2.8 g L-1 h-1). In a third step, the mathematical modeling of the ethanol production from whey was performed, using K. marxianus CCT 4086 as biocatalyst due to the better results attained throughout of this work. The continuous A-stat system (accelerostat technique) was used for both free cell cultures and immobilized, and two acceleration rates were tested. Four unstructured mathematical models were analyzed, taking into account the limiting substrate and product inhibition. The results showed that the dilution rate (D) and the acceleration rate (a) affected cell physiology and metabolism. The steady state was attained for the lower acceleration rate (a = 0.0015 h-2), and in this condition a high ethanol yield was verified (0.52 g g-1). Cell immobilization increased 23 % of the ethanol yield for the highest acceleration rate (a = 0.00667 h-2) tested. High fit of the predictive models of biomass, lactose and ethanol concentrations were obtained from the high acceleration rate, however the biological phenomenon was better described for the lower acceleration rate. Among the set of models evaluated, Monod and Levenspiel combined with Ghose and Tyagi models were found to be more appropriate for describing the bioprocess.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-09T18:38:57Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-09T18:38:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As últimas estimativas da Organização Mundial da Saúde mostram a ocorrência de 14,1 milhões de novos casos de câncer em 2012. Sendo que desses casos, 8,2 milhões virão a óbito. Os tumores paravertebrais e intracraniais, também chamados de cânceres do Sistema Nervoso Central, tem origem no cérebro, nervos cranianos e meninges. Uma nova modalidade de braquiterapia começou a ser usada nesta última década. Neste procedimento, placas poliméricas flexíveis, carregando fósforo-32, são colocadas próximas ou em contato ao tumor para o tratamento. Este tratamento apresenta vantagens em relação aos demais porque aplica uma alta taxa de dose no tumor poupando tecidos sadios. A produção destas placas ainda é pouco estudada, embora já existam resultados satisfatórios no seu uso para o tratamento dos cânceres do sistema nervoso central. Neste trabalho foram realizados estudos iniciais para a produção deste tipo de placas poliméricas para braquiterapia. Foram avaliadas as propriedades mecânicas e a capacidade de imobilização de material radioativo de duas resinas comercias, uma poliuretânica e outra epoxídica, com e sem presença de substrato de policarbonato. Os testes iniciais apontaram o uso da resina epoxídica como melhor alternativa e com o uso dela foram feitos os primeiros protótipos e testes. O uso do policarbonato como substrato não foi necessário em uma das metodologias, facilitando o procedimento, mas oferecendo uma barreira menor de segurança. Os ensaios de tração mostraram que a adição de solução ácida à resina epóxi alterou suas características mecânicas, mas houve uma pequena melhora em sua flexibilidade. Os testes de adesão evidenciaram uma melhor adesão da resina à face texturizada do policarbonato. A termogravimetria mostrou que a solução ácida adicionada a resina fica presa à estrutura mesmo com elevações de temperatura acima de 100°C. A resina epoxídica utilizada teve a capacidade de incorporar o material radioativo em forma de solução ácida e manter-se estanque após testes de esfregaço e imersão em líquido quente. De acordo com os resultados obtidos, a produção destas placas com resina epoxídica é possível e atende às normas internacionais de segurança contra vazamento de material radioativo para fontes utilizadas em braquiterapia. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Regina Buffon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T02:19:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sato_CintiaAkemi_M.pdf: 2497710 bytes, checksum: ed234ce28b62278b8777a943791d0170 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho, foram sintetizados complexos de paládio em que os ligantes fosforados estão ¿ancorados¿ em ciclofosfazenos. Estes complexos, em solução ou imobilizados em matrizes inorgânicas, foram testados nas reações de acoplamento de Suzuki (entre o ácido fenilborônico e o bromobenzeno, por exemplo), de Stille (entre o tributilvinilestanho e o bromotolueno) e de Heck (entre o estireno e o bromobenzeno). O resultado catalítico obtido com o catalisador sintetizado, em fase homogênea, na reação de Heck (TON = 3900, em 6 horas), foi muito bom, sendo superior a um catalisador análogo descrito na literatura. Na reação de Stille, o complexo, em fase homogênea, apresentou um ótimo resultado (TON = 4340, em 4 horas). Na reação de Suzuki, em fase homogênea, o TON obtido (123, em 24 horas) foi bom e comparável à literatura. Já em fase heterogênea, com o complexo encapsulado em matriz de sílica via processo solgel, os resultados obtidos, tanto na primeira reação quanto na primeira e segunda reciclagens, são superiores aos apresentados na literatura e apresentam o TON próximo ao obtido em fase homogênea, no mesmo tempo (92, 94 e 92 respectivamente), sem perda de desempenho. Estudos prospectivos para a imobilização do complexo em sílica foram realizados. O catalisador foi sintetizado com ligantes contendo grupos hidrolisáveis e ancorado em sílica. Este sistema foi testado nas reações de acoplamento de Stille e Suzuki, apresentando um bom desempenho nas duas reações (TON = 1400, em 4 horas, e 49, em 24 horas, respectivamente) sem constatação visual de lixiviação de paládio / Abstract: In this work, palladium complexes, in which phosphored ligands are ¿anchored¿ to cyclophosphazenes were synthesized. These complexes, in solution or immobilized in inorganic matrices, were tested in the Suzuki cross-coupling reaction (between phenylboronic acid and bromobenzene, for example), the Stille cross-coupling reaction (between tributylvinyltin and 3-bromotoluene) and the Heck reaction (between styrene and bromobenzene). The catalytic results obtained with the synthesized catalyst, in homogeneous phase, in the Heck reaction (TON = 3900, in 6 hours), was very good, better than those reported for a similar catalyst described in literature. In the Stille reaction, the complex, in homogeneous phase, presented an excellent result (TON = 4340, in 4 hours). In the Suzuki reaction, in homogeneous phase, the obtained TON (123, in 24 hours) was good and comparable to literature. In heterogeneous phase, with the complex encapsulated in silica matrix via the sol-gel process, the obtained results, in the first reaction as well as in the first and second recycling, are higher than those presented in literature and presented the TON close to that obtained in homogeneous phase, in the same reaction time (92, 94 and 92 respectively), without loss of performance. Prospective studies for the immobilization of the complex in silica were done. The catalyst was synthesized with ligands containing hydrolysable groups and anchored in silica. This system was tested in Stille and Suzuki cross-coupling reactions, showing a good performance in both reactions (TON = 1400, in 4 hours, and 49, in 24 hours, respectively) without visual evidence of palladium leaching / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-12T15:48:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ismail Es - 2015.pdf: 2836759 bytes, checksum: cf319655f2dc3d3d3163758c27aa8a40 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-12T15:50:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ismail Es - 2015.pdf: 2836759 bytes, checksum: cf319655f2dc3d3d3163758c27aa8a40 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T15:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ismail Es - 2015.pdf: 2836759 bytes, checksum: cf319655f2dc3d3d3163758c27aa8a40 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Production of a starch-degrading cyclodextrin glicosiltransferase (CGTase, EC 2.4.1.19) on solid-state culture and batch fermentation was evaluated by free and immobilized alkalophilic Bacillus sp on polymeric chitosan matrix. Immobilization procedure was performed by mixing bacterial cells with low molecular weight chitosan dissolved in HCl. Structure of free bacterial cell, polymeric chitosan matrix and immobilized cells were visualized by scanning electron microscopy (SEM). The images obtained from SEM showed that the procedure used for immobilization was easy, cheap and effective. Three different starch sources as substrate were used: potato, corn and cassava. Qualitative analysis of CGTase production was determined by colorless area formation on solid culture containing phenolphthalein. Enzymatic indices, which indicated the production of CGTase on solid culture, were calculated for both free and immobilized cells on different starch sources. Enzyme activity of CGTase was determined before and after each purification step: ammonium sulfate precipitation, starch adsorption and dialysis. Biomass growth and substrate consumption were analyzed by Flow cytometry and modified phenol-sulfuric acid assay, respectively. Free cells reached very high numbers (2.5 × 107 ml-1) during batch culture, besides; immobilized cells maintained initial inoculum concentration (2.5 × 105 ml-1) during enzyme production. The maximum enzyme activity achieved by free cells was 21.25 U (35 h), 14.65 U (40 h) and 19.16 U (33 h) on cassava, potato and cornstarch, respectively. During batch culture, immobilized cells produced CGTase with the enzyme activity of 24.375 U (16 h) for cassava, 24.375 U (9 h) for potato starch and 21.25 U (8.5 h) for cornstarch in a shorter cultivation time. Consequently, immobilization decreased the production time and increased enzyme activity of CGTase. / A produção e atividade enzimática da “Ciclodextrina glicosiltransferase” (CGTase, EC 2.4.1.19) em cultura sólida e fermentação por batelada por bactérias alcalifílicas livres e imobilizadas em matriz polimérica de quitosana foi avaliada. O procedimento de imobilização foi realizado através da mistura das células bacterianas com quitosana de baixa massa molecular dissolvida em HCl. A estrutura da célula bacteriana livre, a matriz polimérica de quitosana e as células imobilizadas foram visualizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As imagens obtidas por MEV mostraram que o procedimento utilizado para a imobilização foi realizado com sucesso e pode ser considerado como um procedimento simples, barato, rápido e eficaz. Foram utilizados três diferentes fontes do amido como substrato: mandioca, batata e milho. A análise qualitativa da produção da CGTase foi determinada pela formação de área amarela em cultura sólida contendo fenolftaleína. Índices enzimáticos, que indicam a produção da CGTase pelas colônias bacterianas em cultura sólida, foram calculados para ambas as células livres e imobilizadas em diferentes fontes de amido. A atividade enzimática da CGTase foi determinada antes e depois de cada passo de purificação: precipitação com sulfato de amônio, adsorção no amido e diálise. O crescimento da biomassa e consumo do substrato foram analisados por citometria de fluxo e ensaio modificado de fenol - ácido sulfúrico, respectivamente. Células livres atingiram concentrações muito elevadas (2.5 × 107 ml-1) durante a fermentação por batelada, porém as células imobilizadas continuaram com a concentração do inóculo inicial (2.5 × 105 ml-1) durante a produção da enzima. A atividade máxima da enzima obtida por células livres foi 21.25 U (35 h), 14.65 U (40 h) e 19.16 U (33 h) utilizando amido de mandioca, batata e milho, respectivamente. Durante a fermentação batelada, as células imobilizadas produziram a CGTase com a atividade enzimática de 24.375 U (16 h) para a mandioca, 24.375 U (9 h) para fécula de batata e 21.25 U (8.5 h) para o amido de milho. Consequentemente, a imobilização diminuiu o tempo de produção e aumentou a atividade da CGTase.