Orientador: Rubens Monti / Banca: Edwil Aparecida de Lucca Gattás / Banca: Adriane Maria Ferreira Milagres / Banca: Raquel de Lima Camargo Giordano / Banca: Benevides Costa Chitunda Pessela / Resumo: Neste trabalho estudou-se a possibilidade de imobilização de uma amilase produzida por cepa de Neurospora crassa (mutante exo-1), e produção de derivados ativos e estabilizados. Foram testados diferentes suportes sólidos, incluindo-se diferentes suportes de agarose e suportes epóxidos preparados com Eupergit e Sepabeads. Além da agarose 10BCL foi utilizada a agarose 4BCL para que se verificasse possíveis dificuldades difusionais do substrato desta enzima, o amido. O acompanhamento das cinéticas de imobilização com a maltose como alternativa ao amido, também colaborou em evidenciar a dificuldade de difusão do amido através de ambos os suportes glioxil-agarose. O derivado obtido com agarose 10BCL, assim como aquele produzido com uso de suporte Eupergit foram os derivados mais estáveis, capazes de manter 100% de suas atividades após 12 horas de incubação à temperatura de 60°C, quando na forma solúvel a enzima conservou apenas 12% de sua atividade inicial. Quando incubados a 70°C destacou-se o derivado de glioxil-agarose (10BCL) como mais estável, mantendo cerca de 30% de sua atividade inicial após 4 horas de incubação. Quando testada a utilização de uma agarose comercial alternativa, sem percentual de crosslink conhecido, de menor custo, sua aplicação mostrou-se promissora e os derivados produzidos além de ativos se apresentam estáveis frente à temperatura. Em conjunto, as informações contidas no presente estudo indicam que a amilase de Neurospora crassa apresenta-se promissora em comparação às amilases de mercado aqui estudadas, tanto em sua utilização na forma solúvel quanto no que se relaciona a produção de derivados estáveis. / Abstract: In this work were studied the immobilization of amylase from Neurospora crassa (Mutant Exo-1). This amylase showed easily production, purification and high capacity of immobilization on agarose and epoxy supports. It was used crosslinked agarose with two polymer concentration: 4 and 10%. The 4BCL agarose presents bigger porous diameter than 10 BCL agarose, so, in this case, possible diffusion problems of the starch across the supports could be reduced. Also, in this study, we have tested two epoxy supports for this amylase immobilization, using Eupergit and Sephabeads supports. The activies of the obtained derivatives were measured using two substrates - maltose and starch. Both glyoxyl agarose support prepared with 4BCl and 10BCL agarose present diffusion problems when the starch was used as substrate to measure the immobilization course. The 10BCL glyoxyl derivative presented the highest thermal stability when comparing the others derivatives. Among the epoxy derivatives the Eupergit one were better than the derivatives obtained using Sepabeads as support. In a confrontation between the two best derivatives, that is, the glyoxyl 10 BCL and Eupergit derivatives, both of them were stable at 60º incubation, maintaining 100% of activities for 12 hours, while the soluble amylase preserved about 12% of initial activity. These two amylase derivatives only showed differences at 70ºC incubation, when the glyoxyl 10BCL amylase derivative was more thermally stable, preserving about 30% of the initial activity after 4 hours. / Doutor

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: Eliete Luciano / Banca: Carlos Alberto da Silva / Banca: Cláudio Alexandre Gobatto / Banca: Gustavo Puggina Rogatto / Banca: Ricardo José Gomes / Resumo: O objetivo deste estudo foi analisar e quantificar a participação das interleucinas (IL-4, IL-6, IL-10 e TNF-alfa) em animais que tiveram uma pata imobilizada e eletroestimulada por 1, 2 e 3 dias consecutivos, analisando-se a repercussão da hipocinesia focal sobre o conteúdo das proteínas musculares, bem como sobre parâmetros metabólicos como glicemia, insulinemia, glicogênio muscular, ácidos graxos livres, ácido ascórbico da glândula adrenal e da enzima creatina quinase (CK). A estimulação elétrica neuromuscular (EE, F=10Hz, T=0,4ms, i=5mA, 20 minutos diariamente), foi aplicada ao membro posterior de ratos, nos músculos Gastrocnêmio e Sóleo. Assim, ratos machos Wistar foram divididos em 7 grupos: controles (C), imobilizados por 1 dia (I1), imobilizados e eletroestimulados por 1 dia (IE1), imobilizados por 2 dias (I2), imobilizados e eletroestimulados por 2 dias (IE2), imobilizados por 3 dias (I3) e imobilizados e eletroestimulados por 3 dias (IE3). A Imobilização foi realizada através de uma órtese confeccionada sob medida em resina acrílica, mantendo o membro em posição a 90º pelos respectivos períodos experimentais. Os resultados demonstraram que a imobilização monosegmentar utilizada neste estudo desencadeou precocemente a proteólise muscular, alem de provocar respostas agudas nos sistemas diretamente relacionados com o fornecimento energético. Tais reações podem ser mediadas por algumas interleucinas, sobretudo a IL-6, que apresentou expressiva variação durante os períodos experimentais. Por outro lado, a eletroestimulação neuromuscular utilizada precocemente pode atenuar algumas destas respostas, minimizando o aspecto catabólico induzido pela imobilização. Assim, os resultados deste estudo leva a sugestiva de que as ações terapêuticas ou preventivas sobre as conseqüências deletérias da imobilização sobre os sistemas orgânicos devem ser adotadas precocemente. / Abstract: The objective of the study was to evaluate and quantilfy the participation of interleukins (IL-4, IL-6, IL-10, and TNF) in rats that underwent paw immobilization and electrical stimulation for 1, 2, and 3 consecutive days, while analyzing the local hypokinesia repercussion on muscular protein content, as well as metabolic parameters of glycemia, insulineamia, muscular glycogen, free fatty acids, ascorbic acid, and createne kinase enzime (CK). The neuromuscular electrical stimulation (EE, F=10Hz, T=0,4ms, i=5mA, 20 minutes daily) was applied to the hindlimb of the animas over the soleus and gastrocnemius muscles. In this manner, albino male Wistar rats were distributed into 7 experimental groups: control (C), immobilized 1 day (I1), immobilized 1 day and electrostimulated (IE1), immobilized 2 days (I2), immobilized 2 days and electrostimulated (IE2), immobilized 3 days (I3) and immobilized 3 days and electrostimulated (IE3). The immobilization of the animals was achieved by an acrylic resin orthesis model which maintained the limb in the position of 90º during the respective experimental periods. The results demonstrated that the mono-segmental immobilization utilized during this study unchained muscular proteolysis prematurely, while also provoked acute responses in systems directly related to energy distribution. Such reactions can be measured by certain interleukins, especially the IL-6, which demonstrated an expressive variation during the experiemntal period. On the other hand, the neuromuscular electrical stimulation, when utilized prematurely, can diminish the occurance of some of these responses, minimizing the catabolic aspect induced by immobilization. Therefore, the results of this study indicate that theurapeutical or preventive actions over deleterious consequences of immobilization on organic systems should be adopted prematurely. / Doutor

Orientador: Carlos Renato Corso / Banca: Cassiana Maria Reganhan Coneglian / Banca: Sandra Mara Martins Franchetti / Resumo: Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa do potencial biossortivo e biodegradativo da levedura Saccharomyces cerevisiae na remoção de corantes têxteis de efluentes quando imobilizada em alginato de cálcio e quando em célula livre. Para isto foram preparadas soluções experimentais dos corantes Acid Blue 40 e Acid Red 151, com concentrações equivalentes a 100 μg/mL e a estas foram adicionadas esferas com a levedura imobilizada a partir de uma suspensão 10% e gotas de células livres a partir de uma suspensão 2%. Os testes comparativos de remoção dos corantes foram analisados através de espectrofotômetros Ultravioleta- Visível e Infravermelho com Transformada de Fourier, com os quais foi possível determinar a porcentagem de remoção dos corantes das soluções, os valores das Absorbâncias Relativas que revelaram se o processo predominante na descoloração foi o da biossorção e/ou biodegradação, a quantidade de biomassa em miligramas (peso seco) necessária para fazer a remoção total da cor e também determinar as alterações moleculares ocorridas nas estruturas dos corantes após os tratamentos. Os resultados mostraram que a maior porcentagem de descoloração alcançada para o Acid Blue 40 foi de 61,7% após 360 horas de tratamento com 20 esferas com a levedura imobilizada e para o Acid Red 151 foi de 81,9% após 216 horas de tratamento também com 20 esferas com o microrganismo imobilizado. Através dos valores das Absorbâncias Relativas foi possível verificar que o processo predominante na remoção da cor do Acid Blue 40 com 72 horas de tratamento com 10 e 20 esferas com Saccharomyces cerevisiae imobilizada foi o da biossorção seguido da biodegradação e para o Acid Red 151 com esse mesmo tempo de tratamento e com a mesma quantidade de biomassa imobilizada foi o da biodegradação. A quantidade de biomassa imobilizada e livre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper presents a comparative assessment of the biodegradative and biosorptive potential of the yeast Saccharomyces cerevisiae in textile dyes removal of effluents when in immobilized alginate and in free cells. Therefore, experimental solutions were prepared with concentrations of the dye Acid Blue 40 and Acid Red 151 equivalent to 100 mg/mL and those were added with beads containing the immobilized yeast from a 10% suspension and drops of free cells from a 2 % suspension. Comparative tests of dye removal were analyzed by UV-Visible spectrometers and Infrared Fourier Transform on which it was possible to determine the percentage of dye removal from the solutions, the values of Relatives Absorbances that the discoloration have been proved to predominant by biosorption and / or biodegradation, the amount of biomass in milligrams (dry weight) required for a complete color removal and also to determine the molecular changes occurring in the dye structures after the treatment. The results showed that the highest decolorization percentage achieved for Acid Blue 40 was 61.7% after 360 hours of treatment with 20 immobilized yeast beads and for the Acid Red 151 it was 81.9% after 216 hours of treatment with 20 beads also with immobilized microorganism. Through the values of Relatives Absorbances it was concluded that the predominant process in dye removal of Acid Blue 40 in 72 hours of treatment with 10 and 20 beads containing imobilized Saccharomyces cerevisiae was the biosorption followed by biodegradation and in Acid Red 151 with the same treatment time and the same amount of immobilized biomass it was the biodegradation. The amount of immobilized and free biomass to obtain total removal of Acid Blue 40 solution was 87 and 38 mg/mL, respectively, and to completely remove the Acid Red 151, the required amount of free and immobilized biomass was 64 and 2 mg/mL, respectively, which... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rubens Monti / Banca: Eleonora Cano Carmona / Banca: Maristela de Freitas Sanches Peres / Resumo: 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. / Abstract: 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. / Mestre

Orientador: José Geraldo Nery / Banca: Eleni Gomes / Banca: José Manoel Marconcini / Resumo: Os principais objetivos do presente trabalho de pesquisa são a síntese de novos catalisadores zeolíticos, a avaliação de seus usos como possíveis matrizes para imobilização enzimática, e o uso desse complexo zeólita/enzima como catalisador para produção de biodiesel. Inicialmente foram sintetizadas duas classes de zeólitas: faujasita (FAU) e gismondina (GIS), em suas formas sódicas, e estas zeólitas foram convertidas para as formas Cu2+, Ni2+ e Zn2+ por troca iônica. Na sequência foi avaliado o potencial desses materiais zeolíticos para imobilização e atividade lipolítica da enzima (Lipase de Rhizomucor miehei) na reação de hidrólise do p-nitrofenil palmitato (pNPP) a p-nitrofenol (pNP). Os estudos de imobilização foram feitos variando os parâmetros térmicos do pré-tratamento do suporte zeolítico e o meio catiônico dominante. Os resultados obtidos mostraram que dos 16 suportes avaliados para imobilização enzimática, todos se mostraram capazes de imobilizar a enzima em questão e produzir atividade catalítica, no entanto, o melhor compromisso entre imobilização e atividade enzimática foi obtido pelo complexo LIPASE/GIS/Ni2+ pré-tratada a 200ºC. Este complexo que imobilizou 11,2 ± 0,6% da quantidade de enzima da solução e obteve uma atividade de 13,278 U/mg-suporte. Para as reações de transesterificação foram usados como catalisadores as zeólitas puras (GIS/Ni2+ e GIS/Zn2+), enzimas livres (Lipases de Rhizomucor miehei) e enzimas imobilizadas sobre as zeólitas (LIPASE/GIS/Ni2+ e LIPASE/GIS/Zn2+) para a produção de biodiesel a partir do óleo vegetal (óleo de soja). Os resultados obtidos indicaram que os dois complexos produziram biodiesel, no entanto, o teor de ésteres metílicos de 56,2% produzidos pelo suporte LIPASE/GIS/Ni2+ mostrou que houve... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main goals of this research work are the syntheses of new zeolitic catalysts and their use as possible solid matrices for enzyme immobilization, and the study this complex zeolite/enzyme as a catalyst for biodiesel production. Initially, two different zeolites were synthesized: faujasite (FAU) and gismondine (GIS). The two zeolites were first prepared in their sodic forms and thereafter they were submitted to an ion exchange process in order to the replace the extra-framework Na+ by Cu2+, Ni2+ and Zn2+. The potential of these zeolitic materials for immobilization and lipolytic activity of the enzyme (Lipase from Rhizomucor miehei) was evaluated through the hydrolysis reaction from p-nitrophenyl palmitate (pNPP) to p-nitrophenol (pNP). Several immobilization studies were performed and two main parameters were singled out for this study: the thermal parameters or thermal stability of the zeolitic support and the main dominant cationic medium. The results showed that all of the 16 prepared zeolitic supports were not only able to immobilize the enzyme, but also they were able to show significant catalytic activity. However, the best compromise between immobilization and enzymatic activity was obtained with the complex LIPASE/GIS/Ni2+ pre-treated at 200°C, since it was able to immobilize 11.2 ± 0.6% of the amount of enzymes in solution and an activity of 13.278 U/mg-support. The transesterification reactions for the production of biodiesel from vegetable oils (soybean oil) were performed with the following catalysts: zeolite pure (GIS/Zn2+ and GIS/Ni2+), free enzymes (Lipases from Rhizomucor miehei) and immobilized enzymes on zeolites (LIPASE/GIS/Zn2+ and LIPASE/GIS/Ni2+). The results indicated that two zeolite/enzyme complexes were able to produce biodiesel, but the content... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Roberto da Silva / Banca: Crispin Humberto Garcia Cruz / Banca: Aneli de Melo Barbosa / Resumo: O uso de células microbianas imobilizadas para aumentar a produção de metabólitos fúngicos em processos fermentativos tem mostrado altos rendimentos. Nesse trabalho foi avaliado pela primeira vez, a imobilização de células do Botryosphaeria rhodina, um fungo ligninolitico produtor constitutivo de lacases. Três suportes foram avaliados: Fibra Acrílica Fina (FAF); Espuma de Poliuretano Expandido (EPE); Espuma de Poliuretano Fibroso (EPF). O EPF foi o melhor suporte por ter mostrado uma imobilização mais homogenia das células. Um planejamento fatorial foi desenvolvido para otimizar a produção de lacases por células livres, na presença de álcool veratrílico (AV). A análise da superfície de resposta mostrou que 18mM como a melhor concentração de AV para a produção de lacases, usando-se 3 mL de homogeinato de células como inóculo (DOλ400nm 0.4-0.6) para 25 mL de meio de cultura em frascos de 125mL, a 180 rmp, durante 126 horas a 28ºC. O perfil de crescimento do fungo, associado a produção de lacase foram comparados na presença e na ausência de AV, usando-se células livres e células imobilizadas do B. rhodina. A imobilização aumentou aproximadamente 3 vezes a produção de lacases e manteve estável o nível de produção durante 6 reciclos. A imobilização de células do B. rhodina mostrou-se útil uma vez que economizou 72horas para atingir a maior produção de lacase, quando comparada com células livres e também aumentou a tolerância do fungo a concentrações mais altas de AV (500mM) / Abstract: The use of microbial immobilized cells to increase the production of fungal metabolites in fermentation processes has showed higher yields. This work evaluated by the first time, the immobilization of Botryosphaeria rhodina cells, a ligninolytic fungus that produces laccase. Three carriers were evaluated: acrylic fine fiber (FAF), expanded polyurethane foam (EPE), and fiber polyurethane foam (EPF). The EPF was the best carrier because showed a homogeneous immobilization cells. A factorial design was developed in order to optimize the laccase production by free cells in the presence of the laccase inducer veratryl alcohol (VA). The analysis by response surface answer showed 18 mM as the best VA concentration to produce laccase using 3 mL of a cell homogenate (ODλ400nm 0.4-0.6) as inoculum, to 25 mL of culture medium in shaked flasks (125 mL) at 180 rpm, during 126 hours at 28 °C. A growth profile for laccase and fungal biomass production were compared with and without VA using free and immobilized cells of B. rhodina. The cell immobilization increased approximately 3 folds the laccase production and maintained it stable during 6 consecutive recycles. The cell immobilization of B. rhodina showed to be useful once saved 72 hours to achieve the higher laccase production when compared to the one with free cells, and also increased the fungal cell tolerance at higher VA concentrations (500 mM) / Mestre