O processo de moldagem de pós injeção é utilizado para a fabricação de peças de geometrias complexas e com alto volume de produção. Em aplicações ortodônticas e médicas, nas quais são requeridas elevadas durezas e resistências à corrosão, o aço inoxidável 17-4 PH é utilizado aplicando-se aquela técnica de conformação. A atmosfera de sinterização é responsável pelo controle das reações químicas que ocorrem durante a densificação do material e são fundamentais para a qualidade final do produto. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da atmosfera de sinterização na dureza e resistência à corrosão deste tipo de aço. A remoção dos ligantes primários foi realizada por meio de extração química utilizando-se um solvente com menor impacto ambiental, que se mostrou adequado a tal fim. A extração térmica posterior dos ligantes foi realizada pelo aquecimento nas temperaturas de 250°C e 450°C sendo, posteriormente, a temperatura elevada a 900°C, para o início da sinterização. Utilizou-se atmosferas de Nitrogênio, Vácuo e Hidrogênio, com temperaturas de sinterização de 1250°C e 1330°, com tempos de patamares de 30 e 60 minutos. Verificou-se que as densidades atingidas nas atmosferas de Hidrogênio e Vácuo são semelhantes e se adequaram às especificações requeridas pela norma, enquanto a atmosfera de Nitrogênio resultou em características inferiores. As durezas e as resistências à corrosão obtidas com o uso das atmosferas de Hidrogênio e Vácuo foram também superiores as das amostras sinterizadas em atmosfera de Nitrogênio. / The powder injection molding process is used to manufacture parts with complex shapes, with high production demand. In orthodontic and medical applications, in which high hardness and corrosion resistance are required, 17-4 PH stainless steel is used by applying this forming technique. The sintering atmosphere is responsible for controlling the chemical reactions that occur during material densification and is critical to the ultimate product quality. This research study aims at evaluating the influence of the sintering atmosphere on the hardness and corrosion resistance of this type of steel. The removal of the primary binder was carried out by chemical extraction applying a solvent with less environmental impact, which has proved to be suitable for this purpose. The subsequent binder thermal extraction was held by heating at temperatures of 250°C and 450°C and, therefore, at temperature of 900°C, to initiate sintering. Nitrogen, vacuum and hydrogen atmospheres were used with sintering temperatures at 1250°C and 1330°, with 30 and 60 minute-step time. It was verified that the densities achieved in hydrogen and vacuum atmospheres are similar and suitable by the regulations, whereas the nitrogen atmosphere resulted in lower performance. The hardness and corrosion resistance obtained with the use of hydrogen and vacuum atmospheres were also higher than those obtained for samples sintered in the nitrogen atmosphere.

Ligante asfáltico e borracha moída de pneus são materiais, na maioria das vezes, de difícil compatibilização, exigindo a adição de produtos químicos que facilitem a dispersão e a incorporação da borracha, como, por exemplo, os óleos extensores. A presente pesquisa tem por objetivo verificar a hipótese de que o resíduo de óleo de xisto, por se tratar de um óleo aromático, presta-se bem como óleo extensor de borracha, permitindo, inclusive, a adição de teores de borracha maiores que os normalmente incorporados aos ligantes asfálticos na ausência de óleos extensores. A tentativa de verificação de tais hipóteses foi efetuada por meio de uma programação laboratorial dividida em duas etapas. A primeira englobou uma investigação sobre o efeito da borracha moída e do resíduo de óleo de xisto sobre características físicas de 27 ligantes asfálticos, a fim de modelar diversas propriedades reológicas desses materiais, tendo como variáveis previsoras as porcentagens de componentes e as variáveis de processo. Na segunda etapa, foram estudados 8 ligantes asfálticos, a fim de obter dados para a validação dos modelos definidos na primeira etapa e também para a modelagem de propriedades não contempladas na primeira fase. Em ambas as fases, o planejamento dos experimentos foi efetuado empregando a técnica estatística de experimentos com misturas. A caracterização física dos ligantes asfálticos foi efetuada por meio de ensaios tradicionais (ponto de amolecimento, penetração e resiliência) e da especificação Superpave (viscosidade aparente, balanço de massa, cisalhamento dinâmico e fluência na flexão), em ligantes virgens e submetidos às práticas de envelhecimento a curto e longo prazos indicadas pela especificação Superpave (RTFOT e PAV). Ensaios de estabilidade à estocagem também foram realizados. Há evidências de que o resíduo de óleo de xisto pode ser empregado como óleo extensor em ligantes asfalto borracha, porém a seleção das concentrações adequadas dos componentes (asfalto, borracha e resíduo de óleo de xisto) depende do monitoramento de propriedades reológicas nas temperaturas de ocorrência dos principais defeitos do pavimento na região de implantação da rodovia. / Asphalt binder and crumb rubber from discarded tires are materials that, most of time, are not compatible, requiring the addition of chemical products to facilitate the dispersion and incorporation of rubber particles as, for example, the extender oils. This research aims at evaluating the hypothesis that the shale-oil residue, once it is an aromatic oil, may be used as an extender oil for asphalt-rubber binders, allowing the incorporation of crumb-rubber proportions even higher than those usually added to asphalt binders without extender oils. The effort to verify these hypotheses was made by means of a laboratorial program divided in two steps. In the first step an investigation was carried out to assess the effects of crumb rubber and shale-oil residue on physical characteristics of twenty seven asphalt binders, in order to model rheological properties of these materials, using the component proportions and the process variables as predictor variables. In the second step, eight asphalt binders were studied, to obtain data to validate the original models and to model some properties that were not monitored in the first step. In both steps, the experiment was designed using the statistical technique of experiments with mixtures. The physical characterization of the asphalt binders was performed using traditional tests (softening point, penetration and resilience) and those of Superpave specification (apparent viscosity, mass loss, dynamic shear and flexural creep), with materials in three conditions: virgin, short-term aged (RTFOT) and long-term aged (PAV). Storage stability tests were also performed. There are evidences that the shale-oil residue can be used as an extender oil in asphalt-rubber binders, but the selection of the adequate concentrations of the components (asphalt, rubber and oil) depends on the measurement of rheological properties in the temperatures at which the main pavements distresses occurs in the place the road will be constructed.

Devido à demanda dos países em desenvolvimento, a produção de cimento e as emissões de CO2 relacionadas aumenta progressivamente, colocando esta indústria sob pressão devido às preocupações com o aquecimento global. Como diminuir a produção não é uma opção sustentável do ponto de vista social, deve-se primar pela diminuição dos impactos ambientais mantendo-se o aumento da produção. Porém, as principais estratégias de redução das emissões substituição de clínquer por adições, aumento da eficiência de fornos e uso de combustíveis alternativos não são capazes de uma redução que compense o crescimento da produção, mesmo com a disseminação dos maiores esforços industriais possíveis, devido a limites tecnológicos e de disponibilidade de materiais. A captura e sequestro de carbono, por sua vez, pode vir a aumentar significativamente o custo do cimento, prejudicando justamente os países mais necessitados. Novas alternativas são necessárias. Uma delas, ainda pouco desenvolvida, é o aumento da eficiência do uso dos ligantes em materiais cimentícios, como os concretos. Esta tese tem o objetivo de explorar o potencial desta estratégia para contribuir à mitigação das emissões de CO2 da cadeia concreto/cimento. O êxito nesta tarefa tem relação direta com o uso de ferramentas de empacotamento e dispersão de partículas para permitir comportamento reológico adequado à aplicação com uso de menor teor de água na mistura. O trabalho foi dividido em três etapas: 1) levantamento de dados para criação de benchmark da tecnologia atual de concretos com relação e eficiência no uso dos ligantes através de dois indicadores de eficiência Índice de Ligantes (IL) e Índice de CO2 (IC); 2) levantamento da teoria de empacotamento e dispersão de partículas; e 3) estudo experimental demonstrando como a eficiência do uso dos ligantes pode ser aumentada através da aplicação dos conceitos da etapa 2, do controle mais preciso do comportamento reológico e do uso de finos inertes para substituir clínquer para obtenção de parâmetros reológicos. Concluiu-se que o potencial de aumento da eficiência é superior a 50%. Porém, sua implantação em escala comercial dependeria de aumento do controle tecnológico das dosagens de concreto e de profundas modificações na cadeia produtiva e na definição de agregados, fillers, cimento e ligantes. / Due to the increasing demand of developing countries, cement production and related CO2 emissions increases steadily, putting industry under pressure due to global warming constraints. As decreasing production is not a sustainable option from social point of view, environmental loads need to be decreased even maintaining the increase of production. However, current strategies for reducing emissions clinker replacement by mineral additions, increase of kiln efficiency and the use of alternative fuels are not capable of a reduction which could compensate the increasing in production, even with the dissemination of highest industrial efforts due to technological and materials availability limits. Carbon capture and storage, by the time, could increase significantly cement cost, which could harm exactly the neediest countries. New alternatives are needed. One of them, few developed yet, is increasing the efficiency of binder use on cementitious materials, such as concretes. This thesis has the aim of exploring the potential of this strategy for contributing to the mitigation of CO2 emissions of concrete/cement chain. The success in this task is directly related to the use of tools of packing and dispersion of particles for allowing an adequate rheological behavior for the application but with a lower water content in the mixture. The thesis was divided in three main steps: 1) literature research for creating a benchmark of current concrete technology in terms of binder efficiency by two efficiency indexes Binder Intensity (BI) and CO2 Intensity (CI); 2) research of particles packing and dispersion theory; and 3) experimental planning for demonstrating how the binder use efficiency can be significantly increased by the use of concepts from step 2, a more precise rheological behavior control and the use of inert fillers for replacing clinker to obtain rheological parameters. It could be concluded that the potential of efficiency increase is higher than 50%. However, the implantation in commercial scale would depend on the increase of technological control in concrete designs, and also on deep changes in the productive chain and in the definitions of aggregates, fillers, cement and binders.

The fatigue cracking process occurs by the repeated dynamic loading from the traffic of heavy vehicle. This phenomenon initiates as microcracks and develops under two circumstances: (i) after adhesive failure, when the crack occurs at the interface aggregate-mortar, and/or (ii) after cohesive failure, when the crack develops within the mortar. Based on such interpretation of the cracking phenomenon in asphalt concrete mixtures, researchers have been using the fine aggregate matrices (FAMs) to estimate the fatigue behavior of the asphalt concrete. Good agreement is observed between the properties of the FAM and asphalt concrete properties in studies related to moisture damage, fatigue cracking and permanent deformation. Regarding the fatigue resistance of the flexible pavements, it is important to investigate the effect of the use of modified binders and the binder aging on the fatigue properties of the asphalt concrete, once that the modified binder can enhance the fatigue behavior of the asphalt concrete, and the binder aging hardens the asphalt binder and turns it into a fragile material, with negative effects on the fatigue life of the asphalt concrete. Based on these evidences, this study has the objective of evaluating the effect of modified binders and aging level on the fatigue life of the FAMs, asphalt mastics and asphalt binders. The three scales are comprised of four asphalt binders (neat, AC+PPA, AC+SBS and AC+rubber) aged in short- and long-term. The fatigue properties of the three scales were evaluated by means of the viscoelastic continuum damage (VECD) concepts, once that this theory is able to predict the asphalt concrete behavior independent of loading mode (uniaxial or torsional), control mode (stress-control or strain-control), and amplitude loading applied to induce the damage. The overall results indicate that the addition of modified binder enhances the fatigue behavior and that extended aging is capable of compromise the fatigue performance. At the scales of the binder and the mastic, the AC+rubber presented the best fatigue performance, occupying the first position in the final rank order, and the AC+SBS presented the worst performance, occupying the last position. However, at the FAM scale, the FAMs prepared with the AC+SBS presented the best fatigue performance, occupying the first position in the final rank order, and the FAMs prepared with the neat binder presented the worst behavior, occupying the last position. The best correlation between the three scales regarding the short- and long-term aging was obtained between binder and mastics aged in the PAV with the FAMs aged in long-term for 30 days. / O processo de trincamento por fadiga ocorre devido ao carregamento dinâmico repetido do tráfego de veículos pesados. Este fenômeno tem o início por meio de microtrincas e se propaga por meio de duas condições: (i) após a ruptura adesiva, quando a trinca ocorre na interface entre agregado e mástique, e/ou (ii) após a ruptura coesiva, quando o processo de trincamento ocorre no mástique. Com base nesta interpretação para o trincamento por fadiga em mistura asfáltica, pesquisadores vêm usando matrizes de agregado fino (MAFs) para estimar o comportamento da mistura asfáltica completa quanto ao dano por fadiga. Boa correlação é observada entre as propriedades da MAF e da mistura asfáltica completa (MAC) em estudos relacionados ao dano por umidade, fadiga e deformação permanente. Com relação a resistência de pavimentos flexíveis, é importante avaliar o efeito do uso de ligantes asfálticos modificados e do envelhecimento do ligante nas propriedades da mistura asfáltica, uma vez que ligantes modificados podem melhorar o comportamento da mistura asfáltica quanto ao dano por fadiga, e o envelhecimento do ligante asfáltico pode enrijecer o material tornando-o mais frágil, reduzindo a vida de fadiga das misturas asfálticas. Levando em consideração as evidências apresentadas, este estudo tem por objetivo avaliar o efeito de ligantes asfálticos modificados e o nível de envelhecimento na vida de fadiga das MAFs, mástiques e ligantes asfálticos. Estas três escalas da mistura asfáltica completa foram compostas por quatro ligantes asfálticos (CAP 50/70, CAP+PPA, CAP+SBS e CAP+borracha) envelhecidos a curto e a longo prazo. As propriedades das três escalas quanto ao dano por fadiga foram avaliadas por meio dos conceitos da teoria do dano contínuo em meio viscoelástico (VECD), uma vez que esta teoria é capaz de prever o comportamento da mistura asfáltica independentemente do modo de carregamento (uniaxial ou torsional, tensão ou deformação controlada) e da amplitude do carregamento aplicado ao material para induzir o dano. De modo geral, os resultados indicaram que o uso de ligantes asfálticos modificados melhoram o comportamento das MAFs quanto ao dano por fadiga e o envelhecimento é capaz de comprometer o desempenho das MAFs quanto ao trincamento por fadiga. Na escala do ligante e do mástique asfáltico, o CAP+borracha apresentou o melhor desempenho à fadiga, ocupando o primeiro lugar no ordenamento final, e o CAP+SBS o pior desempenho, ocupando a última posição. Entretanto, na escala da MAF, as MAFs preparadas com CAP+SBS apresentaram o melhor desempenho à fadiga, ocupando o primeiro lugar no ordenamento final, e as MAFs preparadas com CAP 50/70 apresentaram o pior desempenho, ocupando o último lugar no ordenamento final. A melhor correlação entre as três escalas com relação ao envelhecimento a curto e a longo prazo, foi obtido entre os ligantes asfálticos e mástiques envelhecidos no PAV com as MAFs envelhecidas a longo prazo por 30 dias.

[pt] Na busca de novos quimioterápicos diferentes dos clássicos derivados de cisplatina, ligantes derivados aroíl-hidrazônicos e complexos de cobre(II) aparecem como compostos promissores. Esta tese relata o desenvolvimento e a síntese de uma nova combinação desses compostos a partir de oito ligantes bases de Schift aroíl-hidrazônicos inéditos e seus Cu2-complexos derivados de sais de perclorato ou acetato 1‒14. Os complexos de cobre(II) obtidos contêm em suas estruturas modelos estruturais de sítios ativos de algumas metaloenzimas. Os compostos foram amplamente caracterizados utilizando várias técnicas espectroscópicas e analíticas. As análises por difração de raios X de quatro ligantes e cinco complexos são descritas em detalhes nessa tese. A estabilidade dos compostos foi estudada em meio celular e sua atividade biológica foi analisada. Os resultados incluem um estudo da interação de dois ligantes derivados de tiofeno (H3L1) ou furano (H3L2) e seus respectivos complexos 1 e 2 (primeiro conjunto de compostos) com uma proteína e DNA do timo de vitelo (calf thymus DNA), com o objetivo de medir a afinidade de ligação à albumina sérica bovina e ao DNA usando as técnicas de absorção de UV/Visível e/ou fluorescência. Adicionalmente, foi visto através de técnicas de espalhamento de luz que a interação entre os compostos e a proteína é reversível. Uma importante contribuição do presente trabalho foi analisar a capacidade de clivagem do DNA plasmidial de dois complexos 1 e 2 usando a técnica de espalhamento de luz dinâmico. Neste trabalho são estudadas as alterações do raio hidrodinâmico do DNA plasmidial causada pelo corte nas hélices resultante da presença dos complexos. Ensaios de citotoxicidades em algumas células cancerígenas, revelaram a alta capacidade dos ligantes (H3L1 and H3L2) e dos complexos (1 e 2) de induzir a morte celular. Ademais, as muitas propriedades biológicas, incluindo a atividade anticancerígena do fragmento isoxazol, motivaram sua inclusão na estrutura dos ligantes H3L3 and H2L4 e complexos 3‒6 (segundo conjunto de compostos). A combinação dessas estruturas pode vir a ser promissora na procura de novos medicamentos contra o câncer. A interação dos derivados dos ligantes isoxazol-aroíl-hidrazônicos com o DNA foi diretamente estudada por espectroscopia na absorbância e fluorescência, usando as propriedades luminescentes apresentadas pelos ligantes. No caso dos complexos, o ensaio de deslocamento de brometo de etídio revelou uma afinidade importante através da intercalação nos ácidos nucleicos da sequência do DNA. Adicionalmente, este trabalho conseguiu demostrar que ligantes e complexos contendo um braço fenólico no lugar de um braço piridínico melhoram a citotoxicidade in vitro em células de câncer de mama epitelial humano, alcançando a faixa nanomolar. A capacidade de metalação e transmetalação dos ligantes binucleares H3L3 e H2L4 e seus complexos de cobre 3‒6 com Fe(II), Fe(III) e Zn(II) provenientes do meio biológico foi verificada como uma estratégia adicional para induzir a morte de células cancerígenas. Além disso, para estudar a interação dos compostos com o sistema biológico e/ou para demostrar a permeabilidade celular dos compostos, os ligantes (H3L5‒H3L7) e complexos (7‒12) foram funcionalizados com fluoróforos potentes como pireno (H3L5) (conjunto três de compostos), benzopiranotiofeno (H3L6) ou borodipirrometeno (H3L7) (conjunto quatro de compostos) associados aos fragmentos hidrazônicos. Estudos de microscopia de fluorescência do ligando H3L7 comprovaram sua presença dentro de células de câncer. Também, análises de co-localização para organelas mostraram a afinidade dos ligantes com a mitocôndria. Finalmente, motivada pelas propriedades biológicas da molécula isoniaziada e seu uso em tratamentos de quimioterapia, esta tese mostra de forma general a síntese, caracterização e citotoxicidade de um novo ligante isoniazídico (H2L8) e seus complexos de perclorato ou acetato de cobre(II) 13 e 14 (conjunto cinco de compostos) visando realizar um pedido de patente. / [en] On the search of new chemotherapeutic agents differing from the classic cisplatin family drugs, aroylhydrazonic derivatives and their copper(II) complexes appear as promising compounds. This thesis reports on the design and syntheses of a novel combination of them through eight new aroylhydrazones and their fourteen perchlorate and/or acetate Cu2-complexes 1‒14. The obtained bioinspired copper(II) complexes constitute structural models for the active sites of some type 3 copper enzymes. The compounds were fully characterized using various spectroscopic and analytical techniques. X-ray diffraction structures for four ligands and five complexes are described in detail. Compounds stability was studied in cellular medium and their biological activity was examined. The results include a large study on the interaction of two thiophene (H3L1) or furan (H3L2) ligand derivatives and their respective μ-hydroxo dicopper complexes 1 and 2 (first set of compounds) respectively, with bovine serum albumin protein and calf thymus DNA using different spectroscopic techniques, which include the binding affinity to BSA and DNA using UV/Visible and/or fluorescence techniques. Additionally, scattering techniques revealed that the interaction between the compounds and BSA induces reversible aggregation of the biomolecules. As an important contribution of the present work, the plasmid DNA cleavage ability of the complexes 1 and 2 was studied by Dynamic Light Scattering. The changes of hydrodynamic radius values of pBR322 plasmid DNA are correlated to the nick induced by the complexes in the helices. Cytotoxic assays on some cancer cells revealed the high ability of H3L1 and H3L2, and complexes 1 and 2 to induce cell death. On the other hand, the many biological properties, including anticancer activity, of the isoxazole molecule, motivated the inclusion of this moiety in two ligands H3L3 and H2L4 and four complexes 3‒6 (second set of compounds). Interaction of these isoxazole-aroylhydrazonic ligand derivatives with DNA was directly studied by absorbance and fluorescence spectroscopy, as a result of the fluorescence properties displayed by the ligands. In the case of the isoxazole-aroylhydrazonic complexes-DNA interaction, the ethidium bromide displacement assay revealed significant affinity by intercalation binding mode of the nucleic acid in the DNA sequence. Additionally, this work successfully demonstrated that ligands and complexes containing a phenol pendant arm instead of a pyridine one improve the in vitro cytotoxicity on human epithelial breast cancer cells, attaining nanomolar range. Metal chelation and transmetallation ability of binucleating ligands H3L3 and H2L4 and their copper complexes 3‒6 with Fe(II), Fe(III) and Zn(II) from the biological medium was verified as an additional cell death induction anticancer strategy. Moreover, to study the interaction of the compounds with the biological system and to demonstrate their cell permeability, ligands (H3L5‒H3L7) and complexes (7‒12) were functionalized in their hydrazone moieties with potent fluorophores, such pyrene (H3L5) (set three of compounds), benzopyranothiophene (H3L6), or boron-dipyrromethene (H3L7) derivatives (set four of compounds). Fluorescence microscopy studies proved the presence of ligand H3L7 inside cancer cells, proving its ability to pass through the cell membrane. Besides, co-localization analysis for organelles showed the affinity of this ligand for the mitochondria. Finally, motived by the wide spectrum of biological properties of the isoniazid molecule and its use in chemotherapy, this thesis reports the syntheses, characterization and cytotoxicity studies on cancer cells of a new isonicotinoyl hydrazone ligand (H2L8) and its perchlorate or acetate copper(II) complexes 13 and 14 (set five of compounds), which are involved in a patent request.

Introdução: Apesar dos avanços nas técnicas de diagnóstico e tratamento, o câncer de próstata avançado ainda é uma condição letal. Terapêuticas mais eficazes são necessárias para reduzir as taxas de morbi-mortalidade associadas à doença. A Proteína-78 regulada pela glicose (GRP78), uma proteína de choque térmico envolvida na apresentação de antígenos, foi recentemente descrita como sendo um possível marcador molecular para o câncer de próstata. Ainda mais, a resposta imune a essa proteína mostrou correlação com o desenvolvimento de doença hormônio-independente e com pior sobrevida para a doença. Objetivos: Neste estudo, avaliou-se a hipótese de que a GRP78 poderia ser usada como marcador molecular em câncer de próstata no desenvolvimento de um sistema de receptor-ligante, através do uso da tecnologia de apresentação de fagos. Casuística e métodos: Inicialmente, foram clonados dois peptídeos que apresentam afinidade à proteína regulada pela GRP78 (os peptídeos WIFPWIQL e WDLAWMFRLPVG) no vetor fUSE5, criando-se fagos com capacidade teórica de ligação à mesma proteína. Posteriormente foi testada a capacidade de ligação desses fagos à GRP78 na membrana de células prostáticas malignas em solução, em xeno-tumores in vivo e em metástases ósseas de câncer de próstata humano. Resultados: Demonstrou-se que ambos os fagos se ligam especificamente à GRP78 in vitro, em comparação à proteínas com seqüência semelhante (proteínas de choque térmico 70 e 90) e não semelhante (albumina sérica bovina). Em seguida, mostrou-se que esses fagos se ligam com afinidade pelo menos 30 vezes maior à células de câncer de próstata que o fago controle, e que os fagos são internalizados por essas células. Posteriormente, mostrou-se que os fagos rastrearam xeno-tumores prostáticos quando injetados in vivo num modelo animal de câncer de próstata. Finalmente, mostrou-se que os fagos ligam-se especificamente à GRP78 expressa em metástases ósseas de adenocarcinoma prostático humano. Conclusões: Os fagos criados apresentam capacidade de ligação específica à GRP78 in vitro, em células em suspensão e in vivo. A estratégia e o sistema de receptor-ligante definidos no presente estudo podem ter implicacões relevantes no desenvolvimento de terapias dirigidas para o tratamento do câncer de próstata. / Introduction: Despite the advances in diagnosis and treatment, advanced prostate cancer remains a lethal condition. Improved methods of therapy are needed to reduce the morbidity and mortality rates associated with this disease. The Glucose-regulated protein-78 (GRP78), a stress-responsive heat-shock protein involved in antigen presentation, was recently described as a possible molecular marker for prostate cancer. Moreover, immune response against this protein was shown to have correlation with the development of androgen-independent prostate cancer and shorter overall survival. Objectives: We hipothesized that GRP78 could be used as a molecular marker for prostate cancer in the development of a receptor-ligand system, by using phage display technology. Patients and methods: We initially cloned two GRP78-targeting peptides (WIFPWIQL and WDLAWMFRLPVG) into a fUSE5-based phage. We then tested binding capacity of the phage to GRP78 in vitro, to GRP78 expressed in intact prostate cancer cell membranes, to a prostate cancer xenograft and to human bone metastases. Results: We showed that both phage created bound specifically to GRP78 in vitro, in comparison to related (Heat-shock proteins 70 and 90) and unrelated control proteins (bovine serum albumin). Next, we showed that these phage bound at least 30 times more to prostate cancer cells than the control phage, and were also internalized into these cells. Both GRP78-binding phage showed a strong homing in vivo to a human prostate cancer xenograft in a mouse model. Finally, we showed that both phage bound specifically to GRP78 expressed in human prostate cancer bone metastases. Conclusions: Both phage are capable of binding specifically to GRP78 in vitro, in the context of intact prostate cancer cells and in vivo. The strategy and the ligand-receptor system we have defined in this study may have relevant implications in the development of targeted therapies for the treatment of prostate cancer.

Introdução: Apesar dos avanços nas técnicas de diagnóstico e tratamento, o câncer de próstata avançado ainda é uma condição letal. Terapêuticas mais eficazes são necessárias para reduzir as taxas de morbi-mortalidade associadas à doença. A Proteína-78 regulada pela glicose (GRP78), uma proteína de choque térmico envolvida na apresentação de antígenos, foi recentemente descrita como sendo um possível marcador molecular para o câncer de próstata. Ainda mais, a resposta imune a essa proteína mostrou correlação com o desenvolvimento de doença hormônio-independente e com pior sobrevida para a doença. Objetivos: Neste estudo, avaliou-se a hipótese de que a GRP78 poderia ser usada como marcador molecular em câncer de próstata no desenvolvimento de um sistema de receptor-ligante, através do uso da tecnologia de apresentação de fagos. Casuística e métodos: Inicialmente, foram clonados dois peptídeos que apresentam afinidade à proteína regulada pela GRP78 (os peptídeos WIFPWIQL e WDLAWMFRLPVG) no vetor fUSE5, criando-se fagos com capacidade teórica de ligação à mesma proteína. Posteriormente foi testada a capacidade de ligação desses fagos à GRP78 na membrana de células prostáticas malignas em solução, em xeno-tumores in vivo e em metástases ósseas de câncer de próstata humano. Resultados: Demonstrou-se que ambos os fagos se ligam especificamente à GRP78 in vitro, em comparação à proteínas com seqüência semelhante (proteínas de choque térmico 70 e 90) e não semelhante (albumina sérica bovina). Em seguida, mostrou-se que esses fagos se ligam com afinidade pelo menos 30 vezes maior à células de câncer de próstata que o fago controle, e que os fagos são internalizados por essas células. Posteriormente, mostrou-se que os fagos rastrearam xeno-tumores prostáticos quando injetados in vivo num modelo animal de câncer de próstata. Finalmente, mostrou-se que os fagos ligam-se especificamente à GRP78 expressa em metástases ósseas de adenocarcinoma prostático humano. Conclusões: Os fagos criados apresentam capacidade de ligação específica à GRP78 in vitro, em células em suspensão e in vivo. A estratégia e o sistema de receptor-ligante definidos no presente estudo podem ter implicacões relevantes no desenvolvimento de terapias dirigidas para o tratamento do câncer de próstata. / Introduction: Despite the advances in diagnosis and treatment, advanced prostate cancer remains a lethal condition. Improved methods of therapy are needed to reduce the morbidity and mortality rates associated with this disease. The Glucose-regulated protein-78 (GRP78), a stress-responsive heat-shock protein involved in antigen presentation, was recently described as a possible molecular marker for prostate cancer. Moreover, immune response against this protein was shown to have correlation with the development of androgen-independent prostate cancer and shorter overall survival. Objectives: We hipothesized that GRP78 could be used as a molecular marker for prostate cancer in the development of a receptor-ligand system, by using phage display technology. Patients and methods: We initially cloned two GRP78-targeting peptides (WIFPWIQL and WDLAWMFRLPVG) into a fUSE5-based phage. We then tested binding capacity of the phage to GRP78 in vitro, to GRP78 expressed in intact prostate cancer cell membranes, to a prostate cancer xenograft and to human bone metastases. Results: We showed that both phage created bound specifically to GRP78 in vitro, in comparison to related (Heat-shock proteins 70 and 90) and unrelated control proteins (bovine serum albumin). Next, we showed that these phage bound at least 30 times more to prostate cancer cells than the control phage, and were also internalized into these cells. Both GRP78-binding phage showed a strong homing in vivo to a human prostate cancer xenograft in a mouse model. Finally, we showed that both phage bound specifically to GRP78 expressed in human prostate cancer bone metastases. Conclusions: Both phage are capable of binding specifically to GRP78 in vitro, in the context of intact prostate cancer cells and in vivo. The strategy and the ligand-receptor system we have defined in this study may have relevant implications in the development of targeted therapies for the treatment of prostate cancer.