Orientador : Anibal Eugenio Vercesi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-15T11:27:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_IoneSalgado_D.pdf: 3252459 bytes, checksum: 4d405ba9de2a48bb0a70e0f913975223 (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: Mitocôndrias acop1adas isoladas de folhas brancas de repolho (Brassica oleracea L. varo capitata) apresentaram-se incapazes e captar 'Ca POT. 2+¿ quando energizadas por respiração, em contraste com mitocôndrias isoladas de coleoptiles ou raízes de milho (Zea mays L.) que apresentaram a habilidade de captar 'Ca POT. 2+¿ do meio, embora com uma atividade muito menor do que mitocôndrias de fígado de rato. A curva de velocidade inicial de captação de 'Ca POT. 2+¿ ou ejeção de H+ por mitocôndria de coleoptiles de milho em função da concentração de 'Ca POT. 2+¿ mostrou ser sigmoidal e sugeriu uma estequiometria de 2H+/'Ca POT. 2+¿ como ocorrem em mitocôndrias animais. Na presença de baixas concentrações de 'Ca POT. 2+¿ livre no meio de incubação as mitocôndrias de coleoptiles ou raízes de milho foram capazes de captar o íon atingindo uma concentração de ¿steady state" na faixa de 2 'mu¿M e de manter este equilíbrio por vários minutos. Perturbação deste equilíbrio pela adição de 'Ca POT. 2+¿ ou EGTA foi seguida pela captação ou liberação de 'Ca POT. 2+¿, respectivamente, até que o equilíbrio fosse novamente atingido com a concentração livre de 'Ca POT. 2+¿ extramitocondria1 original. A concentração de 'Ca POT. 2+¿ extramitocondrial na qual o "steady state" era atingido mostrou ser dependente do conteúdo de 'Ca POT. 2+¿ intramitocondrial e da presença de 'Mg POT. 2+¿ no meio de reação. Os resultados indicam que mitocôndrias de coleoptiles ou raízes de milho, assim como mitocôndrias animais, têm a habilidade de tamponar o 'Ca POT. 2+¿ externo e talvez estejam envolvidas na manutenção a homeostase do 'Ca POT. 2+¿ na célula / Abstract: Coupled mitochondria isolated from the white leaves of cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata) were inactivein respiration-coupled 'Ca POT. 2+¿ accumulation, in contrast to mitochondria isolated from etiolated corn (Zea mays L.) which showed the ability to take up 'Ca POT. 2+¿ from the medium, although with a much lower activity than liver mitochondria. Abstract: The rate of 'Ca POT. 2+¿ uptake or H+ ejection by corn mitochondria plotted versus 'Ca POT. 2+¿ concetration showed a sigmoidal curve and the H+/'Ca POT. 2+¿ ratio was very close to 2.0 as occurs in animal mitochondria. The addition of corn coleoptile or root mitochondria to a medium containing a low free 'Ca POT. 2+¿ concentration resulted in 'Ca POT. 2+¿ uptake with a decrease in free 'Ca POT. 2+¿ concentration until a steady state of about 2.0 'mu¿M was reached and maintained constant for several minutes. Perturbation of this steady state by the addition of 'Ca POT. 2+¿ or EGTA was followed by 'Ca POT. 2+¿ uptake or release, respectively, until the steady state was attained at the original extramitochondrial free 'Ca POT. 2+¿ concentratlon. The steay state free 'Ca POT. 2+¿ concentration was dependent of the intramitochondrial 'Ca POT. 2+¿ content and external 'Mg POT. 2+¿.These results indicate that corn but not cabbage mitochondria, as some animal mitochondria, have the ability to buffer external 'Ca POT. 2+¿ and may be involved in the maintenance of 'Ca POT. 2+¿ homeostasis in the cell / Doutorado / Doutor em Ciências Biológicas

Tese (doutorado) - Universidade de Campinas, Faculdade de Filosofia, Ciencias e Letras de Rio Claro / Made available in DSpace on 2018-07-18T02:15:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piccolo_AntoniaLeliaGuadagnuci_D.pdf: 3849553 bytes, checksum: 5451375580cce8929308fe511845cec2 (MD5) Previous issue date: 1968 / Resumo: No presente trabalho estudou-se o efeito dos íons antagônicos K+ e Ca++ , do quelador EDTA e da auxina IAA, sobre a permeabilidade para a água das membranas citoplasmáticas. Foi escolhido como material uma espécie de alga da família das Characeas: Nitella cernua Braun. Por possuir células-gigantes, a Nitella se torna o objeto para demonstrar com facilidade, o efeito dos íons sobre a permeabilidade do plasmalema, Estudou-se o efeito dessas substâncias sobre a permeabilidade, através de dois métodos: transpiração de células isoladas e medição direta da saída de líquido de células tratadas. A. Efeito, sobre a membrana inerte. 1. O efeito do EDTA sobre a resistência mecânica da membrana externa da célula. Durante os estudos preliminares do efeito do EDTA sobre a permeabilidade do plasmalema, deparou-se com um fenômeno que inutilizou muitas experiências: quando o tempo de tratamento com EDTA é superior a 15 minutos, as células explodem; ocorre plasmoptise. A membrana celulósica arrebenta, rasgando-se em toda a sua circunferência ou se formam furos que não se repara, macroscopicamente. A plasmoptise ocorre devido a transformação do pectato de cálcio insolúvel em sal solúvel, potássico ou sódico do ácido galacturônico das pectinas, provocado pelo efeito quelador do EDTA. B. Efeito sobre as membranas citoplasmáticas. 1. Transpiração de células isoladas. Na transpiração verificou-se que o K+ aumenta a perda de água por transpiração das células, enquanto o C++ diminui. Esse fato e atribuido a hidratação dos componentes do plasmalema pelo K+, aumentando a permeabilidade; e a desidratação C++, pelo efeito de "pinças", diminuindo a permeabilidade. O EDTA age também sobre a membrana citoplasmática, quelando o C++ e tornando-a mais permeável. Nas experiências de transpiração, o resultado obtido foi o seguinte: célula inteira tratada com EDTA, apresentou maior transpiração do que o controle. Estudou-se o efeito do IAA sobre a transpiração células isoladas; observou-se um aumento inicial da permeabilida das células tratadas durante l0 minutos com IAA. O tempo de exposição tem um certo efeito: exposição menor do que 6 minutos, diminui a permeabilidade em relação ao controle exposição - maior do que 6 minutos ( até 16 minutos), aumentou a pemeabilidade. 2. Medição direta da saída ou entrada de água. Admitiu-se que o tratamento unilateral da célula de Nitella com EDTA podia causar a saída de líquido nessa área. Verificou-se que células tratadas unilateralmente com EDTA, eliminaram líquido pela região tratada: o volume de líquido eliminado pode atingir cerca de 40% do volume total da célula e contém K+; a célula continua túrgida durante este processo, pois a parte não tratada absorve água; trata-se de um processo regular de excitação, ficando a parte tratada, negativa; mediu-se diferenças de potencial entre 60 a 70 mv; o efeito é revertido por Ca++. Sabendo pela bibliografia que as auxinas produzem mudanças na absorção de vários materiais pelas células vegetais, estudou-se o efeito do IAA sobre o plasmalema, tratando a célula apenas unilateralmente, com uma solução de IAA. Os resultados obtidos demonstram que a auxina aumenta a permeabilidade da membrana para a água e íons, provocando a saída de água da célula; esse efeito é dependente do tempo e concentração; tratamento posterior com Ca++, reverte o efeito / Abstract: Not informed / Doutorado / Doutor em Ciências

Orientador : Lucia Pereira da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-18T12:24:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Macedo_DeniseVazde_D.pdf: 4866200 bytes, checksum: 168aa5c20312bef638bfa207ebc599b4 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Neste trabalho, apresentamos evidências experimentais suficientes para propor o envolvimento direto do carreador ADP/ATP no processo de abertura do poro dependente de Ca2+, responsável pelo fenômeno de transição de permeabilidade da membrana mitocondrial interna. Comparando a proteção conferida pelo ADP ¿ substrato do carreador ADP/ATP, ditiotreitol ¿ redutor de grupamentos sulfidrila e butil hidroxitolueno - sequestrador de radicais livres, mostramos que o ADP sempre foi o mais efetivo contra o dano mitocondrial, quando presente no meio de reação desde o inicio. Esta proteção conferida pelo ADP parece ser contra os efeitos específicos do Ca2+ sobre a membrana, independente do agente liberador utilizado ser um oxidante ou fosfato inorgânico. Esses resultados descartaram a possibilidade de um ataque de radicais de oxigênio aos lipídeos ou proteínas da membrana como o evento primário que dispara a permeabilização mitocondrial. Quando pré-incubamos mitocôndrias desenergizadas com Ca2+, mostramos uma diminuição no conteúdo de translocases ativas na membrana, sensível à presença de ciclosporina A. Estes dados indicaram um envolvimento direto do carreador ADP/ATP na abertura do poro dependente de Ca2+. Nossos resultados descartaram também a oxidação de grupos tiólicos desta proteína como a responsável por sua inativação. Nos experimentos com partículas sub-mitocondriais, demonstramos pela primeira vez a abertura do poro dependente de Ca2+, sensível à ciclosporina A também na membrana invertida das partículas, o que descarta definitivamente a interação da ciclofilina com o carreador ADP/ATP como o mecanismo responsável pela abertura do poro dependente de Ca2+. Esses experimentos também forneceram evidências da existência de dois sítios de ligação para Ca2+ na membrana, com efeitos opostos sobre sua abertura. Os resultados apresentados neste trabalho, no seu conjunto, nos permitiram apresentar a nossa hipótese para o mecanismo molecular de abertura do poro dependente de Ca2+, modulado pelo carreador ADP/ATP. Sugerimos que a ligação do Ca2+ ao carreador, quando este está no estado conformacional "c" induz a dissociação da estrutura dimérica funcional desta proteína, transformando gradativamente o próprio carreador ADP/ATP no poro dependente de Ca2+. Palavras Chave: transição de permeabilidade, poro dependente de Ca2+, carreador ADP/ATP, ciclosporina A, permeabilização da membrana mitocondrial interna / Abstract: In this work we presented sufficient experimental evidences to propose the direct involvement of the ADP/ATP carrier in the permeabilization processes of the inner mitochondrial membrane. Comparing the protection conferred by ADP - a subtrate of the ADP/ATP carrier, dithiothreitol - a disulfide reductant and butylhydroperoxide - a radical scavenger, it was found that ADP was always the most effective against the mitochondrial damage, when present in the incubation medium from the beginning. Our results also indicate that the protection of ADP is against the specific Ca2+ effect in the membrane, independently an pyridine nucleotide oxidant t-butylhydroperoxide or inorganic phosphate were used and discard the possibility of an attack of oxygen radicals on lipids or proteins of the mitochondrial membrane as the primary event that triggers the permeability transition of the inner mitochondrial membrane. Experiments where deenergized mitochondria were preincubated with Ca2+ showed a decrease on the content of active ADP/ATP carrier, indicating a direct involvement of this protein in the formation of an unspecific Ca2+ dependent pore. They also discard the -SH oxidation as a cause of the carrier inactivation. Our experiments with submitochondrial particles provide good evidence for then existence of two binding sites for Ca2+ in the mitochondrial membrane. These resulte also discard cyclophilin as mediator of the pore opening. Key Words: permeability transition, pore Ca2+-dependent, ADP/ATP carrier, cyclosporin A, mitochondrial inner membrane / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Ciências

En esta Tesis se presentan resultados vinculados al modelado, diseño, optimización operativa y síntesis de plantas basadas en nuevas tecnologías de membranas para la extracción y concentración de compuestos altamente contaminantes pre-sentes en efluentes acuosos. Se centra el análisis en el trata-miento de efluentes conteniendo cromo hexavalente, metal caracterizado por su elevada toxicidad. En primer lugar se estudia la extracción líquida no dispersiva asistida con mem-branas (NDSX). En ésta se extrae el contaminante del efluen-te usando un reactivo disuelto en una fase orgánica, separa-das ambas fases por una membrana. A su vez el contaminante se reextrae desde la fase orgánica para ser concentrado en otra fase acuosa, estando ambas separadas por otra membra-na. El modelo para la operación en continuo y en semicontinuo está constituido por ecuaciones diferenciales y algebraicas. Se optimiza la operación de una planta piloto maximizando el caudal de efluente procesado, imponiendo restricciones a la concentración del efluente tratado y la del producto concen-trado para reuso industrial. Se analizan los valores obtenidos de las variables de optimización en los respectivos puntos óptimos. Se comparan las performances de los modos operati-vos mencionados y se analizan el efecto que las distintas concentraciones del efluente tienen sobre la solución óptima. Se diseña una planta a escala industrial, minimizando el área total de membrana requerida para tratar una determinada can-tidad de efluente. Se analiza la performance de distintas confi-guraciones y se estudia la sensitividad con respecto a varia-ciones en los caudales de las fases. Se plantea también un problema de síntesis de la planta escala industrial, evaluando los costos anualizados totales. Previa discretización de las ecuaciones diferenciales usando colocación ortogonal, se re-suelve un problema MINLP, cuyas soluciones son analizadas. Por ultimo se estudia el proceso de pertracción, una tecnolo-gía donde se emplean membranas para separar el efluente de las demás fases, a la vez que la fase de reextracción está emulsionada dentro de la fase orgánica. Se propone un mode-lo para este proceso, estimándose los parámetros asociados a las constantes de equilibrio químico y coeficientes de transfe-rencia de masa utilizando información de experimental obte-nida a escala laboratorio. Se optimiza luego la operación de una planta a escala piloto de pertracción, maximizando la can-tidad de contaminante tratado en la misma, proponiendo un esquema en cascada para lograr las concentraciones requeri-das en el efluente tratado y en el producto concentrado con el metal para reuso. Finalmente se comparan las performances de los procesos pertracción y NDSX. / In this Thesis the methodology and main results related to modelling, design, operating conditions and synthesis of plants based on new membrane technologies for the extraction and stripping of highly pollutant chemicals are presented. The analysis is applied to the treatment of effluents containing hexavalent chromium, a metal characterised by its high toxi-city. Nondispersive solvent extraction assisted with membra-nes (NDSX) is studied in the first place. In that process, the pollutant is removed from the effluent using a reactive dissol-ved in an organic phase, being both separated by a membra-ne. At the same time, the pollutant is reextracted from the organic phase to be concentrated in other aqueous phase, being both separated by a membrane. The model for the conti-nuous and semicontinuous operation includes differential and algebraical equations. The pilot plant operation is optimised maximising the effluent treated flowrate, imposing constraints to the effluent maximum concentration for disposal and to the concentrated product for industrial reuse. The optimal solu-tions for the countercurrent and cocurrent operations are analysed for different Cr(VI) effluent compositions. An indus-trial-scale plant is designed, minimising the total membrane area required for the treatment of a given effluent flowrate. The performances of countercurrent and cocurrent operation are analysed, and the sensitivity with respect to the varia-tions on the phases flowrates is studied. The synthesis of an industrial-scale plant, evaluating the total annualised costs. Previous discretisation of the differential equations using orthogonal collocation, a MINLP problem is solved, and the solutions are reported. Then, the pertraction process is stu-died. That technology uses membrane modules to separate the effluent from the other phases, while the stripping phase is emulsioned in the organic phase. A model for that process is proposed, estimating the parameters related to the chemi-cal equilibrium constants and mass transfer coefficients by using experimental data obtained at laboratory. The operating of a pertraction pilot plant is optimised, maximising the amount of pollutant treated, after proposing a configuration in cascade to achieve the required concentration levels in the treated effluent and the concentrated product for reuse. Fi-nally, the performances of pertraction and NDSX are compa-red.

A integração da tecnologia de separação por membrana em processos convencionais de lodos ativados representa uma inovação importante na evolução da tecnologia de tratamento biológico de efluentes. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de um biorreator com membranas submersas, provido de um sistema de retrolavagem das membranas, utilizado para o tratamento contínuo de um efluente sintético. As membranas utilizadas foram do tipo fibras ocas e fabricadas do material poli(éter-imida). Foram testadas diferentes condições de aeração e freqüências de retrolavagens. Em todas as condições testadas foi observado o decréscimo contínuo e acentuado do fluxo permeado com o decorrer do tempo, com fluxos permeados finais aproximados de 10 L.m-2.h-1, e o sistema de biorreator com membranas aparenta não responder de forma adequada aos métodos de controle do fouling. Os experimentos mais longos, 80 horas de duração, apresentaram um decréscimo de 50% do fluxo permeado inicial nas melhores condições experimentais testadas, não sendo observado um estado estacionário para o fluxo permeado. Foi verificado que as características do efluente sintético (a base de soro de leite) têm influência na formação do fouling, já que mesmo na ausência de lodo ativado foi observada a redução do fluxo permeado de forma semelhante aos demais experimentos. Entretanto, após a substituição do efluente sintético por outro mais simples (a base de glicose e peptona) continuou sendo observado fouling intenso. Os dados experimentais foram ajustados aos modelos de Hermia e foi constatado que o mecanismo de formação de fouling segue os modelos de bloqueio completo e intermediário para a etapa inicial de permeação e o modelo de formação de camada de torta para a etapa final. Também foi realizado um estudo, em paralelo, sobre a adsorção de EPS nas membranas de poli(éter-imida). Foi verificado que a membrana de poli(éter-imida) sofre grande adsorção de EPS, mostrando elevada redução de permeabilidade. Foi proposto um modelo de redução de permeabilidade devido à adsorção de EPS que se revelou eficiente para a análise dos dados experimentais, mesmo quando utilizado na análise de dados de outros autores. / The integration of the membrane separation technology in conventional processes of activated sludge represents an important innovation in the technology evolution of biological wastewater treatment. This work evaluated the performance of a submerged membrane bioreactor, provided with a membrane backwashing system, used for the continuous treatment of a synthetic wastewater. The hollow fiber membranes were manufactured by polyetherimide material. Different aeration and backwashing cycles conditions were tested. The membrane bioreactor system seems not to answer satisfactorily to the strategies to limiting fouling. The continued and accented decrease of the permeate flux over time were observed for all the conditions tested, with final permeate fluxes approached of 10 L.m-2.h-1. The longer experiments, 80 hours of duration, presented a decrease of 50% of the initial permeate flux in the best tested experimental conditions, not being observed a steady-state permeate flux. It was verified that the synthetic effluent (whey based) has some influence in the fouling formation, since even in the absence of activated sludge it was observed a permeate flux reduction similar to that observed on the others experiments. However, intense fouling still was observed after changing the synthetic effluent for another more simple (glucose and peptone based). The experimental data were adjusted to the Hermia model. Fouling mechanism follows the complete and intermediate blocking models at the beginning of the permeation stage and the cake formation model for the later stage. A parallel study of the EPS adsorption in polyetherimide membranes was also carried out. Polyetherimide membrane presented great EPS adsorption with high permeability reduction. An EPS adsorption model was proposed and it showed efficient for experimental data analysis, even when other authors data were analyzed.

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-07Bitstream added on 2015-01-26T13:30:22Z : No. of bitstreams: 1 000797249_20150903.pdf: 551884 bytes, checksum: 6f249a087df5eb16de47f2472dd301e1 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-09-03T13:12:49Z: 000797249_20150903.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-03T13:13:21Z : No. of bitstreams: 1 000797249.pdf: 3130829 bytes, checksum: b6ad1f9fa1251f1ff059a82f758f9992 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH) oxidases são complexos multienzimáticos associados à membrana celular cuja principal função é catalisar a redução de oxigênio molecular a ânion superóxido (O2 •-). Em leucócitos, este é o mecanismo primário pelo qual estas células produzem espécies reativas de oxigênio (EROs), as quais estão envolvidas tanto nos mecanismos de defesa imune inato, quanto em processos oxidativos deletérios característicos de muitas patologias de cunho crônico inflamatório. Neste trabalho apresentamos os resultados obtidos e proposta de mecanismo de inibição do complexo NADPH oxidase por um conjunto de ésteres alquílicos sintéticos derivados do ácido protocatecúico, sendo este último um ácido fenólico presente em diversas plantas e com destacada capacidade antiradicalar. Nossa hipótese foi de que o aumento da hidrofobicidade provocado pela esterificação do ácido protocatecúico poderia facilitar o seu acesso à membrana celular e assim alterar seus efeitos biológicos. Esta hipótese se confirmou, pois muito mais do que melhorar a sua capacidade anti-radicalar (modelos in vitro), a esterificação provocou uma melhora significativa na capacidade de inibição do complexo NADPH oxidase em leucócitos (modelos ex vivo). Este efeito se propagou às EROs decorrentes de ânion superóxido e produzidas por leucócitos como peróxido de hidrogênio e ácido hipocloroso, sem entretanto alterar a sua capacidade fagocítica. Cabe frisar que não se trata de ação supressora sobre estas EROs, mas sim efetiva inibição de sua formação, o que foi demonstrado pelos diversos controles empregados. A esterificação do ácido protocatecúico também causou efetiva melhora na capacidade deste como inibidor das citocinas TNF-a e IL-10 produzidas por leucócitos mononucleares de sangue periférico. Considerando a baixa toxicidade e baixo custo de síntese desses ésteres, propomos que os mesmos ... / Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidases are multienzymatic complexes associated to the cell membranes whose main function is to catalyze the reduction of molecular oxygen to superoxide (O2 •-). In leukocytes, this is the primary mechanism through which these cells produce reactive oxygen species (ROS), which are involved in both the innate immune defense mechanisms and deleterious oxidative processes, which characterizes many chronic inflammatory diseases. In this thesis we present the results and proposed mechanism of inhibition of the NADPH oxidase complex by a group of synthetic alkyl esters derived from protocatechuic acid, a phenolic acid present in many plants with detached antiradical capacity. Our hypothesis was that the increase in hydrophobicity caused by esterification of protocatechuic acid could facilitate their access to the cell membrane and thereby alter their biological effects. This hypothesis was confirmed, since not only its anti-radical activity was increased (in vitro models), but also caused a significant improvement in their ability to inhibit NADPH oxidase complex in leukocytes (ex vivo models). This effect has spread to ROS derived from superoxide anion and produced by leukocytes such as hydrogen peroxide and hypochlorous acid, without altering their phagocytic capacity. It must be emphasize that the observed cellular effects were not due to simple suppressive action on ROS, but effective inhibition of its formation, which was demonstrated by the various control experiments. The esterification of protocatechuic acid also caused improvement in their capacity as inhibitor of TNF-a and IL-10 production by peripheral blood mononuclear leukocytes. Considering the low toxicity and low cost of synthesis of these esters, we suggest that they could be used in in vivo models as promising anti-inflammatory ...

A integração da tecnologia de separação por membrana em processos convencionais de lodos ativados representa uma inovação importante na evolução da tecnologia de tratamento biológico de efluentes. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de um biorreator com membranas submersas, provido de um sistema de retrolavagem das membranas, utilizado para o tratamento contínuo de um efluente sintético. As membranas utilizadas foram do tipo fibras ocas e fabricadas do material poli(éter-imida). Foram testadas diferentes condições de aeração e freqüências de retrolavagens. Em todas as condições testadas foi observado o decréscimo contínuo e acentuado do fluxo permeado com o decorrer do tempo, com fluxos permeados finais aproximados de 10 L.m-2.h-1, e o sistema de biorreator com membranas aparenta não responder de forma adequada aos métodos de controle do fouling. Os experimentos mais longos, 80 horas de duração, apresentaram um decréscimo de 50% do fluxo permeado inicial nas melhores condições experimentais testadas, não sendo observado um estado estacionário para o fluxo permeado. Foi verificado que as características do efluente sintético (a base de soro de leite) têm influência na formação do fouling, já que mesmo na ausência de lodo ativado foi observada a redução do fluxo permeado de forma semelhante aos demais experimentos. Entretanto, após a substituição do efluente sintético por outro mais simples (a base de glicose e peptona) continuou sendo observado fouling intenso. Os dados experimentais foram ajustados aos modelos de Hermia e foi constatado que o mecanismo de formação de fouling segue os modelos de bloqueio completo e intermediário para a etapa inicial de permeação e o modelo de formação de camada de torta para a etapa final. Também foi realizado um estudo, em paralelo, sobre a adsorção de EPS nas membranas de poli(éter-imida). Foi verificado que a membrana de poli(éter-imida) sofre grande adsorção de EPS, mostrando elevada redução de permeabilidade. Foi proposto um modelo de redução de permeabilidade devido à adsorção de EPS que se revelou eficiente para a análise dos dados experimentais, mesmo quando utilizado na análise de dados de outros autores. / The integration of the membrane separation technology in conventional processes of activated sludge represents an important innovation in the technology evolution of biological wastewater treatment. This work evaluated the performance of a submerged membrane bioreactor, provided with a membrane backwashing system, used for the continuous treatment of a synthetic wastewater. The hollow fiber membranes were manufactured by polyetherimide material. Different aeration and backwashing cycles conditions were tested. The membrane bioreactor system seems not to answer satisfactorily to the strategies to limiting fouling. The continued and accented decrease of the permeate flux over time were observed for all the conditions tested, with final permeate fluxes approached of 10 L.m-2.h-1. The longer experiments, 80 hours of duration, presented a decrease of 50% of the initial permeate flux in the best tested experimental conditions, not being observed a steady-state permeate flux. It was verified that the synthetic effluent (whey based) has some influence in the fouling formation, since even in the absence of activated sludge it was observed a permeate flux reduction similar to that observed on the others experiments. However, intense fouling still was observed after changing the synthetic effluent for another more simple (glucose and peptone based). The experimental data were adjusted to the Hermia model. Fouling mechanism follows the complete and intermediate blocking models at the beginning of the permeation stage and the cake formation model for the later stage. A parallel study of the EPS adsorption in polyetherimide membranes was also carried out. Polyetherimide membrane presented great EPS adsorption with high permeability reduction. An EPS adsorption model was proposed and it showed efficient for experimental data analysis, even when other authors data were analyzed.

O presente trabalho investigou a preparação e obtenção de celulose nanocristalina (whiskers de celulose ou nanocristais de celulose) para aplicação em membranas poliméricas compósitas de polisulfona, preparadas pelo método de inversão de fases. A preparação de whiskers de celulose foi realizada através de hidrólise ácida com ácido clorídrico da celulose microcristalina, e a caracterização foi feita através de microscopia eletrônica de transmissão. A celulose microcristalina é obtida da hidrólise de fibras de celulose, que no caso deste trabalho, foram obtidas de diferentes fontes naturais (eucalipto e Pinus taeda). As fibras das duas fontes naturais, obtidas do processo industrial kraft, foram previamente caracterizadas quimicamente a fim de avaliar a eficiência deste processo na remoção de outros componentes característicos de materiais lignocelulósicos, como lignina e hemicelulose. Posteriormente as fibras e as microceluloses obtidas foram caracterizadas por análises termogravimétricas, calorimetria exploratória diferencial, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. As análises de caracterização mostraram a eficiência do processo kraft, onde os teores de lignina e hemicelulose puderam ser desconsiderados, e a obtenção de celulose microcristalina de ambas as fontes, evidenciadas pelo significativo aumento nos índices de cristalinidade. Devido a problemas com a caracterização dos whiskers de celulose, as membranas de polisulfona foram reforçadas apenas com fibras de celulose e com a celulose microcristalina. As membranas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura e testes de fluxo e retenção de proteína. As análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier indicaram uma boa homogeneidade das fibras e microceluloses nas membranas com o surgimento de um pico característico da celulose no espectro da membrana compósita. Nas análises de microscopia eletrônica de varredura observaram-se morfologias diferentes, principalmente com a presença de macrovoids e estruturas finger-like. Estas morfologias estão associadas às diferentes condições de preparo das membranas, onde diferentes tempos de evaporação antes da inversão de fases provocaram a formação de diferentes estruturas nas membranas. Outro fator que pode ter influenciado nas diferentes morfologias das membranas é a adição de cargas de reforço, onde fibra e microcelulose contribuíram de formas distintas para o desempenho e morfologia das membranas. A avaliação da influência das fibras de celulose, da microcelulose e das diferentes estruturas morfológicas, nas membranas, foi avaliada pelos testes de fluxo e retenção de albumina de ovo. Os resultados mostraram a excelente propriedade da microcelulose como material de reforço, onde a retenção da proteína da membrana polisulfona/celulose microcristalina foi superior a 90%. O tempo de evaporação pode ter auxiliado neste valor de retenção, considerando que um maior tempo de evaporação diminuiu a presença de estruturas finger-like nas membranas compósitas. Em função da alta retenção da proteína e da pressão transmembrana aplicada nos ensaios de permeação (até 20 bar), as membranas com celulose microcristalina podem ser aplicadas em processos de ultrafiltração. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-23T13:32:34Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tiago dos Santos.pdf: 3797684 bytes, checksum: 614e606e9a8f475a2dd7c50b4c2e124b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T13:32:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tiago dos Santos.pdf: 3797684 bytes, checksum: 614e606e9a8f475a2dd7c50b4c2e124b (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work investigated the preparation and obtaining of nanocrystalline cellulose (cellulose whiskers or cellulose nanocrystals) for use in polysulfone composite membranes prepared by phase inversion method. Preparation of cellulose whiskers was held by acid hydrolysis, with hydrochloric acid, of microcrystalline cellulose and the characterization was performed by transmission electron microscopy. Microcrystalline cellulose was obtained from acid hydrolysis of cellulose fibers which in case of this study were obtained from different natural sources (eucalyptus and Pinus taeda). The fibers of both natural sources, obtained from kraft industrial process, were previously chemically evaluated in order to evaluate the efficiency of this process in the removal of other characteristic components of lignocellulosic materials such as lignin and hemicellulose. More later fibers and microcellulose obtained were characterized by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Characterization analysis showed the efficiency of the kraft process, where the lignin and hemicelluloses could be ignored, and obtained microcrystalline cellulose from both sources, as evidenced by the significant increase in crystallinity index. Due to problems with the characterization of cellulose whiskers, polysulfone membranes were only reinforced with cellulose fibers and microcrystalline cellulose. Membranes were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, flow tests and protein retention. Fourier transform infrared spectroscopy analysis indicated good homogeneity of fibers and microcellulose in the membranes by appearance of a characteristic peak of cellulose on composite membrane spectrum. In scanning electron microscopy analysis different morphologies can be observed, specially with the presence of macrovoids and finger-like structures. These morphologies are associated with different conditions of membranes preparation, where different evaporation times before phase inversion bath caused the different structures formation on membranes. Another factor that may have influenced different morphologies of the membranes is the addition of reinforcement fillers, where fiber and microcellulose contributed differently to the membranes performance and morphology. The evaluation of the influence of cellulose fibers and microcellulose on different morphological structures of membranes was evaluated by flow and egg albumin retention. The results showed the excellent property of microcellulose as reinforcement material, where the protein retention of the polysulfone/microcellulose membrane was higher than 90%. The evaporation time may have helped in this retention value, whereas a longer evaporation decreased the presence of finger-like structures in composite membranes. Due to high protein retention and transmembrane pressure applied in the permeation tests (up to 20 bar), the membranes with microcrystalline cellulose can be applied in ultrafiltration process.

Orientador : Valdecir Farias Ximenes / Coorientador: Luiz Marcos da Fonseca / Banca: Patricia Palmeira Daenekas Jorge / Banca: Alexander Batista Duharte / Banca: Maria Luiza Zeraik / Banca: Alexandra Ivo de Medeiros / Resumo: Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH) oxidases são complexos multienzimáticos associados à membrana celular cuja principal função é catalisar a redução de oxigênio molecular a ânion superóxido (O2 •-). Em leucócitos, este é o mecanismo primário pelo qual estas células produzem espécies reativas de oxigênio (EROs), as quais estão envolvidas tanto nos mecanismos de defesa imune inato, quanto em processos oxidativos deletérios característicos de muitas patologias de cunho crônico inflamatório. Neste trabalho apresentamos os resultados obtidos e proposta de mecanismo de inibição do complexo NADPH oxidase por um conjunto de ésteres alquílicos sintéticos derivados do ácido protocatecúico, sendo este último um ácido fenólico presente em diversas plantas e com destacada capacidade antiradicalar. Nossa hipótese foi de que o aumento da hidrofobicidade provocado pela esterificação do ácido protocatecúico poderia facilitar o seu acesso à membrana celular e assim alterar seus efeitos biológicos. Esta hipótese se confirmou, pois muito mais do que melhorar a sua capacidade anti-radicalar (modelos in vitro), a esterificação provocou uma melhora significativa na capacidade de inibição do complexo NADPH oxidase em leucócitos (modelos ex vivo). Este efeito se propagou às EROs decorrentes de ânion superóxido e produzidas por leucócitos como peróxido de hidrogênio e ácido hipocloroso, sem entretanto alterar a sua capacidade fagocítica. Cabe frisar que não se trata de ação supressora sobre estas EROs, mas sim efetiva inibição de sua formação, o que foi demonstrado pelos diversos controles empregados. A esterificação do ácido protocatecúico também causou efetiva melhora na capacidade deste como inibidor das citocinas TNF-a e IL-10 produzidas por leucócitos mononucleares de sangue periférico. Considerando a baixa toxicidade e baixo custo de síntese desses ésteres, propomos que os mesmos ... / Abstract: Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidases are multienzymatic complexes associated to the cell membranes whose main function is to catalyze the reduction of molecular oxygen to superoxide (O2 •-). In leukocytes, this is the primary mechanism through which these cells produce reactive oxygen species (ROS), which are involved in both the innate immune defense mechanisms and deleterious oxidative processes, which characterizes many chronic inflammatory diseases. In this thesis we present the results and proposed mechanism of inhibition of the NADPH oxidase complex by a group of synthetic alkyl esters derived from protocatechuic acid, a phenolic acid present in many plants with detached antiradical capacity. Our hypothesis was that the increase in hydrophobicity caused by esterification of protocatechuic acid could facilitate their access to the cell membrane and thereby alter their biological effects. This hypothesis was confirmed, since not only its anti-radical activity was increased (in vitro models), but also caused a significant improvement in their ability to inhibit NADPH oxidase complex in leukocytes (ex vivo models). This effect has spread to ROS derived from superoxide anion and produced by leukocytes such as hydrogen peroxide and hypochlorous acid, without altering their phagocytic capacity. It must be emphasize that the observed cellular effects were not due to simple suppressive action on ROS, but effective inhibition of its formation, which was demonstrated by the various control experiments. The esterification of protocatechuic acid also caused improvement in their capacity as inhibitor of TNF-a and IL-10 production by peripheral blood mononuclear leukocytes. Considering the low toxicity and low cost of synthesis of these esters, we suggest that they could be used in in vivo models as promising anti-inflammatory ... / Doutor

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-02-19T17:37:41Z No. of bitstreams: 1 2014_GeraldoBarbosadeOliveiraFilho.pdf: 3508952 bytes, checksum: d4a9191dc48850de22bbfcdc977d6b3b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-03-02T17:58:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_GeraldoBarbosadeOliveiraFilho.pdf: 3508952 bytes, checksum: d4a9191dc48850de22bbfcdc977d6b3b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-02T17:58:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_GeraldoBarbosadeOliveiraFilho.pdf: 3508952 bytes, checksum: d4a9191dc48850de22bbfcdc977d6b3b (MD5) / Os estudos teóricos e experimentais da mecânica da deformação de membranas têm sido objeto de uma extensa pesquisa nos últimos anos devido à sua aplicabilidade em diversos campos da ciência. A determinação das propriedades elásticas e viscoelásticas da membrana timpânica humana, a modelagem da parede celular e da pele, blindagens térmicas, habitats pressurizados no espaço, novas tecnologias para a angioplastia, modelagem de órgãos humanos como a bexiga e a mama e a construção de simuladores de cirurgia ilustram a vasta gama de aplicações das tecnologias de deformação e inflação de membranas. Por outro lado, a simulação da deformação de membranas para aplicações interativas exige que os tecidos moles reajam às forças aplicadas de forma estável e realista em tempo real. Uma solução analítica é uma boa escolha para soluções rápidas de objetos deformáveis, pois não precisa realizar grandes inversões de matriz, como é normalmente obrigatório em modelagens baseadas em outros métodos, como o método dos elementos finitos. Este estudo teve como objetivo medir experimentalmente a precisão de nossa abordagem analítica para a deformação de membranas, que consiste em calcular as configurações de equilíbrio de uma membrana elástica circular, 2D, tocada por uma sonda que se move na direção perpendicular à superfície. O estudo analítico e experimental da deformação da membrana foi realizado com a membrana fixada a uma fronteira circular e preenchida ou não com um líquido. A construção do aparato experimental foi baseada em dispositivos funcionais disponíveis na literatura especializada. Na modelagem da deformação foram considerados modelos desenvolvidos por pesquisadores do grupo de pesquisa em materiais da Universidade de Brasília, campus de Planaltina, adaptados para situação problema analisada no experimento. As comparações entre os resultados experimentais e os modelos analíticos mostraram excelente acordo, com erros experimentais da ordem de milímetros, a mesma precisão dos instrumentos de medida utilizados. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Theoretical and experimental studies of the mechanical deformation of membranes have been the subject of extensive research in recent years due to its applicability in various fields of science. The determination of the elastic and viscoelastic properties of human tympanic membrane modeling of cell wall and skin, heat shields, pressurized habitats in space, new technologies for angioplasty, modeling of human organs such as the bladder and breast and building simulators surgery illustrate the range of applications of membrane deformation and inflation technologies. On the other hand, the simulation of the deformation of membranes to interactive applications requires the soft tissues to respond to applied forces in a stable and realistic in real time. An analytical solution is a good choice for quick solutions of deformable objects, it does not need to perform large matrix inversions, as is normally required in modeling based on other methods such as the finite element method. This study aimed to experimentally measure the accuracy of our analytical approach to the deformation of membranes, which is to calculate equilibrium configurations of an elastic circular membrane, 2D, touched by a probe that moves in the direction perpendicular to the surface. The analytical and experimental study of the deformation of the membrane was performed with the membrane attached to a circular border and filled with a liquid or not. The construction of the experimental apparatus was based on functional devices available in the literature. In the modeling of the deformation were considered models developed by researchers from the group of materials research at the University of Brasilia, Campus Planaltina, tailored to the problem situation analyzed in the experiment. Comparisons between experimental results and analytical models showed excellent agreement with experimental errors of the order of millimeters, the same accuracy of the measuring instruments used. ______________________________________________________________________________________ RESUMEN / Los estudios teóricos y experimentales de la deformación mecánica de las membranas han sido objeto de una amplia investigación en los últimos años debido a su aplicabilidad en diversos campos de la ciencia. La determinación de las propiedades elásticas y viscoelásticas de modelado de la membrana timpánica humana de la pared celular y la piel, protectores de calor, hábitats a presión en el espacio, las nuevas tecnologías para la angioplastia, el modelado de los órganos humanos, tales como la vejiga y mama y la construcción de simuladores de cirurgía son ejemplos de la gama de aplicaciones de la deformación de la membrana y las tecnologías de inflación. Por otro lado, la simulación de la deformación de las membranas a las aplicaciones interactivas requiere que los tejidos blandos respondan a las fuerzas aplicadas de forma estable y realista y en un tiempo real. Una solución analítica es una buena elección para soluciones rápidas de objetos deformables, puesto que no hay que realizar grandes inversiones de matriz, como normalmente se requiere en el modelado basado en otros métodos tales como el método de elementos finitos. Este estudio tuvo como objetivo medir experimentalmente la veracidad de nuestro enfoque analítico para la deformación de las membranas, que consiste en calcular las configuraciones de equilibrio de una membrana circular elástica, 2D, tocado por una sonda que se mueve en la dirección perpendicular a la superficie. El estudio analítico y experimental de la deformación de la membrana se realizó con la membrana unida a un borde circular y lleno o no de un líquido. La construcción del aparato experimental se basó en los dispositivos funcionales disponibles en la literatura. En la modelización de la deformación se consideraron modelos desarrollados por investigadores del grupo de investigación de materiales en la Universidad de Brasilia, Campus Planaltina, adaptados a la situación del problema analizado en el experimento. Las comparaciones entre los resultados experimentales y los modelos analíticos mostraron una excelente concordancia, apenas com algunos errores experimentales de la orden de milímetros, la misma exactitud de los instrumentos de medición utilizados.