This research validates electro-disinfection as a potential secondary ballast water treatment technology. Electricity applied to bacteria laden water produced bactericidal effects, reactive oxygen species and chlorine generation which annihilated bacteria. Evaluation of electro-disinfection experiments showed titanium electrodes had the maximum kill efficacy while disinfection with aluminum and stainless steel electrodes had lesser kill efficacy. A continuous flow electro-disinfection reactor was evaluated utilizing artificial brackish and fresh ballast water. Brackish water had a 100% bacteria kill efficiency utilizing titanium electrodes at a current density of 10 mA/cm2. Fresh water was augmented with the addition of salt to increase its electrical conductivity from 232 μS/cm to 873 μS/cm to ascertain 100% bacteria kill efficiency with titanium electrodes and a current density of 9.8 mA/cm2.

A hanseníase é um importante problema de saúde pública nas cidades de Cuiabá e Várzea Grande. O coeficiente de detecção para as duas cidades, em 2010, era de 6,97 casos por 10.000 habitantes, o que caracteriza a forte presença endêmica da doença nesta área. A hipótese é de que os casos de hanseníase estariam agrupados, formando focos de contato e disseminação relacionados ao ambiente geográfico e fatores sociais e econômicos. Com isso, se objetiva analisar a distribuição espacial e os aspectos epidemiológicos da doença sob a perspectiva da Geografia. Trata-se de um estudo ecológico, tanto do ponto de vista da metodologia proposta por Maximilien Sorre quanto pelo seu delineamento epidemiológico, utilizando técnicas baseadas em Análise Espacial de Dados Geográficos e Análise Multivariada de Dados. Foram georreferenciados os casos de hanseníase registrados em Cuiabá e Várzea Grande entre os anos de 1999 a 2010, e posteriormente submetidos a testes estatísticos de dependência espacial entre casos, de existência de focos espaciais e de áreas de risco, e da possível influência de fatores sócio-econômicos e ambientais na presença ou ausência deste risco. Os resultados indicam a formação de focos endêmicos durante o período do estudo, cuja distribuição está condicionada a fatores sócio-econômicos e às formas de uso-ocupação da terra no ambiente urbano, mas esses fatores têm graus de influência diferentes dependendo da escala de análise. Na escala do bairro, o risco relativo esteve relacionado com a existência de domicílios com muitos moradores em áreas com média a alta densidade de casas, baixos percentuais de cobertura de saneamento básico e baixa renda. Nesta escala, o saneamento básico é o principal fator com maior poder de explicação entre as variáveis estudadas, e já na escala do setor censitário, não é um fator com grande poder explicativo e sem significância estatística, tendo na alfabetização e uso da terra os principais fatores explicativos. / The Hansens disease is an important public health problem in the cities of Cuiabá and Várzea Grande. The detection rate for the two cities in 2010 was 6.97 cases per 10,000 inhabitants, which characterizes the strong presence of endemic disease in this area. The hypothesis is that Hansens disease cases were grouped together, forming foci of contact and dissemination related to the geographical environment and social and economic factors. Therefore, the objective of this study is to analyze the spatial distribution and epidemiological aspects of the disease from the perspective of the Geography. It is an ecological study, both from the standpoint of the methodology proposed by Maximilien Sorre as for its epidemiological design. The techniques used are based on Spatial Data Analysis and Multivariate Data Analysis. The Hansens disease cases registered in Cuiabá and Várzea Grande from 1999 to 2010 were geocoded, then submitted to statistical tests for spatial dependence among cases, existence of spatial foci and risk areas, and the possible influence of socio-economic and environmental factors in the presence or absence this risk. The results indicate the formation of endemic foci during the period of study, and the distribution is conditioned by socio-economic factors and forms of land-use in the urban area, however these factors have different grades of influence depending on the scale of analysis. In neighborhood scale relative risk was related to the existence of houses with many residents in areas with medium to high density of houses, low coverage of basic sanitary services and low income. In this scale, basic sanitary services is a major factor with the greatest explanatory potential between the studied variables, however in the census tract scale, it is not a factor with great explanatory potential and it is not statistically significant, being the literacy and land use, the principal factors of explanation.

A antracnose é uma das principais doenças que afetam a goiaba no Estado de São Paulo. Tanto Colletotrichum gloeosporioides quanto Colletotrichum acutatum, são relatados como sendo os agentes causais da doença. Os objetivos do trabalho foram caracterizar e identificar 54 isolados de Colletotrichum oriundos de lesões de goiaba, baseados nos aspectos culturais, morfológicos, moleculares e enzimáticos, além da caracterização patogênica de isolados representativos de cada espécie de Colletotrichum identificadas. A caracterização cultural foi avaliada mediante a mensuração do crescimento micelial dos isolados a 25 ºC, além dos aspectos culturais, como a coloração e a topografia das colônias. Na caracterização morfológica foram mensurados comprimento e largura de conídios, bem como avaliados os seus formatos. Oligonucleotídeos específicos foram utilizados na caracterização molecular, visando identificar as espécies dos isolados de Colletotrichum. A caracterização enzimática envolveu a mensuração, in vitro, do halo de degradação dos substratos da amilase, proteinase, celulase, pectinase e lipase. Por fim, alguns isolados representativos e identificados foram utilizados na caracterização patogênica, sendo avaliados os períodos de latência e incubação, a área lesionadas dos frutos e a esporulação. Baseados na coloração das colônias, os isolados foram reunidos em 9 grupos diferentes. Os mesmos puderam se reunidos em dois grupos distintos de acordo com a taxa do crescimento micelial. Os conídios apresentaram os formatos: (i) reto, fusiforme, com ápices afilados, (ii) reto, oblongo, com ápices arredondados, (iii) reto, clavado, afilado em uma extremidade e (iv) reto, com constrição. As dimensões variaram de 11,4 a 16,8 µm de comprimento por 2,6 a 4,9 µm de largura. O uso de oligonucleotídeos específicos permitiu identificar C. acutatum e C. gloeosporioides entre os isolados avaliados. Grande parte dos isolados, 94%, foram identificados como pertencendo à espécie C. gloeosporioides, enquanto que apenas 4% foram identificados como C. acutatum. Em relação à caracterização enzimática, apenas a atividade celulolítica proporcionou diferenças significativas entre C. gloeosporioides e C. acutatum. A patogenicidade dos isolados avaliados mostrou alta variabilidade na severidade da doença nos frutos, contudo não foi possível evidenciar diferenças significativas que distinguissem C. acutatum de C. gloeosporioides. Os períodos de incubação e latência foram menores para os isolados de C. acutatum em relação aos isolados de C. gloeosporioides. C. acutatum produziu quantidade superior de esporos nos frutos inoculados quando comparados a C. gloeosporioides. Observou-se, ainda, correlação positiva entre a área do halo de degradação de pectina, lipídio e amido e a área lesionada dos frutos afetados pelos isolados avaliados. / Anthracnose is one of the major diseases affecting guava in the State of São Paulo. Both Colletotrichum gloeosporioides and Colletotrichum acutatum are reported as the causal agents of the disease. The objectives of this work were to characterize and to identify 54 Colletotrichum isolates from guava, based on cultural, morphological, molecular, enzymatic, and pathogenic aspects. Cultural characterization was achieved by measuring the mycelial growth at 25 ° C, as well as reporting cultural aspects, such as color and topography of the colonies. In the morphological characterization it was measured length and width of conidia, and rated their shapes. CaInt2 and CgInt specific primers were used in the molecular identification of the Colletotrichum isolates. The enzymatic characterization was performed by measuring, in vitro degradation of starch, protein, cellulose, pectin and lipid. Finally some representative and identified isolates were used in the pathogenic characterization, evaluated by latency and incubation periods, diseased area and sporulation. Based on the color of the colonies, the isolates were grouped in 9 different groups. These same isolates showed two distinct growth paterns according to the mycelial growth rates. Conidia showed shapes: (i) straight, fusiform, with acute ends, (ii) straight, oblong, with round ends, (iii) straight, clavate, tapered at one end and (iv) straight, with a constriction in the middle. Conidia size ranged from 11.4 to 16.8 µm in length by 2.6 to 4.9 µm in width. The use of specific primers identified C. acutatum and C. gloeosporioides among the isolates. Most of the isolates (94%) were identified as C. gloeosporioides, while only (6%) were identified as C. acutatum. In the enzymatic characterization, only cellulolytic activity revealed significant differences between C. gloeosporioides and C. acutatum. Pathogenicity of the isolates was highly variable, but could not help to distinguish between C. acutatum and C. gloeosporioides. The incubation and latency periods were shorter for C. acutatum in relation to C. gloeosporioides. C. acutatum produced higher amounts of spores on inoculated fruits compared to C. gloeosporioides. There was also a positive correlation between in vitro degradation of pectin, lipid and starch, and the diseased area for tested isolates.

A leptospirose é uma zoonose causada por bactérias patogênicas do gênero Leptospira. Apesar de sua importância, a patogênese e virulência permanecem não elucidadas. As leptospiras não apresentam proteases conhecidas de degradação de matriz extracelular, atividade crucial para a penetração e disseminação nos hospedeiros. Assim, foi proposta a investigação da interação de leptospiras com plasminogênio/plasmina e as implicações para a infecção. As leptospiras capturam plasminogênio na superfície, e este é convertido à plasmina por ativadores do hospedeiro. A plasmina associada propicia degradação de componentes de matriz extracelular, habilidade de penetração e evasão imune. Adicionalmente, as leptospiras estimulam a expressão de ativadores de plasminogênio e metaloproteases de matriz. Os resultados contribuem para o conhecimento do processo infeccioso das leptospiras, descrevendo um novo mecanismo de patogenicidade. / Leptospirosis is a zoonosis caused by pathogenic bacteria from genus Leptospira. Despite its importance, the pathogenicity and virulence remain to be elucidated. The leptospires do not present known proteases able to degrade extracellular matrix, an activity essential for the penetration and dissemination within the hosts. Therefore, we proposed the investigation of the leptospiral interaction with plasminogen/plasmin and its implications for infection. Leptospires capture plasminogen on the surface, which is converted to plasmin by hosts activators. Surface-bound plasmin confers extracellular matrix components degradation, penetration ability and immune evasion. Additionally, leptospires stimulate plasminogen activators and matrix metaloproteases expressions. The results constitute one possible mechanism that contributes to the invasion process and the rapid dissemination of Leptospira.

Os objetivos desta pesquisa foram observar a incidência de E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteropatogênica clásssica (EPEC) e E. coli invasora (EIEC) em alimentos e estudar algumas de suas propriedades. Foram estudadas 360 amostras de alimentos, de origem animal e vegetal, das quais foram isoladas 1351 cepas diferentes de E.coli. Todas foram sorotipadas para investigação daquelas pertencentes aos sorogrupos enteropatogênicos clássicos, e as cepas imóveis e lisinadescarboxilase negativas sorotipadas para identificação daquelas pertencentes aos sorogrupos invasores. A capacidade de produção das enterotoxinas LT e ST de todas as cepas de E. coli foi também investigada. As amostras patogênicas isoladas corresponderam a 1,6 do total de cepas de E.coli estudado. Os alimentos de onde foram isolados representaram 4,2% do total de amostras de alimentos estudados e 5,2% das amostras de alimentos contendo E. coli. Não foram isoladas amostras de EIEC nas amostras de alimentos estudadas. As amostras de EPEC isoladas pertenceram aos sorogrupos 026 e 0125. Entre as amostras de ETEC isoladas predominaram aquelas produtoras somente da toxina LT, não tendo sido isoladas amostras capazes de produzir as toxinas LT e ST simultaneamente. Nenhuma das amostras de ETEC pertenceu aos sorogrupos enterotoxigênicos mais frequentes, nem possuiu os fatôres de colonização CFA/I e CFA/II. No teste de resistência a drogas, a maioria das amostras enteropatogênicas mostrou-se sensível às drogas utilizadas. O modelo de fermentação de açúcares foi relativamente uniforme entre estas amostras, e bastante semelhante ao apresentado pelo gênero Escherichia. / The objectives of this research work were to study the incidence of enterotoxigenic E. coli (ETEC), enteropathogenic. E.coli (EPEC) and invasive E. coli (EIEC) in foods, and to study some of their properties. 360 food samples, both of animal and plant origin, were studied and 1351 different E. coli strains were isolated. All of them were serotyped in order to identify those belonging to the serogroups enteropathogenic for children (EPEC). The strains which were non-motile and lysine descarboxylase negative were serotyped for the identification of those belonging to invasive serogroups. The capacity of all strains in producing enterotoxins ST and LT was also investigated. The isolated pathogenic strains corresponded to 1,6% of the E. coli strains tested. The foods from which they were isolated represented 4,2% of the total of food samples tested, and 5,2% of the food samples showing contamination with E. coli. No invasive strain was observed in the food samples tested. The isolated EPEC strains belonged to serogroups 026 and 0125. There was a prevalence of enterotoxin LT only producing strains among the ETEC ones, and no strain able to produce both enterotoxins LT and ST simultaneously was observed. None of them belonged to the usual enterotoxigenic serogroups, nor had colonization factors CFA/I and CFA/II. The antibiotic resistence test showed that the majority of pathogenic strains were sensitive to the drugs employed. The sugar fermentation model was relatively uniform among these strains, and very smilar to the one showed by the genus Escherichia.

Este trabalho procurou definir a existência de espécies emergentes de micoplasmas (Mycoplasma genitalium, M. fermentans e M. penetrans) em indivíduos HIV-positivos e indivíduos com queixa clínica de retrite, por não haver dados a esse respeito no Brasil. A pesquisa das espécies mais conhecidas (M. hominis e Ureaplasma urealyticum), cuja metodologia para sua detecção já está bem estabelecida, proporcionou uma visão global da participação das espécies de importância clínica conhecidas até o momento. Foram avaliadas amostras de raspado uretral e primeiro jato urinário de 106 indivíduos HIV-positivos e 110 indivíduos HIV-negativos com DST, no total de 212 e 220 amostras do primeiro e do segundo grupo, respectivamente. Deste modo, foram submetidas a análise 432 amostras para pesquisa de micoplasmas por cultura e PCR. Para pesquisa de anticorpos séricos anti- M. penetrans, foram obtidas amostras de soro de cada indivíduo dos dois grupos estudados, bem como de 86 doadores de sangue saudáveis para cálculo do limite de reatividade do ELISA. As taxas de infecção obtidas em nosso estudo, considerando os resultados do cultivo e da PCR, nos indivíduos HIV-positivos, foram: 2,8% para a espécie M. genitalium, 5,7% para M. fermentans, e 6,6% para M. penetrans. Nos indivíduos com queixa de DST, os valores encontrados foram: 9,1% para M. genitalium e 0,9% para M. fermentans, não tendo sido observado nenhum caso positivo para M. penetrans. Estes últimos resultados revelam que, apesar da pouca importância dada até então às três espécies, estas responderam, no total, por taxas de infecção de 15,1% e 10,0%, respectivamente, nos grupos HIV-positivo e DST. Estas taxas são bastante significativas quando comparadas com as observadas para as espécies M. hominis e U. urealyticum, ou seja, 26,4% e 14,5% em cada grupo, respectivamente. Nossos dados demonstraram uma freqüência significativa de anticorpos anti- M. penetrans: 25,5% no grupo de indivíduos HIV-positivos, 17,3% no grupo de DST, e 2,3% no grupo controle para IgG; 3,8%, 9,1% e 5,8% para IgM, e 15,1%,17,3% e 1,2% para IgA, respectivamente. Estes dados, aliados aos resultados de PCR, confirmam a presença de M. penetrans em nosso meio, infectando principalmente os indivíduos HIV-positivos. A presença desta espécie e também de M. fermentans, detectadas por PCR, denotam que muito pouco se conhece sobre o envolvimento destes micoplasmas com o HIV e que ainda não lhes é dada a devida importância na rotina médica. A associação definitiva de sua infecção com a progressão da AIDS, ainda a ser alcançada, e a demonstração em nossa população da infecção por M. genitalium em indivíduos com queixa de uretrite não-gonocócica, abre novos horizontes para o estudo da participação dos micoplasmas na etiologia das doenças humanas no país. / The aim of this work was to define the existence of emergent mycoplasma species, such as Mycoplasma genitalium, M. fermentans and M. penetrans, in HIV-1-infected and HIV-negative individuals with Sexually Trasmitted Diseases (STD), because there are no data concerning this subject in Brazil. The research about well-known species, such as Ureaplasma urealyticum and M. hominis, of wich detection techniques are well established, provided a comprehensive view of the participation of Mollicutes in human disease. We evaluated urethral swabs and urine samples from 106 HIV-1-infected and 110 HIV-negative individuals with clinical symptoms of non-gonococal urethritis, summing up 212 samples from the first group, and 220 from the second. Therefore, we tested a total of 432 samples to mycoplasma detection by culture and PCR. To detection of serum antibodies to M. penetrans, we obtained blood samples of each patient from the groups studied, as well as from 86 healthy blood donors to calculate the ELISA (Enzime Linked Immuno Sorbent Assay) cut-off value. The rates of infection obtained in our study, considering the culture and PCR results, in the HIV-infected individuals were: 2.8% for M. genitalium, 5.7% for M. fermentans, and 6.6% for M. penetrans. In the STD group, the rates were: 9.1% for M. genitalium and 0.9% for M. fermentans. We did not observed any positive case for M. penetrans in this group, and no positive case for M. pneumoniae in both groups, in spite of the existence of some reports of its detection in the genitourinary tract. This results reveal that they account, in the total, for infection rates of 15.1% and 10%, respectively, in the HIV-infected and the STD groups. These rates are very significant when compared to the ones observed for the species M. hominis and U. urealyticum, i.e., 26.4% and 14.5% in each group, respectively. Our results also show a significant antibody frequency to M. penetrans: 25.5% in the HIV-infected group, 17.3% in the STD group, and 2.3% in the control group for IgG; 3.8%, 9.1% and 5.8% for IgM, and 15.1 %, 17.3% and 1.2% for IgA, respectively. These data, together with the PCR results, confirm the presence of M. penetrans in our population, mainly infecting HIV- positive patients. The presence of this species, and also of M. fermentans, detected by PCR, demonstrate that very little is known about the role of this mycoplasma species in HIV infection, and they are not given the appropriate importance in clinical routine in Brazil. The definitive association between mycoplasma infection and the progression of AIDS is still to be established. The demonstration of M. genitalium infection in individuals with clinical symptoms of non-gonococal urethritis in our population, may open new insights in the study of the role of mycoplamas in the ethiology of human diseases in this country.

A antracnose, doença causada por fungos do gênero Colletotrichum, é uma das doenças mais importantes em muitas plantas cultivadas. Nas cucurbitáceas, como pepino, chuchu, melão e melancia, a antracnose é muito freqüente e causa prejuízos bastante elevados. O agente causal é o Colletotrichum lagenarium, que apresenta como sinonímias C. orbiculare e C. gloeosporioides f. sp. cucurbitae. O presente trabalho visa caracterizar cultural, morfológica e patogenicamente, e identificar molecularmente, os isolados de C. lagenarium, obtidos de plantas da família Cucurbitaceae. Os isolados foram obtidos através de isolamento de tecidos de plantas que apresentavam sintomas de antracnose. A caracterização cultural envolveu a avaliação do crescimento micelial, esporulação, coloração da colônia, topografia da colônia, formação de setores, presença e coloração de massa conidial. A caracterização morfológica compreendeu a avaliação das formas e dimensões dos conídios e apressórios. A caracterização patogênica envolveu a avaliação da virulência de todos os isolados em inoculações cruzadas com pepino, melão, melancia, abóbora e chuchu, além da avaliação do período de incubação, do período latente e do índice de crescimento da lesão. A identificação molecular compreendeu a análise de PCR, utilizando "primer" específico para C. lagenarium, para auxílio na identificação da espécie. Quanto à caracterização cultural, os isolados apresentaram uma variabilidade muito grande quanto à cor e topografia da colônia e formação de setores, contudo, quando analisada a coloração de massa micelial, nos isolados em que esta se fez presente, a coloração não apresentou grandes variações. Apesar da grande variação encontrada nos índices de crescimento micelial diário entre os isolados, não existiu grande variação para cada isolado quando se alterou o meio de cultivo. A esporulação não apresentou correlação com o crescimento micelial, e não constituiu um bom parâmetro para caracterização, devido à variação que apresentou tanto entre os isolados, quanto entre os meios de cultivo. Os conídios apresentaram formatos cilíndrico, clavado e levemente curvo, com dimensões variando de 2,25 a 6,38µm de largura e 5,34 a 15,73µm de comprimento. Os apressórios apresentaram os formatos globoso, clavado e lobado, com dimensões variando de 5,54 a 8,68µm de largura e 6,71 a 10,75µm de comprimento. Dos 25 isolados testados nas inoculações cruzadas, apenas 14 se apresentaram virulentos aos hospedeiros testados. Não foi encontrada correspondência entre a virulência do isolado e o hospedeiro, o local de coleta, suas características culturais ou morfológicas. Cada isolado apresentou um comportamento diferente perante os demais, quando se considerou a gama de hospedeiros a ele suscetíveis, e ao seu comportamento quanto aos períodos latente e de incubação, e ao índice de crescimento de lesão. O período de incubação variou de dois a sete dias, e período latente variou de três a nove dias. O índice de crescimento de lesão variou de 0,5 a 4,9mm/dia. Não foi observada correlação entre o período latente, o período de incubação e o índice de crescimento de lesão. Através da identificação molecular, cinco isolados puderam ser identificados pelo "primer" específico utilizado, contudo não foi encontrada correspondência entre a identificação molecular e as caracterizações cultural, morfológica e patogênica. / Anthracnose is one of the most important diseases of cucurbitaceous plants, causing severe damages to cucumber, chayote, melon, watermelon and pumpkin. The causal agent is Colletotrichum lagenarium (syn. C. orbiculare, C. gloeosporioides f. sp. cucurbitae). The objective of this work was to determine cultural, morphological and pathogenic characterization, and molecular identification of C. lagenarium, isolated from plants of the Cucurbitaceae family. The isolates used in this study were obtained through isolation from plants presenting symptoms of Anthracnose. The cultural characterization involved the evaluation of mycelial growth, sporulation, colony colour, colony topography, sectors formation, presence and colour of conidial mass. The shape and size of the conidia and apressoria were assessed to the morphological characterization. The pathogenic characterization involved the evaluation of the virulence of all isolates on cross inoculations with cucumber, melon, watermelon, pumpkin and chayote, evaluation of the incubation period, the latent period and the lesion growth. For the molecular identification PCR analysis was used, with specific "primer" for C. lagenarium, to assist the identification of the species. Colonies of all isolates presented great variability in color, topography, and sectors formation; however the color of the mycelial mass did not present great variations. Despite the great variation found in the daily micelial growth indices among the isolates, great variation for each one did not exist when the culture medium was changed. The sporulation did not present correlation with the micelial growth, showing a high variation among the isolates and the culture media. This later parameter was not useful for characterization. The conidia of the isolates were classified in the shapes cylindrical, clavate and slightly curved, with average dimensions varying from 2.25 to 6.38µm in width, and from 5.34 to 15.73µm in length. The apressoria had the shapes globose, clavate and lobed, with average dimensions varying from 5.54 to 8.68µm in width, and 6.71 to 10,75µm in length. From the 25 isolates tested in the cross inoculations, only 14 were virulent to the tested host plants. Correspondence was not found between the virulence of the isolates and de host plants origin, the local origin, and the cultural and morphological characteristics. Analyzing the variability of susceptible host plants, the inoculation and latent periods, and the lesion growth, each isolate showed a different behavior compared to the others. The incubation period varied from two to seven days, and the latent period varied from three to nine days. The lesion growth varied from 0,5 to 4,9mm/day. It was not observed correlation between the latent and incubation periods, as well as in lesion growth. Five isolates were identified to the pair of primers used, although correspondence was not found among the molecular identification and the cultural, morphological and pathogenic characterization.

Thesis (Master of Engineering in Chemical Engineering)--Cape Peninsula University of Technology, 2018. / Approximately 9 million tonnes of food waste is generated annually in South Africa. Its treatment, including treatment of confectionery waste, is costly because of the high chemical oxygen demand (COD) loads; as a result much of this waste is sent to landfill. South Africa’s confectionery industry contributes to a significant proportion of the country’s economy. Among the confectionery waste entering landfills are defective material, expired sweets and returns. This high COD waste can create breeding grounds for pathogenic microorganisms and anaerobic methanogens, causing negative environmental impacts. Part of the Department of Science and Technology (DST) Waste Research, Development and Innovation (RD&I) roadmap initiative is to minimise waste entering landfills by identifying waste sources from which to produce value that will contribute to social and economic growth. Confectionery waste has a high sugar content which can be used for feedstock to bioprocesses. By placing this bioproduction into a waste biorefinery framework, bio-based raw materials can be used to produce competitively priced products with low environmental impact, thereby optimising remediation and value generation simultaneously. Ongoing research at the Centre for Bioprocess Engineering Research (CeBER) at the University of Cape Town has shown that a wastewater biorefinery approach can use wastewater as feedstock for the generation of products of value. Previous studies have investigated potential products of value based on nutrient loads found in wastewater as well as the nature of the product. Among the organisms selected was the Bacillus species, producing the potential product poly-γ-glutamic acid (PGA), an extracellular poly-amino acid when there is an excess of nutrients. Similarly, this product could potentially be produced from sugar-rich waste candy. The aim of this study was to explore the use of hard candy waste as a feedstock for PGA, and Bacillus licheniformis JCM 2505 was selected as it was characterised in terms of the nutrients needed. The most attractive attribute of this strain was that it did not need L-glutamic acid to synthesise PGA but could do so from sugar. L-glutamic acid is costly. Using a cheaper nitrogen alternative would make the process more cost effective. To investigate this potential, the confectionery waste was characterised to identify the nutrients, namely, sugars, organic nitrogen and key trace elements needed for cell function and PGA production. Results showed that the nitrogen content and trace element concentrations were insignificant, as it was determined that the waste consisted mostly of sucrose. This therefore had to be supplemented with a basal medium containing the supplementation needed for cell function and PGA production. The growth of B. licheniformis was profiled in Erlenmeyer shake flasks using candy waste supplemented with the basal medium, with sucrose supplemented with basal medium as a control. The results showed similar trends on candy waste and sucrose.

O lodo de esgoto é um resíduo semissólido, pastoso e de natureza predominantemente orgânica gerado em estações de tratamento de esgotos. Esse resíduo pode exibir características indesejáveis, como instabilidade biológica, possibilidade de transmissão de patógenos e grandes volumes. O lodo é uma importante fonte de matéria orgânica, micro e macronutriente. Quando aplicado ao solo pode conferir maior capacidade de retenção de água, maior resistência à erosão, diminuição do uso de fertilizantes minerais e, possivelmente, propiciando maior resistência da planta aos fitopatógenos. No entanto, a presença de metais pesados e microrganismos patogênicos no biossólido podem comprometer o seu uso agrícola. A destinação deste lodo residual que é gerado nas estações de tratamento de esgotos é um grande problema ambiental para as empresas de saneamento, públicas ou privadas e existem possibilidades de tecnologias para o uso sustentável do lodo. / Sewage sludge is a semisolid, pasty and predominantly organic nature residual generated in sewage treatment plants. This waste may exhibit undesirable characteristics such as biological instability, possibility of pathogen transmission and large volumes. The sludge is an important source of organic matter, micro and macronutrients. Upon applying it to the soil it makes water holding capacity higher, resistance to erosion greater, decreased use of mineral fertilizers, and it may provide higher plant resistance to pathogens. However, the presence of heavy metals and pathogens in biosolids could compromise its agricultural use. The disposal of the residual sludge that is generated in sewage treatment plants is a major environmental problem for public or private water utilities, but it may also mean possibilities of technologies for sustainable use of sludge.

Introdução: A rede lisossômica é um complexo de vias metabólicas que influenciam processos como degradação de organelas danificadas ou senescentes, processamento de antígenos, reutilização de aminoácidos essenciais e, em última instância, um sistema de fundamental importância para a fisiologia celular normal. Nesse contexto, os lisossomos possuem uma relevância muito grande, uma vez que é nessa organela que ocorre a destruição das moléculas envolvidas em todos os processos citados acima. Entre as unidades operacionais nos lisossomos estão as hidrolases lisossômicas, que são mais de 50 enzimas com capacidade, em ambiente ácido, de realizar a quebra de substratos específicos. A GlcNAc-fosfotransferase é um complexo hexamérico (J2K2L2) residente na porção cis do complexo de Golgi que realiza a adição de resíduos de manose-6- fosfato nas cadeias de oligossacarídeos das hidrolases lisossômicas. Com ação subsequente, a enzima descobridora realiza a remoção da manose, expõe os resíduos de fosfato e possibilita que as hidrolases sejam reconhecidas pelos receptores de manose-6- fosfato e direcionadas aos compartimentos lisossomais. As subunidades J e K da GlcNAc-fosfotransferase são codificadas pelo gene GNPTAB, localizado no cromossomo 12, constituído de 21 éxons, e a subunidade L pelo gene GNPTG, localizado no cromossomo 16, constituído de 11 éxons. Alterações patogênicas em GNPTAB podem causar as doenças Mucolipidose II ou III alfa/beta e alterações em GNPTG causam a doença Mucolipidose III gama. O defeito genético leva à atividade residual, ou nula, da enzima que acaba por gerar o extravasamento das hidrolases lisossômicas ao meio extracelular e o acúmulo de substratos nos lisossomos. Objetivos: (1) caracterizar as alterações patogênicas em GNPTAB em um grupo de pacientes brasileiros não relacionados com Mucolipidose II ou III alfa/beta, e (2) definir um protocolo de pesquisa molecular para os pacientes brasileiros. Metodologia: É um estudo transversal, com amostragem por conveniência, e inclui pacientes com diagnóstico clínico e bioquímico de Mucolipidose II ou III. Foi extraído DNA genômico dos pacientes a partir de sangue obtido por punção venosa periférica. O gene GNPTAB foi sequenciado através da técnica de Sanger. As alterações do tipo troca de sentido foram analisadas pelos programas de Bioinformática Polyphen2, Sift e Consurf, e as preditas como patogênicas foram pesquisadas em alelos controles brasileiros e analisadas por estudos funcionais, quando possível. A geração de construtos das alterações p.Ser385Leu e c.3503_3504delTC foi realizada por mutagênese sítio-dirigida e a atividade residual destes foi avaliada 24 horas após expressão em células HEK. Para a análise financeira, valores atuais de equipamentos, reagente de biologia molecular e materiais plásticos foram utilizados para estimar o custo de uma extração de DNA, reação de PCR, purificação com PEG8000 e sequenciamento. Resultados: Foram incluídos 13 pacientes (ML II= 8; ML III= 5) e, adicionalmente, de uma mãe de paciente com diagnóstico clínico e bioquímico de ML II. A análise molecular identificou seis alterações patogênicas novas, as c.831delT, c.1763insA, c.1927delAATT, p.Ser385Leu, p.(Asp76Gly) e p.Try1111*. A análise de bioinformática das alterações do tipo troca de sentido as caracterizaram como prejudiciais para a função da proteína e os resíduos 76 e 385 como estrutural e funcional, respectivamente, além de ambos como altamente conservados entre as espécies. A análise funcional dos mutantes p.Ser385Leu e c.3503_3504delTC identificaram atividades residuais de 1,5% e nula, respectivamente. Também foram identificadas outras seis alterações patogênicas previamente descritas. A alteração c.3503_3504delTC foi a que apresentou a maior frequência (40%, n= 10/25 alelos), seguido pela p.Ile403The (12%, n=3/25 alelos). Quanto às relações genótipo-fenótipo, sete pacientes com ML II possuem genótipos combinados de alterações do tipo mudança de fase de leitura e sem sentido, enquanto que os cincos pacientes com ML III alfa/beta apresentam pelo menos uma alteração do tipo troca de sentido, o que evidencia a relação entre alterações que impactam a funcionalidade da proteína e fenótipos mais graves. A análise retrospectiva definiu o protocolo 1.0 que finalizaria o diagnóstico com um custo médio de R$ 338,45, em uma amostra de 25 pacientes. A análise prospectiva do protocolo 2.0, sobre a mesma amostra de pacientes, indicou que o mesmo finalizaria o diagnóstico com o custo médio de R$ 299,80, uma economia de 25%. Discussão/Conclusão: As novas alterações patogênicas descritas nesse trabalho confirmam a alta heterogeneidade alélica do gene GNPTAB. A análise funcional da alteração p.Ser385Leu confirma sua patogenicidade, que está de acordo com o fenótipo ML II do paciente, e evidencia a necessidade de mais estudos a fim de constatar o motivo desse resíduo ser importante para a proteína. A síntese dos protocolos demonstrou ser uma estratégia interessante e economicamente importante, uma vez que diminui os gastos envolvidos para finalizar o diagnóstico molecular. / Introduction: The lysosomal network is a complex of metabolic ways that influence processes like damaged or senescent organelles degradation, antigen processing, essential amino acid reutilization, and, in the last instance, it is important for normal cell physiology. In this context, lysosomes have a great relevance since it is in this organelle that the destruction of the molecules involved in all the processes mentioned above occurs. The operational units in the lysosomes are the lysosomal hydrolases that are more than 50 enzymes with capacity, in an acid environment, to breakdown specific substrates. GlcNAc-phosphotransferase is a hexameric complex (J2K2L2) located in the cis portion of the Golgi complex that performs the addition of mannose-6-phosphate residues in oligosaccharides chains on lysosomal hydrolases. In a subsequent way, the uncovering enzyme removes the mannose residues, exposes the phosphate residues, and enables the recognition of hydrolases by mannose-6-phosphate receptors. The J and K subunits are codified by GNPTAB gene, which is located in chromosome 12 and consists of 21 exons, and the L subunit, encoded by GNPTG gene, that is located in chromosome 16 and consists of 11 exons. The consequences of pathogenic alterations in GNPTAB are Mucolipidosis II or III alpha/beta diseases and alterations in the GNPTG are Mucolipidosis III gamma disease. The genetic defect leads to residual or absent activity of enzyme which ultimately generates an overflow of lysosomal hydrolases to the extracellular environment and accumulation of substrates in lysosomes. Objectives: (1) to characterize, by sequencing of the GNPTAB gene, the pathogenic alterations in a group of unrelated Brazilian patients with Mucolipidosis II or III alpha/beta, and (2) to define a molecular research protocol for Brazilian patients. Methodology: It is a crosssectional study with convenience sampling, and it includes patients with biochemical and clinical diagnosis of Mucolipidosis II or III. The DNA was amplified by PCR technique and sequencing by Sanger technique. All patients in the present study had all exons amplified. The missense alterations were analyzed by Polyphen2, Sift, and ConSurf softwares, and the alterations predicted as pathogenic were studied through research in Brazilian control alleles. The p.Ser385Leu and c.3503_3504delTC were evaluated by site-direct mutagenesis and the residual activity was evaluated 24 hours after expression in HEK cells, through radioactive assays. For cost-price analysis, current values for equipment, molecular biology reagents, and plastic materials were utilized to estimate the cost of DNA extraction, PCR reaction, PEG8000 purification, and sequencing. Results: Of the 13 patients, 8 were clinically diagnosed with Mucolipidosis II and 5 with Mucolipidosis III alpha/beta and, additionally, a mother of one patient with biochemical and clinical diagnosis of Mucolipidosis II was also analyzed. The DNA analysis identified six novel pathogenic alterations in GNPTAB: c.831delT, c.1763insA, c.1927delAATT, p.Ser385Leu, p.(Asp76Gly), and p.Tyr1111*. The bioinformatics analysis of missense alterations were characterized as damaging for protein function, and residues 76 and 385 as structural and functional, respectively, and both as highly conserved among the species. The functional analysis of mutants p.Ser385Leu and c.3503_3504delTC showed the residual activity of GlcNAcphosphotransferase of 1.5% and 0%, respectively. Six others pathogenic alterations previously described were also identified. The alteration c.3503_3504delTC showed the highest frequency (40%, n=10/25 alleles) followed by p.Ile403The (12%, n=3/25 alleles). The retrospective analysis defined the 1.0 protocol that finalized the molecular diagnosis at the cost of R$ 338,45 per sample, in a group of 25 patients. The prospective analysis of 2.0 protocol, in the same patients, indicated that it would finalize diagnosis at the cost of R$ 299,80 per sample, a saving of 25%. Discussion/Conclusion: The novel pathogenic alterations described confirm the high allelic heterogeneity of GNPTAB gene. In the genotype-phenotype relationship, 7 patients with Mucolipidosis II have combined genotype of frameshift or nonsense alterations, or both, and 5 Mucolipidosis III alpha/beta patients have at least one missense alteration, that shows the correlation between alterations that cause impact on the protein function and severe phenotype. The functional analysis of alteration p.Ser385Leu confirms its pathogenicity and makes evident the need of more studies in order to determine the reason this residue is so important for protein function. Protocol synthesis proves to be an interesting and economically important strategy, once it decreases costs to conclude the molecular diagnosis.