Made available in DSpace on 2014-06-12T16:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1147_1.pdf: 2903320 bytes, checksum: 1709e9c577d9ae0e4700fd0d1aaaaa2b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nutrição Parenteral (NP) são soluções ou emulsões, estéreis e apirogênicas, compostas de carboidratos, aminoácidos, lipídios, vitaminas e minerais, destinadas à administração endovenosa. Dentre os componentes susceptíveis à degradação fotoinduzida e presentes em formulações utilizadas em NP totais encontra-se a emulsão lipídica (EL). O objetivo deste trabalho foi analisar a fotodegradação da EL quando misturada aos outros componentes da NP em formulação para NP pediátrica, bem como, avaliar uma possível ação antioxidante do polifosfato de sódio sobre a EL. Formulações de NP preparadas foram submetidas a fotodegradação em câmara de fotoestabilidade qualificada, com doses na região ultravioleta e no visível equivalente a 24 e 48 h de luz ambiente hospitalar. Um planejamento fatorial de delineamento composto central rotacional (DCCR) foi realizado a fim de avaliar o efeito fotoprotetor do polifosfato de sódio nestes sistemas na presença de uma substância fotosensibilizadora (riboflavina) presente no complexo B de vitaminas e o sulfato ferroso (potente oxidante). Foram utilizadas, para análise da fotodegradação dos componentes lipídicos da EL, a Cromatografia gasosa de alta resolução por detecção de ionização em chama (CGAR-DIC) bem como técnicas espectrométricas vibracionais no infravermelho (IV) e Raman e microscopia Raman. A análise dos resultados obtidos por CGAR-DIC da fotodegradação das amostras não evidenciaram efeito fotoprotetor do polifosfato de sódio nas formulações de NP e que no tempo de exposição normal (até 24h) não ocorreu degradação significativa da EL nas NPs sem e com o polifosfato. O planejamento fatorial DCCR mostrou que o polifosfato teve um pequeno efeito fotoprotetor para o ácido linoléico e nenhum efeito para o ácido linolênico. As análises das ELs fotodegradadas na presença do sulfato ferroso mostraram diferenças nos espectros vibracionais no IV e Raman sugerindo que estas técnicas podem ser aplicadas na identificação de processos fotooxidativos em lipídeos, a análise via microscopia Raman não mostrou ser aplicável na identificação de processos fotoxidativos da EL

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:33:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9529_1.pdf: 2615514 bytes, checksum: 650b21124cdb832bcb9eb34615ecfdbc (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo de lesões de estoque e a avaliação de parâmetros de qualidade em concentrados de hemácias, hemocomponente amplamente utilizado em transfusões sanguíneas, são importantes por predizerem a viabilidade pós transfusional das células estocadas. Para mensuração do potencial zeta e da elasticidade celular, indicativos do estado oxidativo e do grau de envelhecimento celular, foi utilizada a técnica da pinça óptica, que possibilita manipulações precisas sem causar danos aos sistemas biológicos. A avaliação temporal da elasticidade de eritrócitos armazenados em CPD/SAG-M comprovou a tendência de perda gradual da deformabilidade celular em função do tempo de estocagem, tornando-se menos viáveis. Após cinco semanas de armazenamento, as células se apresentaram 134% mais rígidas. Já os valores do potencial zeta decresceram 43% com a estocagem, indicando perda de carga de membrana, sinal de lesão oxidativa. A ação do polifosfato de sódio, polímero inorgânico antioxidante, sobre as propriedades biomecânicas das hemácias estocadas foi também estudada. As hemácias na presença do polifosfato apresentaram menor perda elasticidade (em função do tempo de estocagem), principalmente a partir da 5ª semana de armazenamento, indicando que o polifosfato pode ser um potencial candidato a solução preservante de concentrado de hemácias. A sua ação sob a coagulação foi também analisada através do tempo de tromboplastina parcialmente ativada e tempo de protrombina, mostrando aumento do tempo de coagulação cálcio dependente proporcionalmente ao aumento da concentração de polifosfato no meio. Por final, uma avaliação de parâmetros usuais de qualidade de concentrado de hemácias (hematócrito, teor de hemoglobina, grau de hemólise e controle microbiológico) não mostrou alterações negativas significantes quando na presença do polifosfato. A Pinça Óptica mostrou-se eficiente na quantificação do potencial zeta e elasticidade de eritrócitos. Essas medidas podem nos ajudar a compreender e avaliar os efeitos de hemácias sobre variadas condições de estocagem

O objetivo deste trabalho é o estudo das Mudanças Estruturais Fotoinduzidas em filmes do sistema vítreo [Sb(PO3)3]n −Sb2O3 bem como a produção e caracterização do sistema vítreo em questão. Vidros de x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3 (5 ≤ x ≤ 40) foram produzidos pela fusão dos precursores Sb2O3 e [Sb(PO3)3]n a 900°C em cadinhos de carbono vítreo e em seguida vertidos e resfriados rapidamente em moldes de aço inox. Dessa forma foi possível obter vidros homogêneos e estáveis com dimensões de 1,0 x 1,0 x 0,5 cm3. A caracterização do sistema vítreo e parâmetros como região de formação vítrea e temperaturas características foram obtidos por meio de técnicas como DSC, Difração de Raios−X, FTIR, e MAS−NMR. A região de formação vítrea neste sistema ocorre para composições entre 10 ≤ x &#8804 25 sendo que para x = 5, x = 30, e x = 35 forma−se um vidro com pequena fração de microcristalinidade que apresenta coloração amarelada sendo visualmente transparente, já para x = 40 forma−se um vidro com maior fração de microcristalinidade e totalmente opaco. Este sistema vítreo possui interessantes propriedades como larga janela de transmitância (∼ 0,4 a 8 µm), alto índice de refração (n ∼ 2,0), baixa temperatura de fusão (Tf∼900 °C) e baixa temperatura de transição vítrea, (Tg∼300 °C). Filmes de x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3 foram produzidos por evaporação térmica dos vidros através de canhão de elétrons (EB−PVD) em um sistema não comercial de evaporação desenvolvido em nosso laboratório, onde conseguimos produzir de maneira eficiente e com boa qualidade óptica filmes de até 10 µm de espessura. Estes filmes apresentam um atípico fenômeno de fotocontração em torno de 8 % da espessura do filme, acompanhado de fotoclareamento após irradiação com laser UV em 350,7 nm. Além da caracterização a nível macroscópico do fenômeno de fotocontração (comportamento em função da potência e tempo de irradiação com laser UV) nossa atenção ficou voltada para o estudo desse efeito a nível estrutural, através de técnicas como Difração de Raios−X, XANES, FTIR, RPE, RBS e Holografia Óptica. Além da ampla caracterização mostramos a possibilidade de aplicação do material para holografia ou armazenamento óptico, redes de difração, e matrizes de microlentes. O efeito de fotocontração nos filmes foi notado devido ao fotoclareamento observado visualmente após a exposição ao UV e foi confirmado por medidas de perfilometria da região exposta ao UV. O efeito de fotoclareamento (simultâneo a fotocontração da superficie) ocorre gerando deslocamento de ∼ 30 nm do bandgap (3,58 eV, 347 nm) para maiores energias (4,01 eV, 310nm). Também observamos um pequeno deslocamento do bandgap para irradiações com λ.=482 e 460 nm. A fotocontração evolui não linearmente com o tempo e potência de irradiação. Depende também do tempo de exposição e da potência do laser, tendendo a saturação após 4 horas de exposição a 5 W⁄cm2 (100 mW) ou 2 horas de exposição a 15 W⁄cm2 (300 mw). O efeito de fotocontração tem forte dependência com a concentração de polifosfato de antimônio na composição dos filmes do sistema vítreo x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3. Filmes de 1,0 µ de espessura irradiados com 100 mW (5,0 W⁄cm2) por 4 horas (região de saturação) apresentam fotocontração (−ΔV⁄V) de até 8,0 % da espessura do filme (para x = 25) quando irradiados com laser UV (λ.=350 nm) Para x = 10 a contração é menor que 2,0 %, e para concentrações de polifosfato acima de 25 % efeito é diminuído drasticamente. A atmosfera na qual o filme é irradiado tem grande influência no efeito de fotocontração. Filmes de 20 % [Sb(PO3)3]n−80 % Sb2O3 (espessura: 1,0 µm)irradiado com laser UV por 4 horas a 100 mW (5,0 W⁄cm2) apresentaram fotocontração (−ΔV⁄V) de ∼ 8 % (∼ 50 % maior) em atmosfera de O2, 5 % no ar, e menor que 2 % para o vácuo, N2 e He. Apesar de se partir da evaporação dos vidros para produção dos filmes, a principal diferença de estrutura entre vidro e filme é que estes últimos apresentam estrutura com grande número de vazios intersticiais ao redor de unidades estruturais, o que não ocorre para os vidros. Nossos resultados mostraram efetivamente que o efeito de fotocontração em filmes irradiados com UV está relacionado com mudanças de estrutura de grupos fosfatos e efeitos fototérmicos cooperativos. Na parte de aplicações gravamos redes holográficas de relevo nos filmes estudados. Utilizando uma montagem tipo espelho de Lloyd para holografia foi possível gravar redes com período de 600 nm até 20 µm e medimos a eficiência de difração em tempo real utilizando um feixe de prova de laser He−Ne. As redes gravadas em filmes de filmes de 20% [Sb(PO3)3]n−80 % Sb2O3 com período de 20 µm de espessura apresentam eficiência de difração de 3 a 10,5 % para aproximadamente 1 hora de gravação e potencia variando de 50 a 600 mW (2,5 a 30 W⁄cm2), respectivamente. / The aim of this work is the study of the Photoinduced Structural Changes (PSC) in films of the [Sb(PO3)3]n −Sb2O3 glassy system, as well as the production and characterization of the glassy system. The glass samples x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3 (5 ≤ x ≤ 40) were produced by the melt−quenehing technique of suitable quantities of the precursors Sb2O3 and [Sb(PO3)3]n, fused at 900°C in glassy carbon crucibles and verted into stainless steel moulds. Homogeneous and stable glass plates of 1.0 x 1.0 x 0.5 cm3 were obtained. The characterization of the glass system and the obtaining of parameters such as the glass forming region and characteristic temperatures were possible through DSC, X−ray Diffraction, FTIR and MAS−NMR techniques. The studied glass system possess remarkable properties such as broad transmittance window (from 0.4 to 8.0 µm), high index of refraction (n ∼ 2.0), low melting temperature (Tf∼900 °C) and low glass transition temperature (Tg∼300 °C). The films were produced by electron beam physical vapor deposition (EB−PVD) of the glasses, in a non−commercial evaporation system developed in our laboratory, where is possible to produce high quality films with thickness of up to 10 µm. The films samples presented an atypical photocontraction behavior that consists of a decrease of up to 10 % in the thickness, accompanied of photobleaching after UV irradiation using a 350.7 nm laser line. Besides the macroscopic characterization of the photocontraction effect (behavior as function of the UV laser power density and irradiation time), our attention was focused on the study of the effect at structural level using techniques such as X−ray diffraction, XANES, FTIR, EPR, RBS and Optical Holography. In addition to the wide characterization we shown in this work the possibilities of application of this material for optical storage and holography, diffraction gratings, micro-lens array.

O objetivo deste trabalho é o estudo das Mudanças Estruturais Fotoinduzidas em filmes do sistema vítreo [Sb(PO3)3]n −Sb2O3 bem como a produção e caracterização do sistema vítreo em questão. Vidros de x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3 (5 ≤ x ≤ 40) foram produzidos pela fusão dos precursores Sb2O3 e [Sb(PO3)3]n a 900°C em cadinhos de carbono vítreo e em seguida vertidos e resfriados rapidamente em moldes de aço inox. Dessa forma foi possível obter vidros homogêneos e estáveis com dimensões de 1,0 x 1,0 x 0,5 cm3. A caracterização do sistema vítreo e parâmetros como região de formação vítrea e temperaturas características foram obtidos por meio de técnicas como DSC, Difração de Raios−X, FTIR, e MAS−NMR. A região de formação vítrea neste sistema ocorre para composições entre 10 ≤ x &#8804 25 sendo que para x = 5, x = 30, e x = 35 forma−se um vidro com pequena fração de microcristalinidade que apresenta coloração amarelada sendo visualmente transparente, já para x = 40 forma−se um vidro com maior fração de microcristalinidade e totalmente opaco. Este sistema vítreo possui interessantes propriedades como larga janela de transmitância (∼ 0,4 a 8 µm), alto índice de refração (n ∼ 2,0), baixa temperatura de fusão (Tf∼900 °C) e baixa temperatura de transição vítrea, (Tg∼300 °C). Filmes de x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3 foram produzidos por evaporação térmica dos vidros através de canhão de elétrons (EB−PVD) em um sistema não comercial de evaporação desenvolvido em nosso laboratório, onde conseguimos produzir de maneira eficiente e com boa qualidade óptica filmes de até 10 µm de espessura. Estes filmes apresentam um atípico fenômeno de fotocontração em torno de 8 % da espessura do filme, acompanhado de fotoclareamento após irradiação com laser UV em 350,7 nm. Além da caracterização a nível macroscópico do fenômeno de fotocontração (comportamento em função da potência e tempo de irradiação com laser UV) nossa atenção ficou voltada para o estudo desse efeito a nível estrutural, através de técnicas como Difração de Raios−X, XANES, FTIR, RPE, RBS e Holografia Óptica. Além da ampla caracterização mostramos a possibilidade de aplicação do material para holografia ou armazenamento óptico, redes de difração, e matrizes de microlentes. O efeito de fotocontração nos filmes foi notado devido ao fotoclareamento observado visualmente após a exposição ao UV e foi confirmado por medidas de perfilometria da região exposta ao UV. O efeito de fotoclareamento (simultâneo a fotocontração da superficie) ocorre gerando deslocamento de ∼ 30 nm do bandgap (3,58 eV, 347 nm) para maiores energias (4,01 eV, 310nm). Também observamos um pequeno deslocamento do bandgap para irradiações com λ.=482 e 460 nm. A fotocontração evolui não linearmente com o tempo e potência de irradiação. Depende também do tempo de exposição e da potência do laser, tendendo a saturação após 4 horas de exposição a 5 W⁄cm2 (100 mW) ou 2 horas de exposição a 15 W⁄cm2 (300 mw). O efeito de fotocontração tem forte dependência com a concentração de polifosfato de antimônio na composição dos filmes do sistema vítreo x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3. Filmes de 1,0 µ de espessura irradiados com 100 mW (5,0 W⁄cm2) por 4 horas (região de saturação) apresentam fotocontração (−ΔV⁄V) de até 8,0 % da espessura do filme (para x = 25) quando irradiados com laser UV (λ.=350 nm) Para x = 10 a contração é menor que 2,0 %, e para concentrações de polifosfato acima de 25 % efeito é diminuído drasticamente. A atmosfera na qual o filme é irradiado tem grande influência no efeito de fotocontração. Filmes de 20 % [Sb(PO3)3]n−80 % Sb2O3 (espessura: 1,0 µm)irradiado com laser UV por 4 horas a 100 mW (5,0 W⁄cm2) apresentaram fotocontração (−ΔV⁄V) de ∼ 8 % (∼ 50 % maior) em atmosfera de O2, 5 % no ar, e menor que 2 % para o vácuo, N2 e He. Apesar de se partir da evaporação dos vidros para produção dos filmes, a principal diferença de estrutura entre vidro e filme é que estes últimos apresentam estrutura com grande número de vazios intersticiais ao redor de unidades estruturais, o que não ocorre para os vidros. Nossos resultados mostraram efetivamente que o efeito de fotocontração em filmes irradiados com UV está relacionado com mudanças de estrutura de grupos fosfatos e efeitos fototérmicos cooperativos. Na parte de aplicações gravamos redes holográficas de relevo nos filmes estudados. Utilizando uma montagem tipo espelho de Lloyd para holografia foi possível gravar redes com período de 600 nm até 20 µm e medimos a eficiência de difração em tempo real utilizando um feixe de prova de laser He−Ne. As redes gravadas em filmes de filmes de 20% [Sb(PO3)3]n−80 % Sb2O3 com período de 20 µm de espessura apresentam eficiência de difração de 3 a 10,5 % para aproximadamente 1 hora de gravação e potencia variando de 50 a 600 mW (2,5 a 30 W⁄cm2), respectivamente. / The aim of this work is the study of the Photoinduced Structural Changes (PSC) in films of the [Sb(PO3)3]n −Sb2O3 glassy system, as well as the production and characterization of the glassy system. The glass samples x[Sb(PO3)3]n−(100−x)Sb2O3 (5 ≤ x ≤ 40) were produced by the melt−quenehing technique of suitable quantities of the precursors Sb2O3 and [Sb(PO3)3]n, fused at 900°C in glassy carbon crucibles and verted into stainless steel moulds. Homogeneous and stable glass plates of 1.0 x 1.0 x 0.5 cm3 were obtained. The characterization of the glass system and the obtaining of parameters such as the glass forming region and characteristic temperatures were possible through DSC, X−ray Diffraction, FTIR and MAS−NMR techniques. The studied glass system possess remarkable properties such as broad transmittance window (from 0.4 to 8.0 µm), high index of refraction (n ∼ 2.0), low melting temperature (Tf∼900 °C) and low glass transition temperature (Tg∼300 °C). The films were produced by electron beam physical vapor deposition (EB−PVD) of the glasses, in a non−commercial evaporation system developed in our laboratory, where is possible to produce high quality films with thickness of up to 10 µm. The films samples presented an atypical photocontraction behavior that consists of a decrease of up to 10 % in the thickness, accompanied of photobleaching after UV irradiation using a 350.7 nm laser line. Besides the macroscopic characterization of the photocontraction effect (behavior as function of the UV laser power density and irradiation time), our attention was focused on the study of the effect at structural level using techniques such as X−ray diffraction, XANES, FTIR, EPR, RBS and Optical Holography. In addition to the wide characterization we shown in this work the possibilities of application of this material for optical storage and holography, diffraction gratings, micro-lens array.

O fósforo é um dos nutrientes que mais limita o crescimento das plantas, contudo existem controvérsias sobre a resposta das soqueiras de cana-açúcar à adubação fosfatada. Foram conduzidos dois experimentos com o objetivo de compreender a dinâmica do fósforo no solo sob cultivo de cana-de-açúcar RB85 5536, com ênfase na adubação de soqueira, e a fim de estabelecer fontes de fósforo adequadas para este sistema. Um dos experimentos visou compreender as reações ao redor de grânulos de fertilizantes fosfatados, assim como observar a difusão de P a partir destes grânulos. O segundo experimento, objetivou entender a dinâmica do P em solo sob soqueira adubada com fontes de fósforo. Os resultados deste estudo mostram diferenças entre os adubos com respeito à labilidade e à mobilidade de P no solo. A mobilidade foi encontrada intimamente relacionada com o pH do solo, teores de argila e CaCO3 e reações iniciais de precipitação, sendo esta última predominante em torno do grânulo. A taxa à qual P se moveu a partir do grânulo para o solo foi intimamente relacionada com o teor de argila do solo, assim, quanto menor o teor de argila maior é a distância percorrida pelo ânion fosfato. A maior mobilidade P foi encontrada com uso das fontes a base de fosfato monoamônico. Em contraste, os grânulos de Estruvita permaneceram intactos e mostrou-se um P de menor mobilidade. Por meio de estudo de Estruvita sequencial foi investigado a dinâmica do adubo P após mover-se a partir do grânulo para o solo. Em geral, mais de 50% do fertilizante P foi recuperado como P lábil nos primeiros 13,5 mm a partir do local de colocação dos fertilizantes. O revestimento de fosfato monoamônico com enxofre elementar ou ácido húmico não aumentou a labilidade ou a mobilidade a partir desse fertilizante. Reações de protonação e desprotonação de fosfato parecem afetar o pH do solo em torno dos grânulos. As reações envolvendo o N em algumas fontes provaram ser mais atuantes na alteração do pH. Em solo sob cultivo de cana-de-açúcar, as frações de P no solo mais alteradas pela adubação fosfatada foram a de P extraído com resina trocadora de ânions e P extraível com NaOH 0,1 mol L-1, fração lábil e moderadamente lábil, respectivamente. Contudo, esses efeitos foram evidenciados somente após a reaplicação dos fertilizantes fosfatados na segunda safra avaliada, em que também foi evidenciado sinergismo entre essas frações de P. Embora algumas fontes tenham promovido aumento no teor de P disponível no solo, nem segunda ou terceira soqueira de cana-de-açúcar, apresentaram influencia à adubação fosfatada, mesmo com a reaplicação dos fertilizantes na terceira soqueira. / Among the nutrients, phosphorus is one of those who limit plant growth, however there are controversies about the response from the phosphate fertilization. Thus, in order to understand the dynamics of phosphorus in soil under cultivation of sugarcane\'s ratoon, and also establish more suitable phosphorus sources for that system, two experiments were carried out. The first one, aiming to understand reactions around of the granules of phosphate fertilizers as well as to observe P diffusion. And another experiment aiming understands the dynamics of P in soil under ratoon fertilized with phosphorus sources. The results of this study show differences between fertilizers with respect to lability and mobility of P in the soil. P mobility was found closely related to soil pH, clay and CaCO3 precipitation and initial reactions, the latter in turn are prevalent around the granules. The rate at which P moves from the pellet was closely related to the clay content. The distance traveled decreases as the increase of clay content. The greater P mobility was found where monoammonium phosphates were applied base. In contrast, Struvite granules remain intact and showed lower mobility. A sequential fractionation study was used to investigate the P-fertilizer behavior after moving outward of granules. Overall, more than 50% of P fertilizer was recovered labile P as the first 13,5 mm from fertilizer placement. e monoammonium phosphate coating with elemental sulfur and humic acid, did not improve lability or mobility from that fertilizer. Reactions of phosphate protonation and deprotonation seems to affect the soil pH around the granules. However, reactions involving N fertilizer proved more remarkable. In soil under sugarcane cultivation, the P extracted with anion exchange resin and e P extracted with 0.1 M NaOH were the P fractions most affected by phosphorus fertilization were, labile and moderately labile fractions, respectively. However, these effects were evident only after the reapplication of fertilizers on the second assessed ratoon. In this experiment synergism between these fractions P was also observed. Although some sources increased available P in soil, nor second neither third ratoon of sugarcane, RB85 5536, responded to fertilization, even with the fertilizers reapplication in the third ratoon.

O fósforo é um dos nutrientes que mais limita o crescimento das plantas, contudo existem controvérsias sobre a resposta das soqueiras de cana-açúcar à adubação fosfatada. Foram conduzidos dois experimentos com o objetivo de compreender a dinâmica do fósforo no solo sob cultivo de cana-de-açúcar RB85 5536, com ênfase na adubação de soqueira, e a fim de estabelecer fontes de fósforo adequadas para este sistema. Um dos experimentos visou compreender as reações ao redor de grânulos de fertilizantes fosfatados, assim como observar a difusão de P a partir destes grânulos. O segundo experimento, objetivou entender a dinâmica do P em solo sob soqueira adubada com fontes de fósforo. Os resultados deste estudo mostram diferenças entre os adubos com respeito à labilidade e à mobilidade de P no solo. A mobilidade foi encontrada intimamente relacionada com o pH do solo, teores de argila e CaCO3 e reações iniciais de precipitação, sendo esta última predominante em torno do grânulo. A taxa à qual P se moveu a partir do grânulo para o solo foi intimamente relacionada com o teor de argila do solo, assim, quanto menor o teor de argila maior é a distância percorrida pelo ânion fosfato. A maior mobilidade P foi encontrada com uso das fontes a base de fosfato monoamônico. Em contraste, os grânulos de Estruvita permaneceram intactos e mostrou-se um P de menor mobilidade. Por meio de estudo de Estruvita sequencial foi investigado a dinâmica do adubo P após mover-se a partir do grânulo para o solo. Em geral, mais de 50% do fertilizante P foi recuperado como P lábil nos primeiros 13,5 mm a partir do local de colocação dos fertilizantes. O revestimento de fosfato monoamônico com enxofre elementar ou ácido húmico não aumentou a labilidade ou a mobilidade a partir desse fertilizante. Reações de protonação e desprotonação de fosfato parecem afetar o pH do solo em torno dos grânulos. As reações envolvendo o N em algumas fontes provaram ser mais atuantes na alteração do pH. Em solo sob cultivo de cana-de-açúcar, as frações de P no solo mais alteradas pela adubação fosfatada foram a de P extraído com resina trocadora de ânions e P extraível com NaOH 0,1 mol L-1, fração lábil e moderadamente lábil, respectivamente. Contudo, esses efeitos foram evidenciados somente após a reaplicação dos fertilizantes fosfatados na segunda safra avaliada, em que também foi evidenciado sinergismo entre essas frações de P. Embora algumas fontes tenham promovido aumento no teor de P disponível no solo, nem segunda ou terceira soqueira de cana-de-açúcar, apresentaram influencia à adubação fosfatada, mesmo com a reaplicação dos fertilizantes na terceira soqueira. / Among the nutrients, phosphorus is one of those who limit plant growth, however there are controversies about the response from the phosphate fertilization. Thus, in order to understand the dynamics of phosphorus in soil under cultivation of sugarcane\'s ratoon, and also establish more suitable phosphorus sources for that system, two experiments were carried out. The first one, aiming to understand reactions around of the granules of phosphate fertilizers as well as to observe P diffusion. And another experiment aiming understands the dynamics of P in soil under ratoon fertilized with phosphorus sources. The results of this study show differences between fertilizers with respect to lability and mobility of P in the soil. P mobility was found closely related to soil pH, clay and CaCO3 precipitation and initial reactions, the latter in turn are prevalent around the granules. The rate at which P moves from the pellet was closely related to the clay content. The distance traveled decreases as the increase of clay content. The greater P mobility was found where monoammonium phosphates were applied base. In contrast, Struvite granules remain intact and showed lower mobility. A sequential fractionation study was used to investigate the P-fertilizer behavior after moving outward of granules. Overall, more than 50% of P fertilizer was recovered labile P as the first 13,5 mm from fertilizer placement. e monoammonium phosphate coating with elemental sulfur and humic acid, did not improve lability or mobility from that fertilizer. Reactions of phosphate protonation and deprotonation seems to affect the soil pH around the granules. However, reactions involving N fertilizer proved more remarkable. In soil under sugarcane cultivation, the P extracted with anion exchange resin and e P extracted with 0.1 M NaOH were the P fractions most affected by phosphorus fertilization were, labile and moderately labile fractions, respectively. However, these effects were evident only after the reapplication of fertilizers on the second assessed ratoon. In this experiment synergism between these fractions P was also observed. Although some sources increased available P in soil, nor second neither third ratoon of sugarcane, RB85 5536, responded to fertilization, even with the fertilizers reapplication in the third ratoon.

[ES] El metabolismo del fosfato (Pi) es crucial para todos los organismos vivos, tanto en términos energéticos como de biosíntesis. En bacterias lácticas (BAL), como Lacticaseibacillus paracasei, este proceso podría estar vinculado a algunas de sus funciones probióticas, como la retención de metales tóxicos como el arsénico y la síntesis de polifosfato (poli-P), crucial para la homeostasis intestinal. En distintos lactobacilos se han identificado genes (pstSCAB) que codifican un transportador ABC específico de Pi probablemente responsable de acumular arsenato [As(V)], un análogo estructural del Pi. Estos genes se encuentran adyacentes a un sistema de dos componentes (TCS) phoP-phoR, que regula el metabolismo del Pi en otras bacterias. Además, la enzima poli-P quinasa (Ppk) sintetiza poli-P, mientras que su degradación es realizada por la exopolifosfatasa (Ppx). En Lc. paracasei BL23, el gen que codifica Ppk está agrupado con dos genes exopolifosfatasa cuya función no ha sido explorada. El objetivo principal de esta tesis fue estudiar cómo el metabolismo del Pi y su regulación en lactobacilos afectan la captación de As(V) y la producción de poli-P. Se evaluó el papel del transportador PstSCAB y el TCS PhoPR de lactobacilos en la incorporación de especies inorgánicas de As. Se construyeron mutantes de los genes pstC del transportador PstSCAB, del gen regulador del transporte de Pi phoU y del gen phoP del TCS PhoPR en las cepas Lactiplantibacillus plantarum Lpp+ y WCFS1. Además, se construyeron mutantes en estos genes en nuestra bacteria modelo del laboratorio, Lc. paracasei BL23, incluyendo un mutante en el gen phoR del TCS PhoPR. Se estudió su capacidad de incorporación de As y de crecimiento. Nuestros resultados demostraron que el As(V) probablemente es captado por el sistema de transporte PstSCAB en L. plantarum. También se demostró que la cepa de Lc. paracasei que carece de phoP mostró una mayor resistencia a As(III). La inesperada resistencia a As(III) en la cepa ¿phoP de Lc. paracasei BL23 motivó la caracterización del regulador transcripcional PhoP. Se realizó un análisis transcriptómico comparativo entre la cepa silvestre y el mutante ¿phoP, mostrando cambios significativos en el transcriptoma. Uno de los hallazgos más destacados fue la disminución en la expresión del gen ackA (acetato quinasa). Esto nos llevó a construir un mutante en este gen, el cual presentó el mismo fenotipo de resistencia a As(III) que la cepa ¿phoP, evidenciando que el déficit en la expresión de la acetato quinasa causante de esta resistencia. Por otro lado, para explorar los mecanismos implicados en la síntesis y degradación de poli-P en lactobacilos, especialmente las funciones de los genes que codifican las exopolifosfatasas Ppx1 y Ppx2 en Lc. paracasei BL23, se obtuvieron mutantes en sus respectivos genes y se estudió su impacto en la síntesis de poli-P. Se observó un fenotipo inesperado en la falta de Ppx1, que presentó una ausencia total de síntesis de poli-P. Así, Ppx1 es necesaria para la producción in vivo de poli-P. Los análisis catalíticos de Ppk, Ppx1 y Ppx2 y el estudio de las secuencias proteicas sugieren que Ppx1 podría no actuar como exopolifosfatasa. Además, una mutación en el residuo conservado Glu-112 en Ppx1 incrementó la síntesis de poli-P, indicando un papel regulador o catalítico. Finalmente, se demostró que la transición a la fase estacionaria y la limitación de nutrientes desencadenan la acumulación de poli-P. Se evaluó cómo la variación en los niveles de poli-P afecta la supervivencia bacteriana durante esta fase. Un mutante en ppk2 (otra Ppk en Lc. paracasei BL23) mostró menor supervivencia en fase estacionaria, resaltando su papel en el metabolismo de poli-P. En conjunto, estos hallazgos profundizan en la comprensión del metabolismo del Pi y del poli-P en Lc. paracasei BL23, con posibles implicaciones en aplicaciones probióticas, especialmente en el contexto de la resistencia a metales tóxicos y la homeostasis intestinal. / [CA] El metabolisme del fosfat (Pi) és fonamental per a tots els éssers vius, tant en termes energètics com de biosíntesi. En bacteris làctics (BAL), com Lacticaseibacillus paracasei, aquest procés està vinculat a diverses funcions probiòtiques, com la retenció de metalls tòxics com l'arsènic i la síntesi de polifosfat (poli-P), essencial per a la homeòstasi intestinal. En diversos lactobacils s'han identificat gens (pstSCAB) que codifiquen un transportador ABC específic de Pi, probablement responsable de l'acumulació d'arsènat [As(V)], un anàleg estructural del Pi. Aquests gens estan adjacents a un sistema de dos components (TCS) phoP-phoR, que regula el metabolisme de Pi en altres bacteris. L'enzim polifosfat quinasa (Ppk) sintetitza poli-P, mentre que la seva degradació es fa per l'exopolifosfatasa (Ppx). En Lc. paracasei BL23, el gen que codifica Ppk està agrupat amb dos gens exopolifosfatasa, la funció dels quals no s'ha explorat fins ara. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser estudiar com el metabolisme de Pi i la seva regulació en lactobacils afecten l'absorció d'As(V) i la producció de poli-P. Es va avaluar el paper del transportador PstSCAB i del TCS PhoPR en lactobacils en la captació d'espècies inorgàniques d'As. Es van construir mutacions en els gens pstC del transportador PstSCAB, en el gen regulador phoU del transport de Pi i en el gen phoP del TCS PhoPR en les soques Lactiplantibacillus plantarum Lpp+ i WCFS1. També es van construir mutacions en aquests gens en Lc. paracasei BL23, incloent-hi una mutació en el gen phoR del TCS PhoPR. Es va estudiar la capacitat d'incorporació d'As i el creixement de les soques mutants. Els resultats van mostrar que l'As(V) és probablement captat pel sistema de transport PstSCAB en L. plantarum. També es va demostrar que la soca Lc. paracasei sense phoP va presentar major resistència a l'As(III), un resultat inesperat que va motivar la caracterització del regulador transcripcional PhoP. La resistència a l'As(III) en la soca ¿phoP de Lc. paracasei BL23 va portar a un anàlisi transcriptòmic comparatiu entre la soca salvatge i el mutant ¿phoP. Es va observar una disminució en l'expressió del gen ackA (acetat quinasa), un enzim involucrat en la metabolització d'acetat. Un mutant en aquest gen va mostrar un fenotip de resistència a l'As(III), indicant que el dèficit d'acetat quinasa és responsable de la resistència. Es va explorar també la síntesi i degradació de poli-P en lactobacils, especialment el paper dels gens que codifiquen les exopolifosfatases Ppx1 i Ppx2 en Lc. paracasei BL23. Es van construir mutants en aquests gens i es va estudiar el seu impacte en la síntesi de poli-P. Es va observar que la manca de Ppx1 impedia la síntesi de poli-P, demostrant que Ppx1 és essencial per a la producció in vivo de poli-P. A més, una mutació en el residu conservat Glu-112 en Ppx1 va augmentar la síntesi de poli-P, suggerint un possible paper regulador o catalític de Ppx1. Finalment, es va demostrar que la transició a la fase estacionària i la limitació de nutrients desencadenen l'acumulació de poli-P. Un mutant en ppk2 (una altra polifosfat quinasa en Lc. paracasei BL23) va mostrar menor supervivència en la fase estacionària, destacant el paper de Ppk2 en el metabolisme de poli-P. En resum, aquests resultats contribueixen a una millor comprensió del metabolisme de Pi i poli-P en Lc. paracasei BL23, amb implicacions per a aplicacions probiótiques, especialment en resistència a metalls tòxics i la regulació de la homeòstasi intestinal. / [EN] Phosphate (Pi) metabolism is crucial for all living organisms, both in terms of energy and biosynthesis. In lactic acid bacteria (LAB), such as Lacticaseibacillus paracasei, this process could be linked to some of their probiotic functions, such as the retention of toxic metals like arsenic and the synthesis of polyphosphate (poly-P), which is critical for intestinal homeostasis. In various lactobacilli, genes (pstSCAB) encoding an ABC transporter specific for Pi have been identified. This transporter is likely responsible for accumulating arsenate [As(V)], a structural analog of Pi. These genes are adjacent to a two-component system (TCS) phoP-phoR, which regulates Pi metabolism in other bacteria. Additionally, the enzyme poly-P kinase (Ppk) synthesizes poly-P, while its degradation is carried out by exopolyphosphatase (Ppx). In Lc. paracasei BL23, the gene encoding Ppk is clustered with two exopolyphosphatase genes whose function has not yet been explored. The main objective of this thesis was to study how Pi metabolism and its regulation in lactobacilli affect the uptake of As(V) and poly-P production. The role of the PstSCAB transporter and the PhoPR TCS in lactobacilli in the incorporation of inorganic As species was evaluated. Mutants were constructed for the pstC genes of the PstSCAB transporter, the phoU gene (regulator of Pi transport), and the phoP gene of the PhoPR TCS in Lactiplantibacillus plantarum strains Lpp+ and WCFS1. Additionally, mutants for these genes were generated in our laboratory model bacterium, Lc. paracasei BL23, including a mutant in the phoR gene of the PhoPR TCS. Their capacity for As uptake and growth was studied. Our results showed that As(V) is likely taken up by the PstSCAB transport system in L. plantarum. It was also demonstrated that the Lc. paracasei strain lacking phoP exhibited greater resistance to As(III). The unexpected resistance to As(III) in the ¿phoP strain of Lc. paracasei BL23 prompted further characterization of the transcriptional regulator PhoP. A comparative transcriptomic analysis was performed between the wild-type strain and the ¿phoP mutant, revealing significant changes in the transcriptome. One of the most notable findings was the decreased expression of the ackA gene (acetate kinase). This led to the construction of a mutant for this gene, which exhibited the same As(III) resistance phenotype as the ¿phoP strain, demonstrating that reduced acetate kinase expression is the cause of this resistance. On the other hand, to explore the mechanisms involved in poly-P synthesis and degradation in lactobacilli, particularly the roles of the genes encoding the exopolyphosphatases Ppx1 and Ppx2 in Lc. paracasei BL23, mutants were generated in their respective genes, and their impact on poly-P synthesis was studied. An unexpected phenotype was observed in the absence of Ppx1, which showed a total lack of poly-P synthesis. Thus, Ppx1 is essential for in vivo poly-P production. Catalytic analyses of Ppk, Ppx1, and Ppx2, along with protein sequence studies, suggest that Ppx1 might not act as an exopolyphosphatase. Furthermore, a mutation in the conserved residue Glu-112 in Ppx1 increased poly-P synthesis, indicating a regulatory or catalytic role. Finally, it was demonstrated that the transition to the stationary phase and nutrient limitation trigger poly-P accumulation. The impact of varying poly-P levels on bacterial survival during this phase was evaluated. A mutant in ppk2 (another Ppk in Lc. paracasei BL23) showed reduced survival in the stationary phase, highlighting its role in poly-P metabolism. Altogether, these findings enhance the understanding of Pi and poly-P metabolism in Lc. paracasei BL23, with potential implications for probiotic applications, particularly in the context of resistance to toxic metals and intestinal homeostasis. / Corrales Benedetti, D. (2024). Metabolismo del fosfato en bacterias lácticas y su implicación en la funcionalidad [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/214030

O operon pst de P. aeruginosa codifica um transportador de fosfato de alta afinida-de e também a proteína PhoU que, em conjunto, atuam como repressores da ex-pressão do regulon Pho dessa espécie. A atividade de PhoU está também associada ao metabolismo de polifosfato (poliP), dado que mutantes phoU nulos apresentam um vasto acúmulo do biopolímero. Ensaios de β-galactosidase mostraram uma alteração na expressão dos genes ppk e ppx, envolvidos no metabolismo de poliP, no mutante phoU. Observou-se que na cepa selvagem, a transcrição de ppk e de ppx não responde às limitações de Pi ou de nitrogênio, sendo esses genes altamente expressos em condições normais de crescimento. Além disso, determinou-se que ppk é co-transcrito com o gene hemB, os quais formam, portanto, um operon. O operon pst também foi analisado. Foi identificado por ensaios de northern blot o transcrito do primeiro gene do operon, pstS, que codifica uma proteína periplasmática. Também, foi identificado um promotor imediatamente a montante de phoU, o gene mais distal do operon, que permitiria sua expressão em condições normais do crescimento bacteriano. Por fim, determinou-se por ensaios de EMSA que as duas sequências consenso Pho box presentes no operon pst são completamente funcionais. / The pst operon in P. aeruginosa encodes a high-affinity phosphate transporter and the PhoU protein, which together act as repressors of Pho regulon of this species. The PhoU activity is also related with polyphosphate (polyP) metabolism, since phoU null mutants have a large accumulation of the biopolymer. β-galactosidase assays allowed to confirm a change in the expression of ppk and ppx genes, in-volved in PolyP metabolism, in the phoU mutant. It was also evidenced that in the wild type strain, the ppk and ppx transcription does not respond to Pi or nitrogen starvation, and that these genes are highly expressed under conditions of normal growth. In addition, it was determined that ppk is co-transcribed with hemB, a gene involved in the synthesis of porphyrins, and they constitute therefore an operon. The pst operon was also examined. Was identified by northern blot the transcript of the first gene in the operon, pstS, which encodes a periplasmic protein. Also, a promoter was identified immediately upstream of phoU, the most distal gene in the operon, allowing its expression in normal conditions of bacterial growth. Finally, it was determined by EMSA that the two consensus sequences Pho box present in the pst operon are fully functional.

O operon pst de P. aeruginosa codifica um transportador de fosfato de alta afinida-de e também a proteína PhoU que, em conjunto, atuam como repressores da ex-pressão do regulon Pho dessa espécie. A atividade de PhoU está também associada ao metabolismo de polifosfato (poliP), dado que mutantes phoU nulos apresentam um vasto acúmulo do biopolímero. Ensaios de β-galactosidase mostraram uma alteração na expressão dos genes ppk e ppx, envolvidos no metabolismo de poliP, no mutante phoU. Observou-se que na cepa selvagem, a transcrição de ppk e de ppx não responde às limitações de Pi ou de nitrogênio, sendo esses genes altamente expressos em condições normais de crescimento. Além disso, determinou-se que ppk é co-transcrito com o gene hemB, os quais formam, portanto, um operon. O operon pst também foi analisado. Foi identificado por ensaios de northern blot o transcrito do primeiro gene do operon, pstS, que codifica uma proteína periplasmática. Também, foi identificado um promotor imediatamente a montante de phoU, o gene mais distal do operon, que permitiria sua expressão em condições normais do crescimento bacteriano. Por fim, determinou-se por ensaios de EMSA que as duas sequências consenso Pho box presentes no operon pst são completamente funcionais. / The pst operon in P. aeruginosa encodes a high-affinity phosphate transporter and the PhoU protein, which together act as repressors of Pho regulon of this species. The PhoU activity is also related with polyphosphate (polyP) metabolism, since phoU null mutants have a large accumulation of the biopolymer. β-galactosidase assays allowed to confirm a change in the expression of ppk and ppx genes, in-volved in PolyP metabolism, in the phoU mutant. It was also evidenced that in the wild type strain, the ppk and ppx transcription does not respond to Pi or nitrogen starvation, and that these genes are highly expressed under conditions of normal growth. In addition, it was determined that ppk is co-transcribed with hemB, a gene involved in the synthesis of porphyrins, and they constitute therefore an operon. The pst operon was also examined. Was identified by northern blot the transcript of the first gene in the operon, pstS, which encodes a periplasmic protein. Also, a promoter was identified immediately upstream of phoU, the most distal gene in the operon, allowing its expression in normal conditions of bacterial growth. Finally, it was determined by EMSA that the two consensus sequences Pho box present in the pst operon are fully functional.