The thesis is divided into two parts, which in turn are subdivided as follows: Account of the various methods for the preparation of glucosan. Proof of the constitution of glucosan, together with the general problem of its relationship to starch and cellulose. An investigation of the acid products obtained during the methylation of glucosan by means of silver oxide and methyl iodide. And: An investigation of the conditions necessary for the polymerisation of glucosan, and of the properties and constitution of the products.

CAPES / O mercado mundial de polissacarídeos tem atraído grandes companhias industriais interessadas em conquistar novos e rentáveis campos de atuação. Polissacarídeos com propriedades tecnológicas e biológicas podem ser obtidos a partir de plantas, algas e de microrganismos. Dentre os polissacarídeos com propriedades biológicas, as glucanas tem se destacado por apresentarem atividade imunoestimulante e potencialidades no tratamento de doenças como câncer, hipercolesterolemia, diabetes, esclerose múltipla e doenças cardiovasculares. Recentes estudos demonstram a produção extracelular de β-glucanas por fungos filamentosos em cultivos submersos. A modificação na estrutura química das glucanas por carboximetilação é considerada uma importante rota para melhorar suas propriedades, podendo contribuir para o aumento da solubilidade da molécula, bem como atividades biológicas, especialmente aquelas associadas a mecanismos de ação antioxidante e antiproliferativa. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo a produção de β-1,6-D-glucana (lasiodiplodana) pelo fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI em cultivo submerso, bem como a carboximetilação da molécula, caracterização e avaliação da citotoxicidade e atividade antioxidante. A carboximetilação da molécula foi confirmada através da verificação de sinais químicos específicos identificados por espectroscopia de FT-IR e RMN 13C e a molécula carboximetilada apresentou grau de substituição (DS) de 1,27. A análise térmica (TG/DTA) indicou que a amostra bruta e carboximetilada apresentaram quatro estágios de perda de massa. O primeiro estágio ocorreu em 125ºC (perda de água) e houve dois eventos consecutivos de perda de massa (200ºC-400ºC) atribuídos à degradação da molécula. O quarto estágio ocorreu entre 425ºC e 620ºC (decomposição final) com pico exotérmico em 510ºC. Análise por MEV indicou que a lasiodiplodana bruta apresenta estruturas granulares que se rompem após carboximetilação. Análise de DRX demonstrou que o polímero bruto e carboximetilado apresentam estrutura não cristalina. A carboximetilação contribuiu para melhorar a hidrossolubulidade da molécula (aumento de 60%) e para melhorar a atividade antioxidante avaliada pela capacidade de captura dos radicais ABTS, DPPH e poder redutor do íon férrico (FRAP). Não foi verificado efeito citotóxico da lasiodiplodana bruta e modificada sobre hemácias. Os resultados obtidos sugerem que a carboximetilação da lasiodiplodana pode contribuir para melhoria das propriedades biológicas e para o potencial de uso biotecnológico da molécula. / The world market of polysaccharides has attracted large industrial companies interested in gaining new and profitable fields. Polysaccharides with technological and biological properties can be obtained from plants, algae and microorganisms. Among the polysaccharides with biological properties, glucans have been highlighted by demonstrate immunostimulatory activity and potential for treating diseases such as cancer, hypercholesterolemia, diabetes, multiple sclerosis and cardiovascular diseases. Recent studies demonstrate the production of exocellular β-glucans by filamentous fungi in submerged cultivations. Modifications in the chemical structure of glucans by carboxymethylation is considered an important route to improve its properties, may contribute to the increased solubility of the molecule as well as biological activities, especially those associated with antioxidant and antiproliferative mechanisms of action. Therefore, the present work aimed the production of β-1,6-D glucan (lasiodiplodana) by the Lasiodiplodia theobromae MMPI fungus in submerged cultivation and carboxymethylation of the molecule, characterization and evaluation of cytotoxicity and antioxidant activity. The carboxymethylation of the molecule was confirmed by checking specific chemical signals identified by FT-IR and NMR and 13C spectroscopy. Carboxymethylated molecule presented degree of substitution (DS) of 1.27. Thermal analysis (TG / DTA) indicated that native and carboxymethylated samples had four stages of mass loss. The first stage was at 125 ºC (loss of water) and there were two consecutive events of weight loss (200 ºC - 400 ºC) attributed to the degradation of the molecule. The fourth stage occurred between 425 ºC and 620 ºC (final decomposition) with exothermic peak at 510 ºC. SEM analysis indicated that the raw lasiodiplodan presents granular structures which are broken after carboxymetylation. XRD analysis showed that native and carboxymethylated biopolymers have no crystalline structure. Carboxymethylation aided to improve water solubility the molecule (60% increase) and to improve antioxidant activity assessed by ability to capture the ABTS, DPPH radical scavenging and the ferric ion reducing power (FRAP). There was no cytotoxic effect of raw lasiodiplodana and modified on the erythrocytes. The results suggest that the carboxymethylation of lasiodiplodan can contribute to improved biological properties and the potential biotechnological use of the molecule.

CAPES / O mercado mundial de polissacarídeos tem atraído grandes companhias industriais interessadas em conquistar novos e rentáveis campos de atuação. Polissacarídeos com propriedades tecnológicas e biológicas podem ser obtidos a partir de plantas, algas e de microrganismos. Dentre os polissacarídeos com propriedades biológicas, as glucanas tem se destacado por apresentarem atividade imunoestimulante e potencialidades no tratamento de doenças como câncer, hipercolesterolemia, diabetes, esclerose múltipla e doenças cardiovasculares. Recentes estudos demonstram a produção extracelular de β-glucanas por fungos filamentosos em cultivos submersos. A modificação na estrutura química das glucanas por carboximetilação é considerada uma importante rota para melhorar suas propriedades, podendo contribuir para o aumento da solubilidade da molécula, bem como atividades biológicas, especialmente aquelas associadas a mecanismos de ação antioxidante e antiproliferativa. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo a produção de β-1,6-D-glucana (lasiodiplodana) pelo fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI em cultivo submerso, bem como a carboximetilação da molécula, caracterização e avaliação da citotoxicidade e atividade antioxidante. A carboximetilação da molécula foi confirmada através da verificação de sinais químicos específicos identificados por espectroscopia de FT-IR e RMN 13C e a molécula carboximetilada apresentou grau de substituição (DS) de 1,27. A análise térmica (TG/DTA) indicou que a amostra bruta e carboximetilada apresentaram quatro estágios de perda de massa. O primeiro estágio ocorreu em 125ºC (perda de água) e houve dois eventos consecutivos de perda de massa (200ºC-400ºC) atribuídos à degradação da molécula. O quarto estágio ocorreu entre 425ºC e 620ºC (decomposição final) com pico exotérmico em 510ºC. Análise por MEV indicou que a lasiodiplodana bruta apresenta estruturas granulares que se rompem após carboximetilação. Análise de DRX demonstrou que o polímero bruto e carboximetilado apresentam estrutura não cristalina. A carboximetilação contribuiu para melhorar a hidrossolubulidade da molécula (aumento de 60%) e para melhorar a atividade antioxidante avaliada pela capacidade de captura dos radicais ABTS, DPPH e poder redutor do íon férrico (FRAP). Não foi verificado efeito citotóxico da lasiodiplodana bruta e modificada sobre hemácias. Os resultados obtidos sugerem que a carboximetilação da lasiodiplodana pode contribuir para melhoria das propriedades biológicas e para o potencial de uso biotecnológico da molécula. / The world market of polysaccharides has attracted large industrial companies interested in gaining new and profitable fields. Polysaccharides with technological and biological properties can be obtained from plants, algae and microorganisms. Among the polysaccharides with biological properties, glucans have been highlighted by demonstrate immunostimulatory activity and potential for treating diseases such as cancer, hypercholesterolemia, diabetes, multiple sclerosis and cardiovascular diseases. Recent studies demonstrate the production of exocellular β-glucans by filamentous fungi in submerged cultivations. Modifications in the chemical structure of glucans by carboxymethylation is considered an important route to improve its properties, may contribute to the increased solubility of the molecule as well as biological activities, especially those associated with antioxidant and antiproliferative mechanisms of action. Therefore, the present work aimed the production of β-1,6-D glucan (lasiodiplodana) by the Lasiodiplodia theobromae MMPI fungus in submerged cultivation and carboxymethylation of the molecule, characterization and evaluation of cytotoxicity and antioxidant activity. The carboxymethylation of the molecule was confirmed by checking specific chemical signals identified by FT-IR and NMR and 13C spectroscopy. Carboxymethylated molecule presented degree of substitution (DS) of 1.27. Thermal analysis (TG / DTA) indicated that native and carboxymethylated samples had four stages of mass loss. The first stage was at 125 ºC (loss of water) and there were two consecutive events of weight loss (200 ºC - 400 ºC) attributed to the degradation of the molecule. The fourth stage occurred between 425 ºC and 620 ºC (final decomposition) with exothermic peak at 510 ºC. SEM analysis indicated that the raw lasiodiplodan presents granular structures which are broken after carboxymetylation. XRD analysis showed that native and carboxymethylated biopolymers have no crystalline structure. Carboxymethylation aided to improve water solubility the molecule (60% increase) and to improve antioxidant activity assessed by ability to capture the ABTS, DPPH radical scavenging and the ferric ion reducing power (FRAP). There was no cytotoxic effect of raw lasiodiplodana and modified on the erythrocytes. The results suggest that the carboxymethylation of lasiodiplodan can contribute to improved biological properties and the potential biotechnological use of the molecule.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A viscossuplementaÃÃo à uma tÃcnica terapÃutica utilizada no tratamento de osteoartrite, a qual busca substituir o lÃquido sinovial (lubrificante das articulaÃÃes) por soluÃÃes viscoelÃsticas de derivados do Ãcido hialurÃnico com propriedades reolÃgicas melhores que a deste lÃquido. Este tratamento à caro e comercialmente sà se utilizada o Ãcido hialurÃnico. O estudo de outros polissacarÃdeos, tais como a goma guar e a quitina, para aplicaÃÃo em viscossuplementaÃÃo, aumenta a possibilidade de substituir o Ãcido hialurÃnico por outros de fontes mais abundantes e viÃveis. A goma guar (GGNP) foi purificada por vÃrios mÃtodos com a finalidade de reduzir contaminantes, como polissacarÃdeos (que nÃo galactomanana) e principalmente proteÃnas. O mÃtodo de maior eficiÃncia na reduÃÃo destes contaminantes foi o mÃtodo fÃsico+Fehling, resultando em uma guar (GGFISFEH) com 96% de galactomanana e 0% de proteÃnas. A goma comercial (GGNP) e a purificada (GGFISFEH) foram reticuladas com glutaraldeÃdo para originar hidrogÃis fluidos de alta viscosidade. O aumento da viscosidade do polissacarÃdeo com o tempo de reaÃÃo de reticulaÃÃo à gradativo e pode ser interrompido no momento em que se obtÃm um hidrogel fluido, por diÃlise contra Ãgua. Os hidrogÃis obtidos tem viscosidade quarenta vezes (GelGGNP) e oitocentas vezes (GelGGFISFEH) a viscosidade das soluÃÃes iniciais das gomas. A goma guar purificada (GGFISFEH) foi modificada por reaÃÃo de oxidaÃÃo com reagente TEMPO e por reaÃÃo de sulfataÃÃo, com a finalidade de introduzir grupos carboxilato e sulfato, assemelhando a estrutura desta ao Ãcido hialurÃnico e ao condroitim sulfato. As reaÃÃes foram eficientes na modificaÃÃo, resultando em grau de substituiÃÃo (GS) de 0,36 para a goma oxidada (GGOXID) e 0,60 para a sulfatada (GGSULF). AnÃlises de RMN de 13C e 1H indicam que a sulfataÃÃo ocorreu no C6 da galactose e a oxidaÃÃo no C6 da manose. A quitina foi carboximetilada para originar um polieletrÃlito solÃvel em Ãgua e com grupo acetil glicosamina semelhante ao do Ãcido hialurÃnico. Esta reaÃÃo foi testada em vÃrias condiÃÃes reacionais, resultando em GS diferentes. O melhor rendimento foi de 92% com um GS de 0,53. Os testes farmacolÃgicos foram realizados em ratos Wistar. Avaliou-se o efeito per si na cavidade articular de GGNP e GGFISFEH, ambas em soluÃÃo e gel. A GGNP causou incapacitaÃÃo e influxo celular dosedependente, efeito nÃo demonstrado por GGFISFEH. A incapacitaÃÃo articular foi maior com a administraÃÃo do GelGGNP. Avaliou-se tambÃm, o efeito terapÃutico da GGFISFEH em soluÃÃo e gel, e Hilano G-F20 em osteoartrite induzida pelo modelo de transecÃÃo do ligamento cruzado anterior. A inibiÃÃo da incapacitaÃÃo articular obtida pelo gel ou pela soluÃÃo de guar foram absolutamente semelhantes ao resultado obtido com o Hilano G-F 20. A goma guar apresenta potencial como agente viscossuplementador. / The viscosupplementation is a therapeutic technique used in the osteoarthritis treatment, in which the sinovial fluid (lubricant of the ligaments) is replaced by viscoelastic solutions derived from hyaluronic acid with rheological properties better than the starting material. This treatment is expensive and commercially, only hialuronic acid is used. The research of other polysaccharides such as the guar gum and chitin, for the application on viscosupplementation, increases the possibility of substituting the hyaluronic acid with other from more abundant sources and more viable. The guar gum (GGNP) was purified through various methods with the aim to reduce contaminants, such as polysaccharides (but not galactomannan) and most importantly, proteins. The method with best efficiency in the reduction of these contaminants was the physic+Fehling method, resulting in a guar (GGFISFEH) with 96% of galactomannan and 0% of proteins. The commercial gum (GGNP) and the purified (GGFISFEH) were crosslinked with glutaraldehyde to originate fluids hydrogel of high viscosity. The increase in viscosity of the polysaccharides with the increase of the crosslinking reaction time is gradual and can be interrupted at the moment a hydrogel fluid is obtained through dialysis against water. The hydrogels obtained have viscosity forty times (GelGGNP) and eight hundred times (GelGGFISFEH) than the initial viscosities of the gums. The purified guar gum (GGFISFEH) was modified through oxidative reaction with a TEMPO reagent and through a sulfatation reaction, with the aim of introducing carboxylated and sulphate groups, making their structure similar to the one from the hyaluronic acid and the chondroitin sulfate. The reactions were efficient in the modification, resulting in degree of substitution (DS) of 0.36 for the oxidated gum (GGOXID) and 0.60 for the sulfated gum(GGSULF). 13C and 1H NMR analyses indicated that the sulfatation occurred in C6 of galactose and the oxidation on C6 of mannose The chitin was carboxylated to form a water soluble polyeletrolite and with a group of acetyl glucosamine similar to the hyaluronic acid. This reaction was tested in various conditions, resulting in different DS. The best yield was of 92% with a DS of 0.53. The pharmacological tests were conducted on rats Wistar. The effect, per si, in the articulate cavity of GGNP and GFISFEH, both in solution and gel was also studied. The GGNP caused incapacitation and dosage-dependant cell influx, an effect not demonstrated by GGFISFEH. The articular incapacitation was greater with the administration of GelGGNP. It was also evaluated the therapeutic effect of GGFISFEH in solution and gel, and Hilano G-F20 in osteoarthritis induced by the transection of the anterior cruciate ligament. The inhibition of the articular incapacitation obtained through gel or through the guar solution were entirely similar to the results obtained with the Hilano G-F20. The guar gum presents potential as a viscosuplemented agent.

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Sugar complexes with anions and cations are reviewed. Evidence is presented for the formation of a complex of stoichiometry 1:1 in aqueous solution between methyl-α-Dglucopyranoside and magnesium perchlorate. The complex may be detected by the method of continuous variations. Measurements of changes in the proton chemical shifts of the glucoside in dauterium oxide, indicate that the complex is probably formed between the vicinal hydroxyl groups at C-2 and C-3 of the pyranoside ring and the hydrated cation. At elevation temperatures there is evidence for the presence of a complex of stoichiometry 2:1. Experiments conducted on cellulose indicate the possible formation of cellulose - magnesium-ion complexes . These complexes provide an explanation for the "protective action" of mEgnesium compounds on the cellulose portion of pulp during alkali-oxygen bleaching.

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