Enrichment of bioactive compounds in microalgae for aquaculture

Microalgae are promising microorganisms for the production of food and fine chemicals. Several species of microalgae are used in aquaculture with the purpose of transfer bioactive compounds up to the aquatic food chain. The main objective of this project was to develop a stress–inducement strategy in order to enhance the biochemical productivity of Nannochloropsis gaditana, Rhodomonas marina and Isochrysis sp. for aquaculture purposes having in account their growth and organizational differences. In this regard, two experiments were design: the first one consisted on the alteration of overall nutrient availabilities in growth medium; and the second one comprised changes in nitrogen and sulfur concentrations maintaining the concentrations of the other nutrients present in a commercial growth medium (Nutribloom plus), which is frequently used in aquaculture. Microalgae dried biomass was characterized biochemically and elemental analysis was also performed for all samples. In first experimental design: linear trends between nutrient availability in growth media and microalgae protein content were obtained; optimum productivities of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) were attained for both R. marina and N. gaditana in growth media enriched with 1000 L L-1 of nutrient solution whereas for Isochrysis sp. the double of Nutribloom plus was needed; the decrease of glucans and total monosaccharides with nutrient availability for R. marina and Isochrysis sp. showed the occurrence of a possible depletion of carbohydrates towards lipids and proteins biosynthesis. Second experimental desing: N. gaditana exhibited the highest variation in their biochemical composition against the applied perturbation; variations observed for microalgae in their biochemical composition were reflected in their elemental stoichiometry; in N. gaditana the highest nitrogen concentrations lead to overall maximum productivities of the biochemical parameters. The results of the present work show two stress-inducement strategies for microalgae that may constitute a base for further investigations on their biochemical enhancement.

New bacterial cellulose nanocomposites prepared by in situ radical polymerization of methacrylate monomers

Bacterial cellulose/polymethacrylate nanocomposites have received attention in numerous areas of study and in a variety of applications. The attractive properties of methacrylate polymers and bacterial cellulose, BC, allow the synthesis of new nanocomposites with distinct characteristics. In this study, BC/poly(glycidylmethacrylate) (BC/PGMA) and BC/poly(ethyleneglycol)methacrylate (BC/PPEGMA) nanocomposites were prepared through in situ free radical polymerization of GMA and PEGMA, respectively. Ammonium persulphate (APS) was used as an initiator and N,N’methylenebisacrilamide (MBA) was used as a crosslinker in BC/PGMA. Chemical composition, morphology, thermal stability, water absorption, mechanic and surface properties were determined through specific characterization techniques. The optimal polymerization was obtained at (1:2) for BC/PGMA, (1:2:0.2) ratio for BC/GMA/MBA and (1:20) for BC/PPEGMA, with 0.5% of initiator at 60 ºC during 6 h. A maximum of 67% and 87% of incorporation percentage was obtained, respectively, for the nanocomposites BC/PGMA/MBA and BC/PPEGMA. BC/PGMA nanocomposites exhibited an increase of roughness and compactation of the three-dimensional structure, an improvement in the thermal and mechanical properties, and a decrease in their swelling ability and crystallinity. On the other hand, BC/PPEGMA showed a decrease of stiffness of three-dimensional structure, improvement in thermal and mechanical properties, an increase in their swelling ability and a decrease the crystallinity. Both BC/polymethacrylate nanocomposites exhibited a basic surface character. The acid treatment showed to be a suitable strategy to modifiy BC/PGMA nanocomposites through epoxide ring-opening reaction mechanism. Nanocomposites became more compact, smooth and with more water retention ability. A decrease in the thermal and mechanical proprieties was observed. The new nanocomposites acquired properties useful to biomedical applications or/and removal of heavy metals due to the presence of functional groups.

Novo sistema hidropónico aplicado à produção do tomate cereja (Lycopersicum esculentum Mill. var Moscatel RZ)

A hidroponia é uma técnica poderosa na utilização eficiente dos recursos agrícolas, pois permite um ganho quer na produtividade, quer na qualidade do fruto. Atualmente os sistemas hidropónicos utilizados em plantas de médio porte não são os mais adequados, sendo esta uma área a explorar. Neste trabalho criou-se um novo sistema hidropónico (Deep Large Flow Technique- DLFT) para aplicação a plantas de médio porte e avaliou-se o seu impacto no crescimento, produtividade, biomassa e qualidade do tomate cereja (Solanum lycopersicum var. Moscatel RZ). O sistema de cultivo tradicional (solo) e semi-hidropónico (suporte com fibra de coco) serviram como base de comparação. Observou-se que após 31 dias as plantas cultivadas no novo sistema hidropónico obtiveram um crescimento acentuado, apresentando 3x mais frutos. Em termos de produtividade, os sistemas hidropónicos foram iguais, sendo o sistema tradicional 4x inferior. O total de biomassa foi significativamente maior no novo sistema hidropónico, com mais 20% e 88% que o sistema semi-hidropónico e tradicional, respetivamente. As plantas produzidas no sistema DLFT apresentaram frutos com qualidade superior, com um rácio de monossacarídeos/acidez de 6,6 mg/g. O conteúdo total de ácidos gordos nos frutos cultivados com este sistema foi 39% e 44% superior aos do semihidropónico e do tradicional. Contrariamente, o conteúdo de flavonóides foi inferior nos frutos cultivados com o novo sistema hidropónico, tendo os frutos do sistema tradicional e do sistema semi-hidropónico 40% e 10% maior teor desta família de compostos. Os resultados obtidos neste estudo demonstram que a utilização do novo sistema hidropónico na produção de plantas de médio porte, aumenta o crescimento, a acumulação de biomassa e a qualidade do fruto. Assim, permite ao produtor reduzir os custos, rentabilizar a produção (menor tempo de produção), valorizar a biomassa da planta e aumentar a qualidade do produto. Também, através dos teores de carotenóides, ácidos gordos e polifenóis poderá inferir-se que ocorreu um menor impato dos stressses abióticos subjacentes aos sistemas nas plantas produzidas pelo sistema DLFT.

Enrichment of bioactive compounds in microalgae for aquaculture

Microalgae are promising microorganisms for the production of food and fine chemicals. Several species of microalgae are used in aquaculture with the purpose of transfer bioactive compounds up to the aquatic food chain. The main objective of this project was to develop a stress–inducement strategy in order to enhance the biochemical productivity of Nannochloropsis gaditana, Rhodomonas marina and Isochrysis sp. for aquaculture purposes having in account their growth and organizational differences. In this regard, two experiments were design: the first one consisted on the alteration of overall nutrient availabilities in growth medium; and the second one comprised changes in nitrogen and sulfur concentrations maintaining the concentrations of the other nutrients present in a commercial growth medium (Nutribloom plus), which is frequently used in aquaculture. Microalgae dried biomass was characterized biochemically and elemental analysis was also performed for all samples. In first experimental design: linear trends between nutrient availability in growth media and microalgae protein content were obtained; optimum productivities of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) were attained for both R. marina and N. gaditana in growth media enriched with 1000 L L-1 of nutrient solution whereas for Isochrysis sp. the double of Nutribloom plus was needed; the decrease of glucans and total monosaccharides with nutrient availability for R. marina and Isochrysis sp. showed the occurrence of a possible depletion of carbohydrates towards lipids and proteins biosynthesis. Second experimental desing: N. gaditana exhibited the highest variation in their biochemical composition against the applied perturbation; variations observed for microalgae in their biochemical composition were reflected in their elemental stoichiometry; in N. gaditana the highest nitrogen concentrations lead to overall maximum productivities of the biochemical parameters. The results of the present work show two stress-inducement strategies for microalgae that may constitute a base for further investigations on their biochemical enhancement.

Degradação do fungicida tiofanato metílico pelo processo foto-Fenton em reatores anular e solar

Effluents from pesticide industries have great difficulty to decontaminate the environment and, moreover, are characterized by high organic charge and toxicity. The research group Center for Chemical Systems Engineering (CESQ) at the Department of Chemical Engineering of Polytechnical School of University of São Paulo and Department of Chemical Engineering, Federal University of Rio Grande do Norte have been applying the Advanced Oxidation Processes (AOP's) for the degradation of various types of pollutants. These processes are based on the generation of hydroxyl radicals, highly reactive substances. Thus, this dissertation aims to explore this process, since it has been proven to be quite effective in removing organic charge. Therefore, it was decided by photo-Fenton process applied to the degradation of the fungicide Thiophanate methyl in aqueous system using annular reactor (with lamp Philips HPLN 125W) and solar. The samples were collected during the experiment and analyzed for dissolved organic carbon (TOC) using a Shimadzu TOC (Shimadzu 5050A e VCP). The Doehlert experimental design has been used to evaluate the influence of ultraviolet radiation, the concentrations of methyl thiophanate (C12H14N4O4S2), hydrogen peroxide (H2O2) and iron ions (Fe2+), among these parameters, was considered the best experimental conditions, [Fe2+] = 0.6 mmol/L and [H2O2] = 0.038 mol/L in EXP 5 experiment and in SOL 5 experiment, obtaining a percentage of TOC removal of 60% in the annular reactor and 75% in the solar reactor

Caracterização e aplicação de sistemas micelares e microemulsionados como inibidores de corrosão

Corrosion is an important phenomenon that frequently occurs in the oil industry, causing surface ablation, such as it happens on the internal surfaces of oil pipes. This work aims to obtain new systems to reduce this specific problem. The surfactants SDS, CTAB, and UNITOL L90 (in micellar and microemulsionated systems) were used as corrosion inhibitors. The systems were obtained using a C/S ratio of 2, butanol as cosorfactant, kerosene as oil phase and, as water phase, NaCl solutions of 0.5M with pH = 2, 4, and 7. Microemulsion regions were found both for direct and inverse micelles. SDS had the higher microemulsion region and the area was not dependent of pH. The study of micellization of these surfactans in the liquid-gas interface was carried out via the determination of CMC from surface tension measurements. Regarding microemulsionated systems, in the case of CTAB, CMC increased when pH was increased, being constant for SDS and UNITOL L90. Concerning micellar systems, increase in pH caused decrease and increase in CMC for SDC and CTAB, respectively. In the case of UNITOL L90, CMC was practically constant, but increased for pH = 4. The microemulsionated systems presented higher CMC values, except for UNITOL L90 L90. The negative values of free energy of micellization indicated that the process of adsorption was spontaneous. The results also indicated that, comparing microemulsionated to systems, adsorption was less spontaneous in the case of SDS and CTAB, while it did not change for UNITOL L90. SAXS experiments indicated that micelle geometry was spherical, existing also as halter and flat micelles, resuting in a better inght on the adsorption at the liquid-solid interface. Efficiency of corrosion inhibition as determined by electrochemical measurements, from corrosion currents calculated from Tafel extrapolation indicuting heat showed surfactants to be efficient even at low concentrations. Equilibrium isotherm data were fitted to the Freundlich model, indicating that surfactant adsorption occurs in the form of multilayers

Sensores para sistemas líquidos diluídos combinando Raman amplificado em superfície (SERS) e língua eletrônica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Metodos de Processamento de Imagens para Determinação de Dano em DNA

Patente de invenção de métodos para processamento de imagens obtidas a partir de amostras preparadas 'cbnforme protocolo para reajízação de teste do cometa, particularmente corado pela prata. Este teste é amplamente utilizado para avaliação de genotoxicidade de substâncias. Há sistemas automatizados que analisam cometas corados por substâncias fluorescentes. A coloração de prata é uma técnica pouco difundida pela falta de tecnologia de análise digital automatizada e tem desempenho semelhante às técnicas com fluorescência, porém, é de baixo custo, rápida execução, não depende de microscópios de fluorescéncia e não utiliza produtos mutagênicos em seu protocolo.

Desenvolvimento de biossensores utilizando eletrodos de Ito modificado com poli (2-vinil piridina)

Há uma grande expectativa para o desenvolvimento de biossensores miniaturizados, que permitam análises mais eficientes e rápidas, em matrizes complexas como as encontradas: no ar, alimentos, águas residuais e em medicamentos. Recentemente, filmes poliméricos inteligentes ativados por estímulo externo têm atraído bastante interesse no desenvolvimento desses tais nanosensores para uso em sistemas químicos e bioquímicos. Estes materiais apresentam uma alta sensibilidade a alterações físicas ou químicas ocorridas na sua interface, e respondem seletivamente a essas mudanças para se adaptarem ao meio. Juntando-se as propriedades estímulo-responsivas desses polímeros com a alta seletividade de reações biológicas tem-se uma excelente combinação para a criação de nano biossensores. A esse tipo de sistema: interfaces/material biológico adota-se a nomenclatura biointerface. As biointerfaces são biossensores em potencial, e na preparação dos biossensores a tarefa mais complicada na sua preparação é o desenvolvimento de superfícies adequadas para o interfaceamento com material biológico, de maneira que a parte biológica possa atuar de forma sensível e estável. A primeira etapa consistiu na produção e caracterização dos polímeros escova (P2VP), os quais serão preparados pelo processo de deposição térmica. A caracterização dos mesmos foi realizada por imagens microscopia de força atômica (AFM), via eletroquímica e por transmissão de ressonância plasmônica de superfície. Na etapa posterior foi estudada a imobilização da glicose oxidase para a preparação do biossensor. O dispositivo fabricado foi empregado para a determinação direta de glicose. Desta forma, esperou-se obter uma metodologia de menor custo e tempo de análise. Logo, este estudo irá contribuir de forma significativa sobre os processos de montagem de biossensores a partir de compostos nanoestruturados. Foram utilizadas técnicas de ...

Modelling early transitions toward autonomous protocells.

252 p.

Sistemas de libertação de fármacos ativados por estímulos físicos e químicos administrados por via transdérmica

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Contabilidade de custos aplicada à Administração Pública Brasileira um estudo comparativo sobre os sistemas de custeio utilizados pela Marinha, Exército e Aeronáutica em seus laboratórios químicos farmacêuticos

Este trabalho busca fazer um estudo comparativo dos sistemas de custeio utilizado pelos laboratórios químico farmacêutico da Marinha, Exército e Aeronáutica, Organizações Militares industriais das Forças Armadas, pertencentes à Administração Pública Direta. O desenvolvimento deste trabalho se faz por meio de um estudo de caso realizado nos laboratórios citados, com a finalidade de verificar quais os sistemas de custeio que utilizam, se estão de acordo com os referenciais teóricos, com que finalidade utilizam esses sistemas, quais informações geradas para tomada de decisão e se os sistemas utilizados estão de acordo com os já em funcionamento em outros órgãos da administração pública e se é o recomendado pelos especialistas. Neste estudo são levantadas as importâncias da utilização da contabilidade de custos na administração Públicas, a experiência em outros órgãos da administração e a implantação do Sistema Gerencial de Custos do Exército (SISCUSTO).

Ocorrência e ecotoxicidade de desreguladores endócrinos químicos em ambientes aquáticos e em sistemas de tratamento de esgoto

A aplicabilidade de um método selecionado de medição indireta de vitelogenina (Vtg) em plasma sanguíneo de peixe, baseado na quantificação de fosfato álcali-lábil (alkali-labile phosphate-ALP) para acessar estrogenicidade em água, foi investigada na presente tese. O método foi originalmente desenvolvido para a espécie de peixe Carassius carassius (Carpa cruciana) e aplicado pela primeira vez na espécie Oreochromis niloticus (Tilápia do Nilo) no presente estudo. Com o objetivo de acessar a sensibilidade do método, em uma primeira etapa da investigação foram realizados estudos laboratoriais com soluções estoques de 17-ethinylestradiol (EE2), 17-estradiol (E2), e estrona (E1). Os efeitos destes hormônios foram investigados com base tanto na concentração quanto na carga, utilizando-se para tanto, unidades experimentais com volumes distintos (2 L e 130 L). Após a validação do método de ALP, a estrogenicidade foi avaliada nas seguintes águas contaminadas: (i) afluente e efluente de uma grande estação de tratamento de esgotos convencional (ETE) e de uma estação descentralizada de tratamento de esgoto de pequeno porte (Ecossistema Engenheirado-DEE); (ii) água superficial (SW) e água subterrânea (GW) coletadas em uma área de brejo contaminada com gasolina; (iii) água de uma lagoa urbana (LRF) da cidade do Rio de Janeiro, com alta densidade populacional e descarte clandestino de esgoto. Na segunda etapa foram analisados em microalgas os efeitos (outros que não disrupção endócrina) causados pelos hormônios EE2, E2 e E1. Os hormônios foram testados individualmente e em misturas, em culturas individuais e combinada (S+) das espécies de microalgas unicelulares P. subcapitata e D. subspicatus. Com base nos níveis de ALP para a espécie de peixe e no EC50 para as espécies de algas, os resultados mostraram que o EE2 e o E2 causaram disrupção endócrina superior e foram mais tóxicos do que o E1 para peixes e microalgas respectivamente. Quando em misturas (E+) de concentrações equivalentes (EE2:E2:E1), os estrogênios resultaram em efeito aditivo para as espécies O. niloticus e P. subcapitata, e menos que aditivo para D. subspicatus e cultivo misto de algas (S+). Culturas contendo ambas as espécies de algas (S+) por um longo período de exposição (96 h) resultaram na atenuação dos efeitos tóxicos causados pela exposição, tanto individual (EE2, E2 ou E1), quanto na mistura (E+) dos estrogênios, medidos em termos de EC50 (T0h 0,07; 0,09; 0,18; e 0,06 g mL-1; e T96h 1,29; 1,87; 5,58; e 4,61 g mL-1, respectivamente). O DEE apresentou uma maior eficiência na remoção dos disrutores endócrinos do que a ETE convencional. Foi detectada estrogenicidade em amostras da LRF, e de água SW e GW em área brejosa contaminada com gasolina. Os resultados dos ensaios sugerem que as interações (efeitos aditivos ou menos que aditivo) causadas pela mistura dos estrogênios assim como, as interações entre as espécies de algas afetaram o resultado final dos ensaios ecotoxicológicos. Um fator raramente abordado em estudos ecotoxicológicos que foi destacado na presente tese refere-se à importância de considerar não somente a concentração e a dosagem, mas também a carga aplicada e o volume das unidades experimentais. Devido à boa sensibilidade do O. niloticus quando exposto às concentrações relativamente baixas dos estrogênios, a combinação do método de ALP com os biomarcadores auxiliares (particularmente MN) pode ser um protocolo adequado para a detecção de estogenicidade e genotoxicidade respectivamente em diferentes ambiente aquáticos contaminados, como parte de um programa de monitoramento ambiental

Eficiência de produtos biológicos e químicos no controle da broca pequena do fruto (Neoftucinodes elegantalis) e na produtividade do tomateiro tutorado sob diferentes sistemas de irrigação.

1999

Sistemas alternativos a los fungicidas químicos para el control de Penicillium digitatum (Pers.) Sacc. en limón

Argentina es el principal productor mundial de limones en el mundo y el 90 por ciento de esta producción se sitúa en la provincia de Tucumán. Las pérdidas económicas ocasionadas por las enfermedades de poscosecha representan uno de los principales problemas de la citricultura mundial, siendo el 80 por ciento atribuíbles a infecciones fúngicas. El moho verde causado por Penicillium digitatum (Pers.) Sacc. (PD), es la enfermedad de mayor incidencia y severidad durante la exportación de frutos de limón. Actualmente el control de estas enfermedades se realiza con el uso de fungicidas de síntesis química. Debido a las severas restricciones impuestas a estos productos, por regulaciones ambientales y de la salud, hay una fuerte necesidad de métodos alternativos de control. El objetivo de este trabajo de tesis fue evaluar alternativas de bajo impacto ambiental : bacterias lácticas, extractos vegetales, Serenade® (Bacillus subtilis QST 713) y bicarbonato de sodio; con actividad antifúngica directa o a través de la inducción de mecanismos de defensa, para el control de PD en condiciones in vitro e in vivo (frutos de limón). De un total de 33 cepas de bacterias lácticas evaluadas, se seleccionaron ocho con propiedades antifúngicas frente a PD. Se identificaron los metabolitos antifúngicos como ácidos orgánicos (ácido láctico, ácido acético y ácido fenil láctico) y se determinó la combinación óptima con mayor actividad inhibitoria. Los productos alternativos: extractos vegetales, Serenade® y bicarbonato de sodio, presentaron actividad antifúngica in vitro a PD con porcentajes de inhibición entre 2,1 - 16 por ciento. En los frutos de limón, los tratamientos alternativos no fueron efectivos por sí solos para controlar en forma directa la enfermedad. Estos tratamientos redujeron significativamente la severidad de la enfermedad, excepto el Serenade® cuando fue aplicado simultáneamente con el inóculo. Esta reducción fue más marcada cuando se dejaron transcurrir 18 h entre inoculación y aplicación de los tratamientos. El bicarbonato de sodio al 3 por ciento y en menor medida el Serenade® al 1 por ciento indujeron una respuesta de defensa de los frutos y controlaron la enfermedad en un 96,7 por ciento y 56,7 por ciento, respectivamente. En cromatografía de capa fina y fluorometría se detectó un aumento de la fitoalexina escoparona, sugiriendo que este efecto se produciría como resultado de la inducción de mecanismos de defensa, mientras que la umbeliferona no fue detectada. Estos resultados indican que los productos biológicos actuaron como una barrera al avance de la enfermedad, retrasando la severidad de la misma e induciendo de una respuesta de defensa en los frutos.