Estudo da partição de fitase produzida por Aspergillus niger var. phoenicis utilizando bioconversão extrativa em sistemas de duas fases aquosas PEG/citrato

Existem diversos métodos tradicionais que são utilizados para extratir biomoléculas produzidas por fermentação convencional. Um método alternativo é o sistema de duas fases aquosas, o qual foi desenvolvido para a extração de bioprodutos. A bioconversão extrativa trata-se de um sistema de duas fases aquosas que integra cultivo microbiológico à produção e recuperação do bioproduto. Fitases são fosfatases específicas que estão envolvidas na catálise do ácido fitico. O objetivo deste trabalho foi estudar a partição da fitase produzida por A. niger var. phoenicis por bioconversão extrativa utilizando PEG/citrato. Realizou-se um planejamento fatorial completo 25, estudando as seguintes variáveis: massa molar do PEG, concentração do PEG, concentração de citrato, pH e agitação, onde obteve-se como variável-resposta o coeficiente de partição em atividade (KATIV). Neste trabalho conseguiu-se um coeficiente de partição de 25,77 utilizando MPEG (8000 g/mol), CPEG, (26,0% m/m), CCIT (20,0% m/m), pH (6,0) e agitação (100 rpm). Através dos resultados obtivos, pode-se concluir que a fitase utilizada no presente estudo apresenta uma tendência de particionar para a fase superior do sistema (K>1). A técnica de fermentação extrativa utilizando SDFA PEG/citrato demonstrou ser promissora para extração de fitase produzida por A. niger var. phoenicis, podendo ser aplicada na composição de rações comerciais.

A continuous solvent- and oil-free method to prepare injectable PEGylated fibrinogen cell-laden microparticles

Injectable biomaterials with in situ cross-linking reactions have been suggested to minimize the invasiveness associated with most implantation procedures. However, problems related with the rapid liquid-to-gel transition reaction can arise because it is difficult to predict the reliability of the reaction and its end products, as well as to mitigate cytotoxicity to the surrounding tissues. An alternative minimally invasive approach to deliver solid implants in vivo is based on injectable microparticles, which can be processed in vitro with high fidelity and reliability, while showing low cytotoxicity. Their delivery to the defect can be performed by injection through a small diameter syringe needle. We present a new methodology for the continuous, solvent- and oil-free production of photopolymerizable microparticles containing encapsulated human dermal fibroblasts. A precursor solution of cells in photo-reactive PEG-fibrinogen (PF) polymer was transported through a transparent injector exposed to light-irradiation before being atomized in a jet-in-air nozzle. Shear rheometry data provided the cross-linking kinetics of each PF/cell solution, which was then used to determine the amount of irradiation required to partially polymerize the mixture prior to atomization. The partially polymerized drops fell into a gelation bath for further polymerization. The system was capable of producing cell-laden microparticles with high cellular viability, with an average diameter of between 88.1 µm to 347.1 µm and a dispersity of between 1.1 and 2.4, depending on the parameters chosen.

Sistemas aquosos bifásicos uma ferramenta sustentável para a extração de ácido clavulânico a partir de diferentes fontes

O ácido clavulânico (AC) é um inibidor de β-lactamases que tem vindo a ser largamente utilizado na área médica. Embora seja de extrema importância, o desenvolvimento de processos alternativos de produção e purificação é ainda insignificante, sendo fundamental o estudo de técnicas de extração mais biocompatíveis, como os Sistemas Aquosos Bifásicos (SABs). Assim, este trabalho objetivou o estudo de Sistemas Aquosos Bifásicos baseados em polímeros como uma ferramenta alternativa para a extração de AC. Foram testados dois SPAB compostos por Polietileno Glicol (PEG) com massa molecular (M) de 4000 g/mol e Poliacrilato de Sódio de 8000 g/mol, nos quais foi alterado o eletrólito indutor da formação de fases, em particular, sulfato de sódio (Na2SO4,) e cloreto de sódio (NaCl). Ademais, este trabalho visou também avaliar a eficiência de extração do AC, bem como compreender o efeito dos contaminantes no processo de migração. Para tal, foi avaliada a extração do AC a partir de três fontes distintas: solução pura (99,9%); solução comercial (60%); diretamente a partir do sobrenadante de um meio fermentando de Streptomyces clavuligerus. Os resultados obtidos demonstraram que independentemente da fonte inicial do AC, ambos os SABs poliméricos promoveram uma partição preferencial do AC para a fase rica em PEG, sendo o coeficiente de partição maior nos sistemas com Na2SO4 do que com NaCl. Após identificar a grande capacidade de partição de AC, o SAB com PEG/NaPA/Na2SO4 foi também utilizado para avaliar a partição de proteínas presente no meio fermentado, sendo também obtida uma preferencial partição destas para a fase rica em PEG. Assim, apesar da baixa capacidade de purificação de AC frente a proteínas contaminantes, os SABs estudados demonstraram que podem ser uma técnica alternativa sustentável e bastante econômica para uma etapa inicial de clarificação/concentração de bioprodutos a partir de caldos fermentados.

Polyethylene glycol 8000+ citrate salts aqueous two-phase systems: Relative hydrophobicity of the equilibrium phases

The Gibbs free energy of transfer of a methylene group, G*(CH2), is reported as a measure of the relative hydrophobicity of the equilibrium phases. Furthermore, G*(CH2) is a characteristic parameter of each tie-line, and for that reason can be used for comparing different tie-lines of a given aqueous two-phase system (ATPS) or even to establish comparisons among different ATPSs. In this work, the partition coefficients of a series of four dinitrophenylated-amino acids were experimentally determined, at 23 °C, in five different tie-lines of PEG8000(sodium or potassium) citrate ATPSs. G*(CH2) values were calculated from the partition coefficients and used to evaluate the relative hydrophobicity of the equilibrium phases. PEG8000potassium citrate ATPSs presented larger relative hydrophobicity than PEG8000sodium citrate ATPSs. Furthermore, the results obtained indicated that the PEG-rich phase (top phase) has higher affinity to participate in hydrophobic hydration interactions than the salt-rich phase (bottom phase).

PEGylated DOTA-AHA-based Gd(III) chelates – A relaxometric study

Three PEGylated derivatives of 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1-((6-amino)hexanoic)-4,7,10-triacetic acid) (DOTA-AHA) with different molecular weights were prepared and characterized. Their Gd(III) chelates were studied in aqueous solution using variable-temperature 1H nuclear magnetic relaxation dispersion (NMRD) and 17ONMR spectroscopy in view of the determination of their relaxivity and the parameters that govern it. The relaxivity varied from 5.1 to 6.5 mM-1.s-1 (37 ºC and 60 MHz) with the increasing molecular weight of the PEG chain, being slightly higher than that of the parent chelate Gd(DOTA-AHA), due to a small contribution of a slow global rotation of the complexes. A variable temperature 1H NMR study of several Ln(III) chelates of DOTA-A(PEG750)HA allowed the determination of the isomeric M/m ratio (M = square antiprismatic isomer and m = twisted square antiprismatic isomer, the latter presenting a much faster water exchange) which for the Gd(III) chelate was estimated in circa 1:0.2, very close to that of [Gd(DOTA)]-. This explains why the PEGylated Gd(III) chelate has a water rate exchange similar to that of [Gd(DOTA)]-. The predominance of the M isomer is a consequence of the bulky PEG moiety which does not favor the stabilization of the m isomer in sterically crowded systems at the substituent site, contrary to what happens with less packed asymmetrical DOTA-type chelates with substitution in one of the four acetate C(α) atoms.

Protein-based nanodevices for therapeutic applications

Tese de Doutoramento em Biologia Molecular e Ambiental (área de especialização em Biologia Celular e Saúde).

Development of Monoolein-based lipofection vectors for therapeutic siRNA delivery

Tese de Doutoramento em Biologia Molecular e Ambiental - Especialidade em Biologia Celular e Saúde

Interrelationship between partition behavior of organic compounds and proteins in aqueous dextran-Polyethylene glycol and Polyethylene glycol-sodium sulfate two-phase systems

Partition behavior of adenosine and guanine mononucleotides was examined in aqueous dextran-polyethylene glycol (PEG) and PEG-sodium sulfate two-phase systems. The partition coefficients for each series of mononucleotides were analyzed as a functions of the number of phosphate groups and found to be dependent on the nature of nucleic base and on the type of \ATPS\ utilized. It was concluded that an average contribution of a phosphate group into logarithm of partition coefficient of a mononucleotide cannot be used to estimate the difference between the electrostatic properties of the coexisting phases of ATPS. The data obtained in this study were considered together with those for other organic compounds and proteins reported previously, and the linear interrelationship between logarithms of partition coefficients in dextran-PEG, PEG-Na2SO4 and PEG-Na2SO4-0.215 M NaCl (all in 0.01 M Na- or K/Na-phosphate buffer, pH 7.4 or 6.8) was established. Similar relationship was found for the previously reported data for proteins in Dex-PEG, PEG-600-Na2SO4, and PEG-8000-Na2SO4 ATPS. It is suggested that the linear relationships of the kind established in \ATPS\ may be observed for biological properties of compounds as well.