Purificação, modelagem e simulação da adsorção de bioprodutos por troca iônica em coluna de leito expandido

A produção de proteínas através de microrganismos tornou-se uma técnica muito importante na obtenção de compostos de interesse da indústria farmacêutica e alimentícia. Extratos brutos nos quais as proteínas são obtidas são geralmente complexos, contendo sólidos e células em suspensão. Usualmente, para uso industrial destes compostos, é necessário obtê-los puros, para garantir a sua atuação sem interferência. Um método que vem recebendo destaque especialmente nos últimos 10 anos é o uso da cromatografia de troca iônica em leito expandido, que combina em uma única etapa os passos de clarificação, concentração e purificação da molécula alvo, reduzindo assim o tempo de operação e também os custos com equipamentos para realização de cada etapa em separado. Combinado a este fato, a última década também é marcada por trabalhos que tratam da modelagem matemática do processo de adsorção de proteínas em resinas. Está técnica, além de fornecer informações importantes sobre o processo de adsorção, também é de grande valia na otimização da etapa de adsorção, uma vez que permite que simulações sejam feitas, sem a necessidade de gasto de tempo e material com experimentos em bancada, especialmente se é desejado uma ampliação de escala. Dessa forma, o objetivo desta tese foi realizar a modelagem e simulação do processo de adsorção de bioprodutos em um caldo bruto na presença de células, usando inulinase e C-ficocianina como objeto de estudo e purificar C-ficocianina utilizando resina de troca iônica em leito expandido. A presente tese foi então dividida em quatro artigos. O primeiro artigo teve como objeto de estudo a enzima inulinase, e a otimização da etapa de adsorção desta enzima em resina de troca iônica Streamline SP, em leito expandido, foi feita através da modelagem matemática e simulação das curvas de ruptura em três diferentes graus de expansão (GE). As máximas eficiências foram observadas quando utilizadas maiores concentrações de inulinase (120 a 170 U/mL), e altura de leito entre 20 e 30 cm. O grau de expansão de 3,0 vezes foi considerado o melhor, uma vez que a produtividade foi consideravelmente superior. O segundo artigo apresenta o estudo das condições de adsorção de C-ficocianina em resina de troca iônica, onde foi verificado o efeito do pH e temperatura na adsorção e após construída a isoterma de adsorção. A isoterma de adsorção da C-ficocianina em resina Streamline Q XL feita em pH 7,5 e a 25°C (ambiente), apresentou um bom ajuste ao modelo de Langmuir (R=0,98) e os valores qm (capacidade máxima de adsorção) e Kd (constante de equilíbrio) estimados pela equação linearizada da isoterma, foram de 26,7 mg/mL e 0,067mg/mL. O terceiro artigo aborda a modelagem do processo de adsorção de extrato não clarificado de C-ficocianina em resina de troca iônica Streamline Q XL em coluna de leito expandido. Três curvas de ruptura foram feitas em diferentes graus de expansão (2,0, 2,5 e 3,0). A condição de adsorção de extrato bruto não clarificado de C-ficocianina que se mostrou mais vantajosa, por apresentar maior capacidade de adsorção, é quando se alimenta o extrato até atingir 10% de saturação da resina, em grau de expansão 2,0, com uma altura inicial de leito de 30 cm. O último artigo originado nesta tese foi sobre a purificação de C-ficocianina através da cromatografia de troca iônica em leito expandido. Uma vez que a adsorção já havia sido estudada no artigo 2, o artigo 4 enfoca na otimização das condições de eluição, visando obter um produto com máxima pureza e recuperação. A pureza é dada pela razão entre a absorbância a 620 nm pela absorbância a 280 nm, e dizse que quando C-ficocianina apresenta pureza superior a 0,7 ela pode ser usada em como corante em alimentos. A avaliação das curvas de contorno indicou que a faixa de trabalho deve ser em pH ao redor de 6,5 e volumes de eluição próximos a 150 mL. Tais condições combinadas a uma etapa de pré-eluição com 0,1M de NaCl, permitiu obter C-ficocianina com pureza de 2,9, concentração 3 mg/mL, e recuperação ao redor de 70%.

Síntese de novas 3,4-diidropirimidin-2(1H)-onas graxas e estudo da atividade antitumoral

Neste trabalho foi realizada a síntese de novas 3,4-diidropirimidinonas funcionalizadas com diferentes cadeias graxas. Para a síntese destes compostos os β-cetoésteres graxos foram obtidos a partir da transesterificação do acetoacetato de metila na presença dos álcoois palmítico (2a), esteárico (2b) e oleico (2c), utilizando como catalisador I2 e ácido sulfâmico (NH3SO3). Os compostos foram obtidos com rendimentos de 97%, 90% e 60%, respectivamente. Após, a reação multicomponente de Biginelli foi realizada na presença de InCl3 utilizando os β- cetoésteres graxos 3a-c, os aldeídos aromáticos, benzaldeído, 3-hidroxi benzaldeído e 4-dimetilaminobenzaldeído, na presença de uréia ou tiouréia, levando às 3,4- diidropirimidinonas graxas 5-substituídas 6-11a-c em rendimentos que variaram entre 60–94%. Todos os compostos, ainda inéditos na literatura, foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho (IV) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN ¹H) e carbono (RMN ¹³C). A análise do efeito das novas 3,4-diidropirimidin-2(1H)-onas graxas pelo método do MTT na linhagem de glioma C6 rato e UG-138 humana demonstrou uma maior diminuição da viabilidade celular para os compostos graxos contendo as cadeias palmítica e oleica derivados da tiouréia e do 3-hidroxi benzaldeído, respectivamente. Comportamento semelhante foi observado para os compostos contendo as cadeias palmítica e oleica, porém derivados da uréia. Uma diminuição significativa da viabilidade celular, porém em menor grau, foi observada para os compostos graxos contendo as cadeias palmítica e oleica derivados da uréia e do benzaldeído. Os resultados mostraram até o momento que os derivados graxos contendo a cadeia oleica na posição 5 do anel diidropirimídinico derivado do 3- hidroxi benzaldeído e da tiouréia apresentaram maior atividade na diminuição da viabilidade celular de linhagem de glioma.