Locust bean gum-based microparticles for pulmonary delivery of antibiotics

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016

Development of Locust Bean Gum Nanoparticles for protein delivery

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2014

Inhalable antitubercular therapy mediated by locust bean gum microparticles

Tuberculosis remains a major global health problem and alternative therapeutic approaches are needed. Considering the high prevalence of lung tuberculosis (80% of cases), the pulmonary delivery of antitubercular drugs in a carrier system capable of reaching the alveoli, being recognised and phagocytosed by alveolar macrophages (mycobacterium hosts), would be a significant improvement to current oral drug regimens. Locust bean gum (LBG) is a polysaccharide composed of galactose and mannose residues, which may favour specific recognition by macrophages and potentiate phagocytosis. LBG microparticles produced by spray-drying are reported herein for the first time, incorporating either isoniazid or rifabutin, first-line antitubercular drugs (association efficiencies >82%). Microparticles have adequate theoretical properties for deep lung delivery (aerodynamic diameters between 1.15 and 1.67 μm). The cytotoxic evaluation in lung epithelial cells (A549 cells) and macrophages (THP-1 cells) revealed a toxic effect from rifabutin-loaded microparticles at the highest concentrations, but we may consider that these were very high comparing with in vivo conditions. LBG microparticles further evidenced strong ability to be captured by macrophages (percentage of phagocytosis >94%). Overall, the obtained data indicated the potential of the proposed system for tuberculosis therapy.

Comparing Atlantic and Mediterranean populations of the velvet belly lanternshark, Etmopterus spinax, with comments on the efficiency of density-dependent compensatory mechanisms

Etmopterus spinax is a small-sized deep-water lantern shark that occurs in the Eastern Atlantic and the Mediterranean. Differences in depth distribution, densities, size at maturity and fecundity were compared between a population that has suffered high levels of fishing mortality during the last decades (Southern Portugal in the northeast Atlantic) and a population where low fishing pressure below 500 m occurs at present or has occurred in the last decades (Northern Alboran Sea in the western Mediterranean). The density of this species, as derived by experimental bottom trawl survey, off the coast of Southern Portugal, is substantially lower than in the Northern Alboran Sea throughout the entire depth range. The Atlantic population is maturing at smaller sizes than the Mediterranean population and has a lower mean fecundity. Specifically, sizes at maturity for Southern Portugal and the Northern Alboran Sea were, respectively, 25.39 and 28.31 cm TL for males and 30.86 and 34.18 cm TL for females, while mean fecundities for Southern Portugal and the Northern Alboran Sea were, respectively, 9.94 and 11.06 oocytes per mature female. This work demonstrated the possible presence of density-dependent mechanisms in the Southern Portuguese population of E. spinax that has lowered the size at maturity as a possible result of excessive fishing mortality. However, given that this is an aplacentary viviparous shark, where fecundity is dependent on female size, this compensatory mechanism seems to have a limited efficiency.

Depth distribution of the velvet belly, Etmopterus spinax, in relation to growth and reproductive cycle: The case study of a deep-water lantern shark with a wide-ranging critical habitat

The velvet belly lantern shark, Etmopterus spinax (Squaliformes: Etmopteridae), is a small-sized squalid shark commonly found in deep waters off the Portuguese coast, mainly on soft bottoms. In this study, 67 research cruise bottom trawl tows (with 1-hour duration) were carried out at depths that ranged from 84 to 786 m. A total of 396 specimens (192 males and 204 females) were caught, with total lengths and ages ranging, respectively, from 10.2 to 32.9 cm and 0 to 7 years for males and from 9.8 to 41.1 cm and 0 to 10 years for females. Size, age, sex and maturity stages were found to be correlated with depth, with the larger, older and mostly mature specimens occurring predominantly at greater depths. There seems to be a depth-related migration, where the pregnant females migrate from deeper mating grounds to shallower nursery grounds. The sex ratios were relatively similar in the shallower strata, but females dominated at more than 600 m and were exclusive at more than 700 m. Fishing-related mortality may have complex and significant repercussions on this species, given that commercial fisheries are impacting different segments of this population differently.

Feeding habits of the velvet belly lanternshark Etmopterus spinax (Chondrichthyes : Etmopteridae) off the Algarve, southern Portugal

Etmopterus spinax is one of the most abundant predators of the upper continental slope off the Algarve (southern Portugal), where it is captured in large quantities in deep-water fisheries. The feeding habits of E. spinax off the Algarve were investigated through the analysis of stomach contents of 376 individuals. Prey composition was described and maturity, sex and size related variations in the diet analysed. The overall diet of E. spinax suggested a fairly generalized benthopelagic foraging behaviour primarily tuned to pelagic macroplankton/microneckton, teleost fish and cephalopods. Sex and maturity related differences in the diet were not significant. Two main ontogenic diet shifts were observed at about 17 and 28 cm total length. Small and medium sized immature sharks had a diet dominated by eurybathic crustaceans, chiefly Meganyctiphanes norvegica and Pasiphaea sivado. Larger individuals consumed more teleosts and cephalopods, in part associated with scavenging as a new feeding strategy. With increasing shark size the diet diversified both in terms of resources exploited and prey size.

Valuing water in irrigated agriculture and fisheries in a reservoir of Sri Lanka

Dissertação de Mestrado, Gestão da Água e da Costa, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2007

Extração e estudo das proteínas da goma da alfarroba com vista à sua clarificação

O objectivo primordial deste trabalho foi efectuar a extracao e o estudo das proteinas da Goma da Alfarroba ou Locust Bean Gum (LBG) com vista a sua clarificacao e purificacao. Para atingir este objectivo em primeiro lugar estudou-se o teor de etanol que se deveria utilizar numa suspensao aquosa de LBG, uma vez que a LBG e um polissacarido que hidrata facilmente com agua e consequentemente origina solucoes altamente viscosas que impossibilitam a realizacao de tecnicas de extracao de proteinas. Para isso estudou-se o comportamento da LBG em suspensoes aquosas com 10% (p/v) de LBG e diferentes concentracoes de etanol, designadamente 10% (v/v), 20% (v/v), 30% (v/v) e 40% (v/v). Com este estudo concluiu-se que seria necessario utilizar uma concentracao de 40% (v/v) de etanol a 96% em cada suspensao de LBG a 10% (p/v) para conseguir evitar a sua hidratacao excessiva. Assim, todas as extracoes neste trabalho foram realizadas de acordo com estas condicoes. Posteriormente com vista a extracao das proteinas da LBG testaram-se diferentes tratamentos, designadamente tratamentos alcalinos, acidos e com detergentes. Segundo a bibliografia consultada para os tratamentos alcalinos, realizaram-se estas extracoes com hidroxido de sodio (NaOH) com concentracoes de 0,025 M, 0,05M, 0,1M e 0,2M. Estes tratamentos foram iniciados com uma concentracao de NaOH a 0,2M, contudo apos analise dos resultados verificou-se que esta originou uma LBG com uma coloracao mais amarela do que a LBG bruta (inicial) apresentava. Sendo a ideia final a clarificacao da goma este nao foi um resultado desejavel e como tal testaram-se concentracoes inferiores de NaOH, acima referidas. No final concluiu-se que todas estas extracoes efetuadas com NaOH originavam uma LBG mais amarela do que a LBG bruta e que assim este nao seria o tratamento mais adequado para o objectivo pretendido. Como tal prosseguiram-se os estudos com um tratamento acido, que atraves de consulta bibliografica se iniciou com acido sulfurico (H2SO4). O tratamento acido iniciou-se com uma concentracao de H2SO4 de 0,1M, testando-se posteriormente tambem uma extracao com H2SO4 com concentracao de 0,05M. No final destas extracoes verificou-se que a LBG obtida em ambas apresentava uma coloracao mais clara do que a LBG bruta, o que representava, numa primeira analise, um bom resultado. Por fim efectuaram-se extracoes solido-liquido com diferentes detergentes, designadamente com Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 65, Tween 80, Tween 85, Triton X-100, Triton X-114 e SDS todos a uma concentracao de 0,1% (v/v) a excepcao do Tween 65 em que foi utilizada uma concentracao de 0,1% (p/v), porque a temperatura ambiente este detergente e solido. No final destas extracoes concluiu-se que na maioria dos casos a LBG apresentava uma coloracao mais clara do que a LBG bruta. Para quantificar as proteinas extraidas atraves de cada um dos tratamentos acima mencionados utilizaram-se dois metodos, o metodo de Bradford para quantificar as proteinas presentes nos sobrenadantes das extracoes e o metodo de Kjeldahl para quantificar as proteinas ainda presentes na LBG apos as extracoes. Analisando os resultados obtidos por estes metodos concluiu-se que a extracao efetuada com Tween 80, em que se efectuou uma lavagem adicional a LBG durante a filtracao com uma solucao de agua destilada e etanol a 40% (v/v), foi a que apresentou melhores resultados. Assim, foi com esta amostra proteica que se prosseguiram os estudos as proteinas. Para realizar os estudos as proteinas extraidas efectuou-se uma eletroforese em SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis) com o intuito de verificar o estado da amostra. Analisando os geles obtidos constatou-se que a amostra se encontrava em boas condicoes. Deste modo realizou-se uma eletroforese bidimensional (2 – D) das proteinas extraidas da LBG. Nesta tecnica, como se desconheciam que tipo de proteinas se encontravam presentes na amostra utilizou-se uma banda de pH para a Focagem Isoelectrica (1a Dimensao) entre 3 e 10 e a separacao por Peso Molecular (2a Dimensao) foi efetuada em SDS-PAGE. Analisando os geles obtidos concluiu-se que a maioria das proteinas presentes nesta amostra apresentam pontos isoelectricos na gama de pH entre 5 e 6 e tem pesos moleculares entre 40 e 60 kDa. Pode-se entao concluir que o objectivo deste trabalho foi apenas parcialmente atingido uma vez que se conseguiu extrair e estudar algumas das caracteristicas das proteinas presentes na LBG, mas nao se alcancou a sua clarificacao.