Luminol-doped nanostructured composite materials for chemiluminescent sensing of hydrogen peroxide

Silica based nanostructured composite materials doped with luminol and cobalt(II) ion were synthesized and characterized, resulting in a highly chemiluminescent material in the presence of hydrogen peroxide. A detection system with the CL light guided from the reaction tube to the photomultiplier tube using a one millimeter glass optical fiber was developed and assessed. A linear response was observed using a semi-logarithm calibration between 50���2000 ��M hydrogen peroxide with 1 ��M as the limit of detection.

Reduced fluoresceinamine as a fluorescent sensor for nitric oxide

A new fluorescent sensor for nitric oxide (NO) is presented that is based on its reaction with a non fluorescent substance, reduced fluoresceinamine, producing the highly fluorescent fluoresceinamine. Using a portable homemade stabilized light source consisting of 450 nm LED and fiber optics to guide the light, the sensor responds linearly within seconds in the NO concentration range between about 10���750 ��M with a limit of detection (LOD) of about 1 ��M. The system generated precise intensity readings, with a relative standard deviation of less than 1%. The suitability of the sensor was assessed by monitoring the NO generated by either the nitrous acid decomposition reaction or from a NO-releasing compound. Using relatively high incubation times, the sensor also responds quantitatively to hydrogen peroxide and potassium superoxide, however, using transient signal measurements results in no interfering species.

Desenvolvimento de um m��todo potenciom��trico para dete����o de salmonella typhimurium

A Salmonella �� um microrganismo respons��vel por grande parte das doen��as alimentares, podendo por em causa a sa��de p��blica da ��rea contaminada. Uma dete����o r��pida, eficiente e altamente sens��vel e extremamente importante, sendo um campo em franco desenvolvimento e alvo de variados e m��ltiplos estudos na comunidade cientifica atual. Foi desenvolvido um m��todo potenciom��trico para a dete����o de Salmonellas, com el��trodos seletivos de i��es, constru��dos em laborat��rio com pontas de micropipetas, fios de prata e sensores com composi����o otimizada. O el��trodo indicador escolhido foi um ESI seletivo a cadmio, para redu����o da probabilidade de interfer��ncias no m��todo, devido a pouca abundancia do cadmio em amostras alimentares. El��trodos seletivos a s��dio, el��trodos de Ag/AgCl de simples e de dupla junc��o foram tamb��m constru��dos e caracterizados para serem aplicados como el��trodos de refer��ncia. Adicionalmente otimizaram-se as condi����es operacionais para a analise potenciom��trica, nomeadamente o el��trodo de referencia utilizado, condicionamento dos el��trodos, efeito do pH e volume da solu����o amostra. A capacidade de realizar leituras em volumes muito pequenos com limites de dete����o na ordem dos micromolares por parte dos ESI de membrana polim��rica, foi integrada num ensaio com um formato nao competitivo ELISA tipo sanduiche, utilizando um anticorpo prim��rio ligado a nanopart��culas de Fe@Au, permitindo a separa����o dos complexos anticorpo-antig��nio formados dos restantes componentes em cada etapa do ensaio, pela simples aplica����o de um campo magn��tico. O anticorpo secund��rio foi marcado com nanocristais de CdS, que s��o bastante est��veis e �� f��cil a transforma����o em Cd2+ livre, permitindo a leitura potenciom��trica. Foram testadas v��rias concentra����es de peroxido de hidrog��nio e o efeito da luz para otimizar a dissolu����o de CdS. O m��todo desenvolvido permitiu tra��ar curvas de calibra����o com solu����es de Salmonellas incubadas em PBS (pH 4,4) em que o limite de dete����o foi de 1100 CFU/mL e de 20 CFU/mL, utilizando volumes de amostra de 10 ����L e 100 ����L, respetivamente para o intervalo de linearidade de 10 a 108 CFU/mL. O m��todo foi aplicado a uma amostra de leite bovino. A taxa de recupera����o media obtida foi de 93,7% } 2,8 (media } desvio padr��o), tendo em conta dois ensaios de recupera����o efetuados (com duas replicas cada), utilizando um volume de amostra de 100 ����L e concentra����es de 100 e 1000 CFU/mL de Salmonella incubada.

Minimiza����o de odores em contentores de res��duos s��lidos

Mestrado em Engenharia Qu��mica

An��lise voltam��trica da ciprofloxacina ��� aplica����o a medicamentos e a remedia����o

O presente trabalho tem como objectivo o desenvolvimento de um m��todo anal��tico, baseado na voltametria de onda quadrada (SWV), para a an��lise de ciprofloxacina (CIP) em produtos farmac��uticos e em processos de remedia����o. Para o desenvolvimento do m��todo voltam��trico foram utilizadas duas c��lulas voltam��tricas: a c��lula cl��ssica (utilizando um el��ctrodo de trabalho de carbono v��treo - GCE) e um el��ctrodo de carbono impresso (SPCE). Ap��s a optimiza����o dos par��metros da SWV, pH (3,04), frequ��ncia (400Hz), incremento de potencial (6 mV) e amplitude do impulso de potencial (40 mV), procedeu-se a valida����o dos m��todos, obtendo-se zonas lineares entre a concentra����o de CIP e a intensidade de corrente de pico de 5,0��10-6 a 6,0��10-5 mol/L (GCE) e de 1,0��10-5 a 4,0��10-5 mol/L (SPCE) e limites de detec����o de 9,48��10-6 mol/L (GCE) e 2,13��10-6 mol/L (SPCE). Verificou-se que a sensibilidade, a precis��o e a selectividade s��o superiores para o SPCE, sendo por isso esta a c��lula mais adequada para proceder �� an��lise da CIP em produtos farmac��uticos. O SPCE foi aplicado com sucesso �� an��lise de CIP num produto farmac��utico. Para o tratamento de solu����es aquosas contendo a CIP foram testados dois oxidantes: o permanganato de pot��ssio e o per��xido de hidrog��nio. Para o per��xido de hidrog��nio os resultados obtidos foram inconclusivos. No caso do permanganato de pot��ssio, os resultados mostram que a degrada����o da ciprofloxacina depende da concentra����o do oxidante. Para uma concentra����o de CIP de 3,00��10-4 mol/L uma degrada����o r��pida foi obtida com o uso de 6,00��10-3 mol/L de permanganato de pot��ssio. Na aplica����o do permanganato na remedia����o de solos verificou-se que no caso de solos h��micos a ciprofloxacina �� adsorvida pelo solo, n��o sendo poss��vel confirmar a ocorr��ncia da reac����o de degrada����o. No caso de solos arenosos verificou-se que a ciprofloxacina foi rapidamente degradada pelo permanganato de pot��ssio.

Determina����o de germ��nio em alimentos por espectrometria de massa ligada a um plasma acoplada indutivamente (ICP-MS)

Nos dias de hoje existe uma grande preocupa����o da popula����o em fazer uma alimenta����o mais saud��vel, uma alimenta����o que tenha nos seus alimentos elementos que n��o prejudiquem a sa��de mas sim que a tornem mais forte. Um desses elementos que pode trazer benef��cio para a sa��de �� o Germ��nio, elemento de estudo no presente trabalho. Neste trabalho determinou-se a concentra����o de Germ��nio em alguns alimentos. Os alimentos usados foram: espargos, ginseng, cogumelos, rabanete, gengibre, alo�� vera e alho. Para se fazer a decomposi����o das amostras foi usada uma solu����o de ��cido n��trico concentrado (67%) e per��xido de hidrog��nio (30%), de seguida as solu����es resultantes foram analisadas por espectrometria de massa ligado a um plasma acoplado indutivamente (Inductive Coupled Plasma - Mass Spectrometry (ICP-MS)). Esta t��cnica permitiu estudar os tr��s is��topos mais abundantes de germ��nio (Ge70, Ge72 e Ge74). Como principais resultados deste trabalho pode-se referir que o alimento que apresenta uma maior concentra����o de Germ��nio �� o ginseng (243,0 ng/g), seguindo-se o alho (152,6 ng/g). Com concentra����es bastante pr��ximas ficaram os espargos, gengibre e cogumelos com um valor aproximado de 75 ng/g. As concentra����es mais baixas formam encontradas no alo�� vera e rabanete, com valores de 38,16 e 21,85ng/g respectivamente. Com estes resultados podemos concluir que para ter uma alimenta����o rica neste elemento deve-se ingerir ginseng e alho pois dos alimentos estudados s��o os mais ricos em Germ��nio.

Enzymatic determination of choline in milk using a FIA system with potentiometric detection

The development of a FIA system for the determination of total choline content in several types of milk is described. The samples were submitted to hydrochloric acid digestion before injection into the system and passed through an enzymatic reactor containing choline oxidase immobilised on glass beads. This enzymatic reaction releases hydrogen peroxide which then reacts with a solution of iodide. The decrease in the concentration of iodide ion is quantified using an iodide ion selective tubular electrode based on a homogeneous crystalline membrane. Validation of the results obtained with this system was performed by comparison with results from a method described in the literature and applied to the determination of total choline in milks. The relative deviation was always < 5%. The repeatability of the method developed was assessed by calculation of the relative standard deviation (RSD) for 12 consecutive injections of one sample. The RSD obtained was < 0.6%.

Remedia����o de solos contaminados por compostos farmac��uticos

O recente surgimento de nanopart��culas de ferro valente-zero (nFZV), um material com elevada capacidade de remedia����o de solos por via de reac����es de oxida����o/redu����o pode ser uma op����o vi��vel para a remo����o de f��rmacos do solo. A sua aplica����o j�� �� uma realidade em alguns tipos de solos contaminados por compostos espec��ficos e, com este trabalho, procura-se estudar a sua capacidade de remedia����o de solos contaminados por compostos farmac��uticos, recorrendo-se a uma tecnologia ���verde��� de s��ntese destas nanopart��culas. Esta tecnologia �� bastante recente, ainda n��o aplicada no campo de trabalho, que se baseia no uso de folhas de certas ��rvores para produzir extratos naturais que reduzem o ferro (III) a ferro zero valente, formando nFZV. Desta forma procedeu-se, �� escala laboratorial, ao estudo da efici��ncia das nFZV na degrada����o de um f��rmaco ��� paracetamol ��� e comparou-se com a efici��ncia demonstrada por oxidantes, muito utilizados hoje em dia em casos de remedia����o in situ como o permanganato de pot��ssio, o per��xido de hidrog��nio, o persulfato de s��dio e o reagente de Fenton. O estudo foi efectuado em dois meios diferentes: solu����o aquosa e solo arenoso. De forma muito sucinta, o estudo baseou-se na introdu����o dos oxidantes/nFZV em solu����es/solos contaminados com paracetamol e consequente monitoriza����o do processo de remedia����o atrav��s de cromatografia l��quida de alta efici��ncia. Nos ensaios com solu����es aquosas contaminadas com paracetamol, o permanganato de pot��ssio e o reagente de Fenton revelaram capacidade para degradar o paracetamol, atingindo mesmo um grau de degrada����o de 100%. O persulfato de s��dio tamb��m demonstrou uma capacidade de degrada����o do paracetamol, chegando a atingir 99% de degrada����o, mas apenas recorrendo ao uso de um volume de oxidante elevado quando comparado com os outros dois oxidantes j�� referidos. Por outro lado, o per��xido de hidrog��nio n��o demonstrou qualquer capacidade de degrada����o do paracetamol, pelo que o seu uso n��o passou desta fase. Verificou-se tamb��m que o uso de ferro granulado para o tratamento de ��gua contaminada com paracetamol revelou resultados diferentes dos observados no uso de nFZV, obtendo-se efici��ncias de 87%. Existiram dificuldades anal��ticas na quantifica����o do paracetamol, especificamente relacionadas com o uso do extracto de folhas de amoreira, cuja composi����o continha subst��ncias que causaram dificuldades acentuadas na an��lise dos cromatogramas. Por fim, um pequeno teste de combina����o do reagente de Fenton com os fen��menos de biodegrada����o resultantes dos microrganismos presentes em folhas do extracto de ch�� preto demonstrou que este pode ser uma ��rea que pode e deve ser mais estudada. Desta forma, a utiliza����o das nFZV para o tratamento de ��gua contaminada com paracetamol n��o permitiu a retirada de conclus��es seguras sobre a capacidade que as nFZV produzidas com extractos de folhas de amoreira e de ch�� preto t��m de degrada����o do paracetamol. Nos testes de remedia����o de solos contaminados os resultados demonstraram que, mais uma vez, tanto o permanganato de pot��ssio como o reagente de Fenton se revelam como os melhores oxidantes para a degrada����o do paracetamol, obtendo-se a degrada����o total do paracetamol. Por outro lado, voltou a ser necess��rio uma elevada quantidade de persulfato de s��dio quando comparada com os dois anteriores, para que ocorra a degrada����o desta mesma quantidade de paracetamol, demonstrando mais uma vez que, apesar de n��o ideal, o persulfato demonstra capacidade de degrada����o do paracetamol.

Mitochondria are the main source and one of the targets of Pb (lead)-induced oxidative stress in the yeast Saccharomyces cerevisiae

The yeast Saccharomyces cerevisiae is a useful model organism for studying lead (Pb) toxicity. Yeast cells of a laboratory S. cerevisiae strain (WT strain) were incubated with Pb concentrations up to 1,000 ��mol/l for 3 h. Cells exposed to Pb lost proliferation capacity without damage to the cell membrane, and they accumulated intracellular superoxide anion (O2 .���) and hydrogen peroxide (H2O2). The involvement of the mitochondrial electron transport chain (ETC) in the generation of reactive oxygen species (ROS) induced by Pb was evaluated. For this purpose, an isogenic derivative ��0 strain, lacking mitochondrial DNA, was used. The ��0 strain, without respiratory competence, displayed a lower intracellular ROS accumulation and a higher resistance to Pb compared to the WT strain. The kinetic study of ROS generation in yeast cells exposed to Pb showed that the production of O2 .��� precedes the accumulation of H2O2, which is compatible with the leakage of electrons from the mitochondrial ETC. Yeast cells exposed to Pb displayed mutations at the mitochondrial DNA level. This is most likely a consequence of oxidative stress. In conclusion, mitochondria are an important source of Pb-induced ROS and, simultaneously, one of the targets of its toxicity.

Remedia����o Ambiental

A agricultura �� uma das atividades mais antigas realizadas pelo Homem, sendo de grande import��ncia para a obten����o tanto de bens alimentares como de bens para outros fins. No entanto desde o in��cio constatou-se que as culturas eram afetadas por pragas e doen��as que levavam �� perda das colheitas. Este motivo deu origem �� necessidade de nesses termos surgiu a aplica����o de subst��ncias com o objetivo de proteger as colheitas. Os pesticidas s��o subst��ncias naturais ou sint��ticas, aplicadas com o objetivo de proteger as plantas eliminando pragas e doen��as. Para al��m da potencial toxicidade destas subst��ncias, em alguns casos a sua degrada����o no meio ambiente por microrganismos, hidr��lise, radia����o solar, etc. d�� origem a produtos de degrada����o tanto ou mais t��xicos que os pr��prios pesticidas. A utiliza����o deste tipo de subst��ncias acarreta problemas, visto a sua aplica����o ser feita de forma a compensar perdas que ocorrem por meio de degrada����o, lixivia����o, entre outros processos. Este tipo de aplica����o leva a que haja contamina����o do meio ambiente por parte dos pesticidas, pondo em risco tanto a sa��de humana como os restantes seres vivos. A utiliza����o de ciclodextrinas no encapsulamento destes compostos tem como objetivo aumentar a estabilidade do composto e promover a sua liberta����o de forma controlada. No presente trabalho pretende-se efetuar um estudo comparativo sobre a fotodegrada����o do herbicida terbutilazina e do fungicida pirimetanil livres e quando encapsulados com 2- hidroxipropil-��- ciclodextrina. De forma a quantificar os pesticidas ao longo do estudo foi utilizado o m��todo anal��tico de HPLC de fase reversa. Os resultados permitiram constatar que a terbutilazina �� fotoquimicamente est��vel, nas condi����es aplicadas, visto que ao fim de 75 dias de as solu����es de pesticida livre em ��gua desionizada e em ��gua do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial e as solu����es de pesticida encapsulado em ��gua desionizada e em ��gua do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial. Neste caso particular n��o foi poss��vel, no intervalo de tempo considerado, avaliar a influ��ncia do encapsulamento no processo de fotodegrada����o da terbutilazina. Dada a baixa fotodegrada����o observada optou-se pela adi����o de per��xido de hidrog��nio ��s solu����es de controlo e 35 mM de HP-��-CD e acetona ��s solu����es de 0 mM e 17,5 mM de HP-��-CD, para tentar promover a degrada����o do pesticida. Atrav��s dos resultados obtidos constatou-se que particularmente para as solu����es onde foi adicionada acetona houve um aumento da velocidade de degrada����o no entanto esta ainda ocorria de forma lenta e muito semelhante quer para o pesticida livre quer para o encapsulado. Relativamente ao estudo da fotodegrada����o do pirimetanil verificou-se que ao fim de 4 dias de irradia����o as solu����es de pesticida livre apresentavam j�� alguma degrada����o do pesticida e tendo o per��odo de irradia����o uma dura����o de 53 dias foi poss��vel para este pesticida determinar os par��metros cin��ticos em algumas das solu����es. Quanto as solu����es de ��gua desionizada e ��gua do rio com pirimetanil livre ambas apresentaram degrada����o do pesticida verificando-se uma cin��tica de rea����o de 1�� ordem com constantes de 0,0018 dias-1 e de 0,0060 dias-1 respetivamente. Para a solu����o de ��gua desionizada com pirimetanil encapsulado n��o foi detetada degrada����o do pesticida, j�� para a solu����o com pirimetanil encapsulado em ��gua do rio verificou-se a exist��ncia de degrada����o que correspondeu a uma cin��tica de degrada����o de 1�� ordem com uma constante de 0,0013 dias-1. Atrav��s dos resultados obtidos pode-se concluir que o encapsulamento do pirimetanil com 2-hidroxipropil-��-ciclodextrina �� vantajoso visto diminuir a quantidade de pesticida utilizado e aumentar a efic��cia do controlo das pragas.

Estudo da Toxicidade do Chumbo na Levedura Saccharomyces cerevisiae

O chumbo �� um importante poluente ambiental. A levedura Saccharomyces cerevisiae constitui um modelo ��til para o estudo dos efeitos t��xicos do chumbo. O conhecimento dos mecanismos de defesa e resist��ncia �� presen��a de metais pesados poder�� ser ��til em tecnologias de prote����o ambiental, nomeadamente no desenvolvimento de novas metodologias para a biorremedia����o de metais pesados. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o impacto do Pb na capacidade proliferativa, na integridade membranar e na produ����o intracelular de esp��cies reativas de oxig��nio (ROS), na estirpe laboratorial da levedura Saccharomyces cerevisiae BY4741 (estirpe selvagem, WT). Foi tamb��m estudado o papel das mitoc��ndrias, como fonte de ROS induzida por Pb, e o envolvimento da H+-ATPase vacuolar (V-ATPase) e de transportadores vacuolares pertencentes �� superfam��lia ABC (de ATP-binding cassette) na defesa contra a toxicidade do Pb. O estudo cin��tico do impacto de duas concentra����es de Pb na viabilidade das leveduras (avaliado atrav��s de um ensaio clonog��nico), na integridade da membrana celular (determinada com iodeto de prop��dio) e na produ����o intracelular de ROS (o ani��o super��xido foi detetado com dihidroet��dio e o per��xido de hidrog��nio com 2���,7���- diclorodihidrofluoresce��na), revelou uma perda progressiva da capacidade proliferativa (53 e 17% de c��lulas vi��veis, ap��s a exposi����o durante 3h a 250 ou 1000 ��mol/l de chumbo, respetivamente), coincidente com a acumula����o intracelular de ani��o super��xido e de per��xido de hidrog��nio, na aus��ncia de perda da integridade membranar. A import��ncia das mitoc��ndrias na produ����o de ROS, induzida por chumbo, foi levada a cabo usando um mutante deficiente respirat��rio desprovido de ADN mitocondrial (��0). Quando comparado com a respetiva estirpe parental, o mutante ��0 apresentou uma maior resist��ncia ao Pb e uma menor produ����o de ROS induzida por Pb. A exposi����o das c��lulas da estirpe BY4741 a 250 e 1000 ��mol/l de chumbo originou a forma����o de 49 e 58% de c��lulas deficientes respirat��rias, respetivamente. A fun����o da V-ATPase, na desintoxica����o de chumbo, foi avaliada utilizando mutantes com uma estrutura vacuolar normal mas defetivos em subunidades da VATPase (vma1��, vma2��, vma3�� e vph1��). Comparativamente ��s c��lulas da estirpe WT, todos os mutantes testados, sem V-ATPase funcional, apresentaram uma maior suscetibilidade ao Pb. O papel dos transportadores vacuolares pertencentes �� superfam��lia ABC, na defesa contra a toxicidade induzida por chumbo, foi levada a cabo utilizando mutantes sem os transportadores Ycf1p ou Vmr1p. Os resultados preliminares mostraram que quando comparadas com as c��lulas da estirpe WT, as c��lulas das estirpes ycf1�� ou vmr1�� n��o apresentavam uma maior perda da viabilidade. A modifica����o da morfologia vacuolar, em c��lulas expostas a chumbo, foi visualizada utilizando a estirpe Vma2p-GFP. O tratamento das c��lulas com Pb originou a fus��o dos vac��olos de tamanho m��dio num ��nico vac��olo de grande dimens��o. Em conclus��o, os estudos desenvolvidos no presente trabalho, utilizando a estirpe laboratorial BY4741, mostraram que a perda da capacidade proliferativa das leveduras, induzida pelo chumbo, pode ser atribu��da �� acumula����o intracelular do ani��o super��xido e de per��xido de hidrog��nio. As mitoc��ndrias parecem ser uma das principais fontes de ROS induzido por Pb e, simultaneamente, um dos principais alvos da sua toxicidade. Em S. cerevisiae, o vac��olo desempenha um papel importante na desintoxica����o do Pb. A modifica����o da morfologia vacuolar ap��s exposi����o ao chumbo poder�� ser a consequ��ncia da acumula����o de Pb no vac��olo. Enquanto os transportadores da superfam��lia ABC parecem n��o estar envolvidos na sequestra����o vacuolar de Pb, �� necess��ria a presen��a, num estado funcional, da V-ATPase para que ocorra a compartimenta����o do Pb. Muito provavelmente, a compartimenta����o do Pb no vac��olo previne a sua acumula����o no citosol e o desencadear dos respetivos efeitos t��xicos.