Modelação cinética da conversão do furfural utilizando catalisadores multifuncionais

A utilização da biomassa como fonte de matéria-prima renovável para a obtenção de biocombustíveis e produtos de consumo pode reduzir os riscos geopolíticos e de segurança energética. As hemiceluloses – um dos principais componentes da biomassa vegetal - são convertidas industrialmente em furfural (Fur) que tem uma vasta gama de aplicações, sendo, por isso, considerado um dos compostos químicos renováveis de base mais importantes para biorefinarias. Este trabalho está relacionado com a valorização química do Fur, inserindo-se no conceito da Biorefinaria e nos objetivos de investigação do laboratório associado CICECO. Foi investigada a conversão catalítica do Fur em determinados bio-produtos de interesse para diversos setores da indústria química. Em particular, alquilfurfuril éteres, ésteres alquil-4-oxopentanoato, 5-metil-2-furanonas, ácido levulínico e gama-valerolactona são importantes para a produção de bio-aditivos para combustíveis, bio-polímeros, agroquímicos, aromas e fragrâncias, solventes, etc. A conversão do Fur nos bio-produtos envolve mecanismos reacionais complexos e requer o uso de catalisadores ácidos e de redução. A realização das múltiplas etapas num único reator é importante em termos de intensificação de processos. Neste trabalho, investigou-se a conversão do Fur em bio-produtos, num reator descontínuo fechado, a 120 ºC, utilizando catalisadores multifuncionais nanocristalinos do tipo zeólito beta contendo centros ativos de zircónio (Zr) e alumínio (Al). Com base numa revisão bibliográfica, propuseram-se dois modelos cinéticos pseudo-homogéneos para a conversão do Fur. Os modelos foram testados por ajuste das equações diferenciais ordinárias, representativas dos balanços às espécies reativas num reator descontínuo isotérmico, aos resultados experimentais de concentração versus tempo do Fur e cada um dos bio-produtos. Os estudos cinéticos foram combinados com os de caracterização dos catalisadores no estudo da influência das propriedades dos materiais nos diferentes passos do mecanismo global. Os centros ácidos de Al e Zr promoveram as reações ácidas e os de Zr eram essenciais para os passos de redução. No geral, as constantes cinéticas aparentes relativas às reações ácidas desejadas aumentaram com a razão Al/Zr dos catalisadores, e as dos passos de redução aumentaram com a diminuição da razão Si/Zr. O aumento da razão Al/Zr simultaneamente promoveu as reações indesejadas, diminuindo o rendimento total dos bio-produtos.

O papel da fibronectina na segmentação da mesoderme no embrião de galinha

Durante o desenvolvimento embrionário dos Vertebrados a mesoderme presomítica (MPS) é progressivamente dividida em segmentos, denominados os sómitos. No embrião de galinha, os sómitos formam-se com uma periodicidade de 90 minutos e pensa-se que essa periodicidade seja regulada por genes de expressão cíclica envolvidos nas vias Notch e Wnt e a sua resposta a gradientes de FGF/Wnt e ácido retinóico. Porém, a reorganização celular durante a somitogénese envolve também moléculas de adesão e de matriz extracelular com particular destaque para a fibronectina (FN). Além de estar associada a dinâmicas celulares subjacentes a segmentação morfológica, dados preliminares indicaram que possa também ter um envolvimento na segmentação molecular. Sendo assim, o objectivo deste trabalho de pesquisa foi de verificar o papel da FN na segmentação no embrião de galinha. Através de aplicação de inibidores de fibrilogénese de FN e de sinalização Notch em sistemas de culturas de explantes e de MPS isoladas seguido de uma marcação da expressão génica, foram revelados que a matriz de FN é necessária para a segmentação tanto a nível morfológico como a nível de expressão génica segmentar (de delta1 e de meso1). Adicionalmente foi observado que os efeitos da inibição da fibrilogénese da FN produzem um fenótipo semelhante a inibição da sinalização Notch. Foi constatado que a sinalização Notch activa a expressão de meso1 que regula a segmentação e que tanto a ausência de sinalização Notch como a ausência de uma matriz de FN provocam, na expressão génica segmentar, efeitos de perturbação muito parecidos. Finalmente foi observado que a segmentação molecular parece não apenas ser resultado de sinalização intrínseca à MPS, mas é também influenciada pela ectoderme, comprovada pela existência de regulação da FN exógena sobre a segmentação molecular na parte rostral da MPS e sobre a expressão de delta1 na sua região caudal.

MODELO DE TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA NUM FLUXO DE ÁGUA COM ALTA PRESSÃO PARA DESSALINIZAÇÃO POR OSMOSE REVERSA OU/E GERAÇÃO DE ELETRICIDADE

Este trabalho apresenta uma configuração alternativa para a dessalinização de água e geração de energia elétrica com recurso à energia eólica. Trata-se de um modelo físico que permite armazenar água do mar ou água salobra sob a forma de energia potencial gravitacional, através do seu bombeamento até um reservatório a uma determinada altura. O bombeamento é feito com o recurso à energia do vento. Uma vez, tendo a água sido acumulada no reservatório, sua energia potencial gravitacional EPG é usada para a sua dessalinização ou/e para a geração de eletricidade. O referido modelo é semelhante a um grupo de bombas de pistões. Os pistões possuem formato especial de modo que se consiga obter pressões elevadas suficientes quer para a dessalinização de água por osmose reversa, quer para a geração de eletricidade através de turbinas Pelton. Consegue-se o movimento alternado dos pistões a partir da transferência da energia da água acumulada (EPG) através dum sistema de roldanas e contrapesos. Assim sendo, provar que o modelo é capaz de transformar a EPG de baixa pressão (inferior a 2 bar) em energia cinética de um fluxo com alta pressão (superior a 55 bar) se apresenta como o foco principal deste trabalho. Com esse foco em mira, construiu-se um protótipo com o objetivo de demonstrar a viabilidade técnica da proposta. Imagens do protótipo são apresentadas neste trabalho. Em relação à osmose reversa, a referida configuração difere do que é convencional em plantas de dessalinização que usam esse processo, pelo fato de contemplar o uso de EPG. Com o modelo proposto, consegue-se um fluxo à entrada dos módulos de membrana (ou à saída do injetor da turbina Pelton) com pressão suficiente para a osmose reversa (ou para geração de eletricidade). Em relação à captação da energia eólica para o bombeamento de água, o modelo é divido em dois sistemas. O primeiro (sistema 1) usa cataventos tradicionais e o segundo (sistema 2) aerogeradores. É feita a comparação qualitativa entre os dois sistemas com base em alguns parâmetros tais como área ocupada, versatilidade etc.

Estudo Químico e Biológico das Espécies Vegetais Caboverdianas Echium Hypertropicum Webb e Echium Stenosiphon Webb Subsp. Stenosiphon

Echium hypertropicum Webb e Echium stenosiphon Webb subsp. stenosiphon são arbustos endêmicos de Cabo Verde, usados na medicina popular para o tratamento de distúrbios gastrintestinais e tosse. As duas espécies tiveram suas frações alcalóidicas obtidas por extração ácido-base. A análise por CG-EM e ESI-EM/EM indicou a presença de alcaloides pirrolizidínicos (APs) e as substâncias purificadas foram analizadas por experimentos de RMN de 1D e 2D. Um total de 10 alcaloides foram isoladas e identificadas, sendo que 8 identificadas através da comparação de suas massas moleculares e padrões de fragmentação de massas, com a base de dados NIST e os dados da litratura para o género. Os diésteres hepatotóxicos equimidana e 7-(2-metilbutiril)-9-equimidinilretronecina foram identificadas em ambas as espécies. Os alcaloides 7-senecioilretronecina, 9-angeloilretronecina, licopsamina, 7-acetil-licopsamina e equihumilina foram identificados nas folhas de E. hypertropicum, enquanto que o N-óxido da 7-(2-metilbutiril)-9-equimidinilretronecina foi identificado nas folhas de E. stenosipnhon. A equimidina foi o componente majoritário na fração em éter dietílico das folhas de E. hypertropicum, enquanto a 7-(2-metilbutiril)-9-equimidinilretronecina foi o componente majoritário na fração em diclorometano das folhas de E. stenosiphon. O alcaloide 7-(2-metilbutiril)-9-equimidinilretronecina N-óxido foi identificado pela primeira vez no gênero Echium. Em adição, 22 componentes de óleo essencial foram identificadas nas flores de Echium hypertropicum, sendo trans-fitol (30,64 %), n-pentacosano (8,28 %) e n-tricosano (6,73) como componentes majoritários. O triterpeno friedelina foi também isolado das folhas de E. hypertropicum. Na avaliação da atividade antibacteriana, os extratos etanólicos das duas espécies vegetais e o alcaloide 7-(2-metilbutiril)-9-equimidinilretronecina foram capazes de inibir o crescimento de Staphylococcus aureus ATCC 29213 com CMI de 250,0 μg/mL e 25,0 μg/mL, respectivamente. A atividade anticolinesterásica foi avaliada e a equimidina foi capaz de inibir a enzima acetilcolinesterase nas concentrações testadas com o valor de P = 0,0011. O alcaloide 7-(2-metilbutiril)-9-equimidinilretronecina retardou o crescimento do fitófago Dysdercus peruvianus na concentração de 1mg/mL. Os extratos etanólicos de E. hypertropicum e E. stenosiphon (3,9 μg/mL) foram avaliados frente ao vírus HSV. O extrato etanólico de E. hypertropicum apresentou uma porcentagem de inibição (PI) de 27,5% contra HSV-1S e 43,8% contra HSV-2S. Apresentaram ainda elevada citotoxidade para as celulas Vero, utilizadas como sistema hospedeiro (CC50 de 140,10 μg/mL e 96,86 μg/mL). A composição química e as atividades biológicas de E. hypertropicum e E. stenosiphon subsp. stenosiphon foram relatadas pela primeira vez. As substâncias identificadas podem ser utilizadas no futuro como marcadores quimiotaxonômicos para o gênero Echium.

Papel da Coagulação na Resposta do Mosquito Anopheles Gambiae ao Parasita da malária Plasmodium Berghei

Malária é uma doença parasitária infecciosa aguda ou crónica, causada pelo protozoário do género Plasmodium que é transmitido ao homem através de picada de mosquitos fêmeas do género Anopheles. Causa a morte a milhões de pessoas por ano, na sua maioria crianças até aos 5 anos de idade. A inexistência de estratégias eficazes, contra a transmissão da malária, deve-se sobretudo à falta de conhecimento de moléculas cruciais ao desenvolvimento do parasita no vector. Mecanismos de reconhecimento do parasita e a resposta imune do mosquito à infecção são claramente alvos de novas estratégias de controlo da malária. O ciclo natural de transmissão de Plasmodium requer a conclusão com sucesso, do ciclo esporogónico no intestino médio e nas glândulas salivares do mosquito Anopheles, um processo que demora cerca de duas semanas. Este processo de desenvolvimento pode ser bloqueado pelo sistema imune inato do mosquito, resultando assim na eliminação do parasita do vector. A resposta imunológica envolve vários mecanismos como a fagocitose, encapsulação, nodulação, síntese de péptidos antimicrobianos e coagulação, que são acompanhadas pela activação proteolítica da pró-fenoloxidase presente na hemolinfa.O sistema imune é um factor determinante da capacidade vectorial do mosquito, pelo que vários estudos têm sido feitos para melhor compreender as respostas do mosquito Anopheles, principal vector da malária, ao parasita Plasmodium. Uma das principais respostas desencadeadas pelo sistema imune do mosquito é a coagulação. Estudos recentes demonstram que a coagulação da hemolinfa de Anopheles requer actividade da fenoloxidase e difere de Drosophila s.p na formação, estrutura e composição. O objectivo deste trabalho é estudar o papel da coagulação na resposta do mosquito Anopheles gambiae ao parasita da malária Plasmodium berghei, através do estudo da transglutaminase. Para tal foi feita a caracterização dos genes que codificam para a transglutaminases em A. gambiae, através da sequenciação destes genes e dos seus transcritos, verificando-se alguns polimorfismos quando comparada com a sequência do genoma disponível na base de dados. Para caracterizar do papel desta enzima durante a infecção com P. berghei, foi feita a inibição da actividade enzimática dos genes AGAP009097 e AGAP009098 que codificam para a transglutaminases. Foi feita a descrição da dinâmica de transcrição durante a infecção e o silenciamento destes mesmos genes usando dsRNA. Observou-se um aumento da taxa de infecção e do número médio de oocistos por intestino médio nos mosquitos em que as transglutaminases foram inibidas quimicamente bem como naqueles que possuíam os genes silenciados, quando comparados com os grupos controlo. Com este trabalho espera-se ter contribuído para uma melhor compreensão do funcionamento da capacidade imunológica dos mosquitos na resposta ao parasita da malária e a possibilidade de manipular o sistema imune dos mesmos de modo a eliminar o parasita e contribuir para a diminuição/irradicação da malária, uma das principais doença e causa de morte a nível mundial.

Desenvolvimento de Aplicação para Dosagem de Radiofármacos

Neste projecto foi desenvolvida uma ferramenta informática para dosagem de radiofármacos que permite o cálculo automático de doses (em unidades de volume) a administrar a vários sujeitos inscritos para uma sessão de exames/tratamentos numa unidade de Medicina Nuclear. O cálculo das doses tem em conta as características e quantidade do radiofármaco disponível, a cinética do decaimento radioactivo, os horários previstos de administração e a massa corporal dos sujeitos a tratar. As mais-valias da ferramenta são a precisão dos resultados e a rapidez de cálculo. A ferramenta foi desenvolvida sobre uma folha de cálculo electrónica. Ademais, procedeu-se à estimativa do impacto económico da ordenação (por ordem decrescente da massa corporal) dos sujeitos a tratar numa sessão. Uma vez que muitos radiofármacos são materiais caros o conhecimento das economias potenciais da ordenação é útil para estabelecer estratégias de marcação de exames. Esta estimativa foi feita com o recurso a técnicas de simulação.

Efeito de Ácidos Fúlvicos e Nitrato na Fotode-Gradação do Metoprolol

O metoprolol é um beta-bloqueador utilizado no tratamento de várias doenças como hipertensão, arritmias, angina do peito, glaucoma e outros distúrbios rela-cionados com o sistema cardiovascular. Devido ao seu elevado consumo e baixa biodegradabilidade em particular nas estações de tratamento de águas residuais, (ETARs) torna-se importante conhecer o seu comportamento no meio ambiente. Uma das principais vias de degradação de contaminantes em águas naturais é a fotodegradação pela luz solar, a qual pode ser fortemente influenciada pelas subs-tâncias húmicas e os iões nitrato. Assim, o objetivo deste trabalho é o estudo da fotodegradação do metoprolol em água e na presença de sensibilizadores, nomeadamente ácidos fúlvicos, e iões nitrato. Para este estudo foram utilizados ácidos fúlvicos extraídos do Rio Vouga. Após uma primeira etapa para a escolha das melhores condições de análise do metoprolol por HPLC-UV, foram efetuados estudos de fotodegradação do meto-prolol em solução aquosa, usando um simulador de luz solar. A seguir, estudou-se o efeito da presença de ácidos fúlvicos e iões nitrato nas soluções. Verificou-se que a fotodegradação direta do metoprolol é praticamente nula ao fim de 48 horas de irradiação, no entanto as substâncias húmicas funcionam como fotossensibili-zadores acelerando a degradação. Os resultados experimentais ajustaram-se satisfatoriamente a uma cinética de pseudo - primeira ordem. Foi possível detetar por HPLC-UV a formação de três produtos de degradação do metoprolol. A fim de identificar a via pela qual as substâncias húmicas promovem a degrada-ção do metoprolol em soluções aquosas, foram utilizados sequestradores especí-ficos de 1O2 e radicais ·OH, verificando-se que a principal via de ação das subs-tâncias húmicas envolve o 1O2, formado na presença das mesmas, sob ação da luz solar. No entanto, os radicais ·OH estão também envolvidos. No que diz respeito à influência do nitrato, verificou-se que acelerava a fotodegra-dação do metoprolol, mas o seu efeito é muito menos acentuado do que o efeito das substâncias húmicas.

Perfil de Suscetibilidade da População de Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) da ilha de Santiago, Cabo Verde, a inseticidas

Em Cabo Verde, arquipélago situado na Costa Ocidental Africana, os primeiros casos de dengue ocorreram em 2009, com a notificação de mais de 21.000 casos, a maioria desses registrados na Ilha de Santiago. O mosquito Aedes aegypti foi identificado como vetor, e ações para seu controle, usando os inseticidas temephos (larvicida) e a deltametrina (adulticida), têm sido implementadas. Objetiva-se com esse trabalho avaliar o atual status de suscetibilidade a inseticidas e caracterizar os mecanismos de resistência nessa população. Amostras de A. aegypti da ilha de Santiago foram coletadas através de armadilhas de oviposição, para o estabelecimento de uma população a ser analisada. Foram realizados bioensaios do tipo dose diagnóstica, usando garrafas impregnadas com doses únicas dos adulticidas malathion (organofosforado), deltametrina (piretróide) e cipermetrina (piretróide), e bioensaios do tipo dose resposta, usando múltiplas concentrações dos inseticidas temephos (organofosforado), Bacillus thuringiensis sorovariedade israelensis (bactéria entomopatogênica) e diflubenzuron (inibidor de síntese de quitina). Para a investigação dos mecanismos de resistências, foram realizados testes bioquímicos com substratos específicos para quantificar a atividade das enzimas glutationa S-transferases, esterases (α, β e PNPA) e oxidases de função mista, ligadas a detoxificação de xenobióticos, e a taxa de inibição da acetilcolinesterase ligada a insensibilidade do sítio alvo. Pesquisou-se também a presença de mutaçõeso do tipo kdr (knock-down resistance) associadas à resistência a piretróides, pela análise da sequência dos exons 20 e 21 no gene do canal de sódio. Nos resultados dos bioensaios constatou-se que a população de A. aegypti investigada apresenta resistência aos piretróides deltametrina e cipermetrina (mortalidade <80%) e ao organofosforado temephos (RR90=4), mas é suscetível ao malathion (mortalidade ≥98%), Bacillus thuringiensis sorovariedade israelensis (RR90=0.8) e ao diflubenzuron (RR90=2,2). Em relação a atividade das enzimas ligadas ao processo de detoxificação, foram detectadas alterações nas glutationa S-transferases (25%), oxidases de função mista (18%), esterase-α (19%) e esterase- β (17%). A taxa de inibição da acetilcolinesterase (6%) e a atividade da esterase-PNPA (7%) mostraram que estas estão inalteradas. Nenhuma das mutações do tipo kdr pesquisadas foi detectada. Estes resultados permitem concluir que a população de A. aegypti da ilha de Santiago, Cabo Verde, é suscetível aos inseticidas, excetuando os piretróides testados e o temephos, usados no seu controle; e que ela apresenta alterações em enzimas detoxificadoras que poderão estar implicadas na resistência a esses compostos.