Enrichment of bioactive compounds in microalgae for aquaculture

Microalgae are promising microorganisms for the production of food and fine chemicals. Several species of microalgae are used in aquaculture with the purpose of transfer bioactive compounds up to the aquatic food chain. The main objective of this project was to develop a stress–inducement strategy in order to enhance the biochemical productivity of Nannochloropsis gaditana, Rhodomonas marina and Isochrysis sp. for aquaculture purposes having in account their growth and organizational differences. In this regard, two experiments were design: the first one consisted on the alteration of overall nutrient availabilities in growth medium; and the second one comprised changes in nitrogen and sulfur concentrations maintaining the concentrations of the other nutrients present in a commercial growth medium (Nutribloom plus), which is frequently used in aquaculture. Microalgae dried biomass was characterized biochemically and elemental analysis was also performed for all samples. In first experimental design: linear trends between nutrient availability in growth media and microalgae protein content were obtained; optimum productivities of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic acids (DHA) were attained for both R. marina and N. gaditana in growth media enriched with 1000 L L-1 of nutrient solution whereas for Isochrysis sp. the double of Nutribloom plus was needed; the decrease of glucans and total monosaccharides with nutrient availability for R. marina and Isochrysis sp. showed the occurrence of a possible depletion of carbohydrates towards lipids and proteins biosynthesis. Second experimental desing: N. gaditana exhibited the highest variation in their biochemical composition against the applied perturbation; variations observed for microalgae in their biochemical composition were reflected in their elemental stoichiometry; in N. gaditana the highest nitrogen concentrations lead to overall maximum productivities of the biochemical parameters. The results of the present work show two stress-inducement strategies for microalgae that may constitute a base for further investigations on their biochemical enhancement.

Avaliação de compostos com actividade inibidora da glicoproteína-P

A resistência a múltiplos fármacos é um grande problema na terapia anti-cancerígena, sendo a glicoproteína-P (P-gp) uma das responsáveis por esta resistência. A realização deste trabalho incidiu principalmente no desenvolvimento de modelos matemáticos/estatísticos e “químicos”. Para os modelos matemáticos/estatísticos utilizamos métodos de Machine Learning como o Support Vector Machine (SVM) e o Random Forest, (RF) em relação aos modelos químicos utilizou-se farmacóforos. Os métodos acima mencionados foram aplicados a diversas proteínas P-gp, p53 e complexo p53-MDM2, utilizando duas famílias: as pifitrinas para a p53 e flavonóides para P-gp e, em menor medida, um grupo diversificado de moléculas de diversas famílias químicas. Nos modelos obtidos pelo SVM quando aplicados à P-gp e à família dos flavonóides, obtivemos bons valores através do kernel Radial Basis Function (RBF), com precisão de conjunto de treino de 94% e especificidade de 96%. Quanto ao conjunto de teste com previsão de 70% e especificidade de 67%, sendo que o número de falsos negativos foi o mais baixo comparativamente aos restantes kernels. Aplicando o RF à família dos flavonóides verificou-se que o conjunto de treino apresenta 86% de precisão e uma especificidade de 90%, quanto ao conjunto de teste obtivemos uma previsão de 70% e uma especificidade de 60%, existindo a particularidade de o número de falsos negativos ser o mais baixo. Repetindo o procedimento anterior (RF) e utilizando um total de 63 descritores, os resultados apresentaram valores inferiores obtendo-se para o conjunto de treino 79% de precisão e 82% de especificidade. Aplicando o modelo ao conjunto de teste obteve-se 70% de previsão e 60% de especificidade. Comparando os dois métodos, escolhemos o método SVM com o kernel RBF como modelo que nos garante os melhores resultados de classificação. Aplicamos o método SVM à P-gp e a um conjunto de moléculas não flavonóides que são transportados pela P-gp, obteve-se bons valores através do kernel RBF, com precisão de conjunto de treino de 95% e especificidade de 93%. Quanto ao conjunto de teste, obtivemos uma previsão de 70% e uma especificidade de 69%, existindo a particularidade de o número de falsos negativos ser o mais baixo. Aplicou-se o método do farmacóforo a três alvos, sendo estes, um conjunto de inibidores flavonóides e de substratos não flavonóides para a P-gp, um grupo de piftrinas para a p53 e um conjunto diversificado de estruturas para a ligação da p53-MDM2. Em cada um dos quatro modelos de farmacóforos obtidos identificou-se três características, sendo que as características referentes ao anel aromático e ao dador de ligações de hidrogénio estão presentes em todos os modelos obtidos. Realizando o rastreio em diversas bases de dados utilizando os modelos, obtivemos hits com uma grande diversidade estrutural.

Avaliação do perfil urinário de biomarcadores do stress oxidativo e a sua correlação com as doenças cardiovasculares

Com a realização deste trabalho pretendeu-se estabelecer o perfil urinário de níveis de biomarcadores do stress oxidativo (5-HMU; UAc; MDA; 8-OHdG) em indivíduos saudáveis (grupo controlo) comparando com o de doenças cardiovasculares (grupo CVD) de modo a avaliar o seu potencial como possíveis biomarcadores da possibilidade de ocorrência de CVD. A extração dos compostos alvos foi realizada por recurso a uma nova técnica extrativa - microextração com adsorvente empacotado em seringa (MEPS) controlada digitalmente (eVol). A análise dos biomarcadores foi efetuada por cromatografia líquida de ultra eficiência (UHPLC) utilizando como coluna analítica a HSS T3 (100 mm × 2,1 mm, 1,7 μm de tamanho da partícula) e com um sistema deteção de fotodiodos (PDA). Otimizaram-se os parâmetros experimentais com influência no processo extrativo, nomeadamente no que se refere ao tipo de adsorvente, á influência do pH, ao volume de amostra, ao número de ciclos extrativos, lavagem e ao volume de eluição. Foram ensaiadas diferentes condições experimentais e selecionadas as que corresponderam a uma maior eficiência extrativa, expressa pela área total relativa dos analitos e reprodutibilidade. Os melhores resultados foram obtidos usando como adsorvente C8, o pH da amostra ajustado a 6, o adsorvente foi carregado com 5x50 μL de amostra e a eluição com 1x50 μL de 0,01% ácido formico e 3x50 μL de 20% metanol. Para a separação cromatográfica dos analitos usou-se uma fase móvel binária (0,01% ácido fórmico:20% metanol), em modo isocrático e um fluxo de 250 μL min-1. O método analítico foi validado em termos de seletividade, linearidade, limite de deteção (LOD), limite de quantificação (LOQ), efeito matriz, exatidão e precisão (intra e interdias) e aplicada a determinação de biomarcadores alvo nos dois grupos estudados, obtiveram-se bons resultados em termos seletividade e linearidade (R2>0,9906), os valores de LOD e LOQ obtidos foram baixos, variando entre 0,00005 - 0,72 μg mL-1 e 0,00023 – 2,31 μg mL-1 respetivamente. Os resultados da percentagem de recuperação (91,06 – 123,02 %), precisão intra-dia (0,95 – 8,34 %), precisão inter-dia (4,58 -6,33 %) e o efeito de matriz (60,11 – 110,29 %) deste método foram satisfatórios. A aplicação da metodologia validada aos dois grupos em estudo permitiu concluir que as concentrações de UAc e MDA entre os dois grupos, contrariamente ao 5-HMU e ao 8- OhdG cujas concentrações são estatisticamente diferentes entre o grupo controlam e o grupo CVD.

Estabelecimento da composição volátil do nutriente FNI 210 usado pela Ceratitis capitata (Wiedemann, 1824) e dos extratos de diferentes espécies de plantas avaliação do potencial atrativo e repelente das plantas: avaliação do potencial atrativo e repelente das plantas

A mosca da fruta é uma das principais pragas agrícolas. Neste trabalho determinou-se a composição volátil do nutriente FNI 210 (proteína alimentar) e dos extratos de cinco plantas: Cedronella canariensis, Eucalyptus globulus, Laurus novocanariensis, Myrtus communis e Ruta chalepensis e avaliou-se o seu potencial atrativo e repelente em moscas adultas num olfatómetro em Y. A composição volátil do nutriente e dos extratos foi semelhante à encontrada por outros autores e apresentou compostos atrativos para a mosca da fruta. Nos bioensaios com o olfatómetro as moscas foram atraídas à proteína mas a percentagem média de respostas variou de acordo com o sexo, estado sexual, idade e número de indivíduos por grupo sendo mais alta aos 8 dias em grupos de 5. No geral, as fêmeas virgens responderam mais do que as não virgens e mais do que os machos virgens. O número de insetos que se dirigiram à proteína foi superior na primeira repetição nos primeiros 10 e 20 minutos. Contudo, em todos os bioensaios houve um número elevado de indivíduos não responderam. Nos bioensaios das plantas a resposta do mesmo grupo de 5 indivíduos com 8 dias foi testada três vezes no olfatómetro pela ordem seguinte: sem amostra, com proteína e com extrato de planta. Nos três casos as respostas dos adultos variaram de acordo com o sexo e estado sexual. As percentagens médias de respostas aos extratos foram superiores às obtidas nos ensaios sem amostra e menores que à proteína, á exceção do extrato de L. novocanariensis que apresentou um potencial atrativo superior ao da proteína nos machos virgens. Nos testes com o extrato, as respostas ao braço com amostra foram superiores ao braço sem amostra, à exceção das respostas das fêmeas não virgens ao extrato de R. chalepensis, o que sugere ser esta a única planta com potencial repelente.