Diferenças intra e interespecíficas na atividade da fosfatase alcalina em microalgas marinhas costeiras selecionadas

A incorporação de fósforo (P) foi avaliada através da técnica de marcador enzimático fluorescente a fim de determinar a atividade da fosfatase alcalina (PA) em dois clones de Phaeodactylum tricornutum (Bohlin), Ub3 e Ub7, isolados de Ubatuba (SP), em Tetraselmis aff. chui (Butcher) e Prorocentrum minimum (Pavillard) J. Schiller, isoladas da Baía de Guanabara (RJ) e na Comunidade Natural da Baía de Guanabara (RJ). A fosfatase alcalina (PA) é uma enzima extracelular associada à membrana que catalisa a hidrólise de compostos orgânicos de fósforo em resposta à limitação de fosfato. Sua análise, a partir do marcador ELF-97, proporciona uma avaliação individual e, portanto, determina as condições nutricionais de fósforo inorgânico em células fitoplanctônicas. Os clones de P. tricornutum apresentaram diferenças no desenvolvimento quando incubados no tratamento P-repleto. O clone Ub7 de P. tricornutum apresentou a maior atividade enzimática quando comparado às demais espécies testadas, em condições P-repletas. Enquanto P. minimum apresentou a maior atividade da fosfatase alcalina em condições P-limitadas. Entre as espécies T. aff. chui e P. minimum, a maior atividade enzimática ocorreu durante a fase estacionária de desenvolvimento, entretanto diferenças foram observadas somente nas menores concentrações de fosfato. P. tricornutum, T. aff. chui e P. minimum, ao longo dos experimentos, utilizaram duas estratégias para incorporação de fosfato, aumentando a atividade da fosfatase alcalina, assim como alterando o biovolume ou a máxima dimensão linear para manter a relação S/V estável. Em P. tricornutum os sítios da atividade enzimática ocorreram na membrana celular, em T. aff. chui encontrados intracelularmente, enquanto em P. minimum observados tanto nas membranas, quanto no interior das células. No experimento realizado com a comunidade natural, houve predomínio das diatomáceas entre todos os grupos e tratamentos; as espécies foram agrupadas nas estratégias adaptativas C e R e classificadas principalmente como R-estrategistas. Os dinoflagelados da Ordem Prorocentrales utilizaram a incorporação do fósforo orgânico como estratégia para obtenção de fósforo em condições limitantes. Entretanto, as diatomáceas apresentaram tal estratégia de forma mais variável. Quanto às prasinofíceas, embora Tetraselmis sp. tenha apresentado baixa atividade enzimática nos experimentos unialgais, as concentrações de fosfato ao longo do experimento não resultaram na utilização de P orgânico para o grupo. Os resultados destacaram as diferenças intra e interespecíficas na atividade da fosfatase alcalina, e, consequentemente, na incorporação de fósforo orgânico, uma vez que as espécies testadas regularam a atividade enzimática de acordo com as diferentes concentrações externas de fosfato.

Ativação do estresse oxidativo e da resposta antioxidante por ExoU de Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citosol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. No presente trabalho, o efeito de ExoU na ativação do estresse oxidativo e da resposta antioxidante foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU), com a mutante deletada no gene exoU, PA103∆exoU, ou com a mutante complementada com exoU sem atividade tipo fosfolipase A2, PA103∆UT/S142A. Análises das dosagens de hidroperóxidos lipídicos e isoprostanos, considerados marcadores de estresse oxidativo, revelaram que ExoU promoveu um aumento em suas concentrações. Foi observado, também, que ExoU estimulou a produção de espécies reativas de oxigênio, óxido nítrico e peroxinitrito nas células infectadas, assim como a expressão de iNOS e eNOS, mas não de nNOS. Além disso, ExoU foi responsável pelo aumento da atividade de SOD1 e pela redução dos níveis de GSH, mas não afetou a atividade da catalase ou de NQO1. No modelo in vivo, a dosagem de malondialdeído, um subproduto da lipoperoxidação de membranas, evidenciou uma maior produção deste composto no pulmão de camundongos infectados pela cepa produtora de ExoU, em comparação ao pulmão de camundongos infectados pela cepa mutante. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa a produção de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, levando à peroxidação lipídica e modulando o sistema de defesa antioxidante

Avaliação da eficiência de wetland construído como unidade de polimento de efluente de tratamento secundário de lixiviado por lodos ativados

Uma das dificuldades a ser enfrentada na implantação de aterros sanitários é o tratamento adequado do lixiviado gerado e seu lançamento no meio ambiente dentro dos padrões estabelecidos pela legislação. O potencial poluidor do lixiviado está ligado principalmente aos altos valores de carga orgânica que promove a redução do oxigênio disponível (utilizado na degradação da matéria orgânica) em cursos dágua, prejudicando a fauna e a flora nesses meios. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o sistema de tratamento por wetland construído como unidade de polimento do efluente secundário de uma estação de tratamento de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Além dos parâmetros coletivos específicos e não específicos, também foram empregados o fracionamento pelo processo de separação por membranas e ensaios de toxicidade aguda. Os resultados mostram que o wetland tem uma ação positiva como unidade de polimento refletida na redução dos parâmetros turbidez (84%), DQO (19%), amônia (30%) e sólidos totais (3%) reduzindo, assim, os impactos ambientais do lançamento do lixiviado. Contudo, a qualidade do efluente final encontra-se acima dos parâmetros de referência de controle ambiental e mostra a necessidade de um efluente secundário de melhor qualidade. Os resultados mostraram também que altos valores de DQO inerte tanto no afluente (85% em média) quanto no efluente (93,5% em média) do wetland indicam que esses lixiviados apresentam natureza refratária confirmada pelos baixos valores de biodegradabilidade no afluente (20,5% em média) e no efluente (5% em média) do wetland. O fracionamento com membranas mostrou que o afluente e o efluente do wetland possuem maiores contribuições de moléculas na fração >1 kDa. Os ensaios de toxicidade com Aliivibrio fischeri mostraram que o afluente e o efluente do wetland possuem toxicidade aguda, sendo a mesma menor na faixa com moléculas menores.

Remoção de amônia do lixiviado por arraste de ar e caracterização por fracionamento com membrana.

A proposta deste trabalho é estudar a tecnologia para a remoção de amônia do lixiviado através do processo físico-químico de arraste com ar e a sua caracterização por processos de fracionamento com membranas de MF e UF. Foram analisados no processo de arraste de ar os parâmetros pH, vazão de ar e tempo de operação. Foi verificada a remoção de nitrogênio amoniacal de 93,5% em um tempo de operação de 6 horas, com ajuste de pH igual a 11 e vazão de ar 100 L/h. Após a remoção do nitrogênio amoniacal, os lixiviados foram submetidos a processo de fracionamento com membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), sendo investigadas a remoção de amônia, a condutividade, DQO, COD, cloreto e pH. Obtiveram-se resultados praticamente constantes à medida que o lixiviado permeou nas membranas de MF e UF. Ademais, empregaram-se testes de toxicidade e ensaios de tratabilidade biológica com amostras de lixiviado bruto, lixiviado tratado (baixa concentração de amônia) e lixiviados fracionados com membranas de MF e UF. Nos ensaios de tratabilidade biológica os resultados mostraram que não houve uma remoção significativa de matéria orgânica e nos testes de toxicidade com organismos Danio rerio, embora tenha ocorrido uma redução na toxicidade na sequência dos experimentos, foi constatado que o lixiviado bruto, lixiviado tratado com remoção de amônia e fracionados com membranas de MF e UF mantiveram elevada toxicidade.

Detecção de anticorpos séricos produzidos contra as proteínas do bacteriófago 17 do Aggregatibacter actinomycetemcomitans.

Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa) é uma bactéria associada à Periodontite Agressiva (PA). Ela invade tecidos moles, com ocorrência de lisogenia e bacteriófagos presentes em até 69% das subespécies. Estudos in vitro sugerem que a indução do bacteriófago (Aa17) ocorre numa co-cultura de Aa lisogênico com fibroblastos humanos. Se esta interação ocorre in vivo, com liberação do vírus, uma reação imunológica contra o Aa17 aconteceria. O objetivo deste estudo é constatar se anticorpos (AC) contra proteínas do Aa17 existem e estão associados à doença periodontal. Um objetivo adicional foi testar a resposta de AC contra os sorotipos do Aa. 52 indivíduos participaram: 31 com PA, 5 com Periodontite Crônica (PC) e 16 com Periodonto Saudável (PS). Soro foi coletado após a classificação clínica. As proteínas do Aa17 foram obtidas de preparações purificadas. As subespécies do Aa utilizadas para amostras de proteínas através de sonicação foram: 43717(American Tissue Culture Collection - ATCC) sorotipo A, 43718 (ATCC) sorotipo B, 33384 (ATCC) sorotipo C, IDH781 sorotipo D, NJ9500 sorotipo E and CU1000 sorotipo F. As proteínas foram separadas em géis de poliacrilamida e transferidas para membranas de nitrocelulose. As reações de Western-blotting ocorreram com o AC primário sendo o soro de cada indivíduo. Todas as membranas foram lidas pelo sistema Odyssey que captura sinais no AC secundário (antihumano). A resposta de AC contra ao menos uma proteína do Aa17, assim como pelo menos um sorotipo do Aa foi observado em todos, com exceção de dois indivíduos (com PS), participantes. Um indivíduo do grupo PC e três do PA tiveram resposta de AC contra alguns, mas não todos os sorotipos do Aa. A resposta de AC contra todos os sorotipos foi o achado mais comum nos grupos PA (28/31), PS (14/16) e PC (4/5). A resposta de AC contra o complexo de proteínas do Aa17 foi observado em 7 indivíduos com PA, 2 com PC e 6 com PS. A presença de AC contra qualquer proteína do Aa17 tem significância estatística (p= 0,044), assim como a resposta de AC contra o sorotipo C (p= 0,044). Reações intensas foram vistas quando o soro reagiu contra proteínas do sorotipo C; em alguns casos um sinal tão forte que cobriu a maioria da faixa. Essa resposta intensa esteve presente em 17, 3 e 1 dos indivíduos com PA, PC e PS e tem significância estatística entre os grupos PA e PS (p= 0,001). A resposta de AC contra uma proteína do Aa17 ou seu complexo foi observado em todos os grupos. Esse achado sugere que a indução in vitro do Aa17 poderia também ocorrer in vivo, embora não sendo necessariamente associada à periodontite. A resposta de AC contra vários sorotipos do Aa foi um achado comum e não associado com a doença. Entretanto, a presença e a intensidade da resposta de AC contra o sorotipo C está associada à PA.

Correlação do perfil lipídico e do quadro clínico de pacientes portadores de doença falciforme no Estado do Rio de Janeiro-RJ

A doença falciforme é uma síndrome hematológica genética que faz parte das hemoglobinopatias de grande abrangência na população mundial. Estima-se que 4,5% da população apresente algum tipo de hemoglobinopatia, cujos aspectos clínicos oscilam de leve à grave. O principal fator que pode influenciar o fenótipo das doenças falciformes é o genótipo da doença; homozigose para HbS ou genótipos compostos do tipo HbSC, HbS/beta-talassemia, HbSD. Este pode desenvolver distúrbios como dislipidemia, colelitíase e transtornos cardiovasculares que podem causar o óbito. O presente estudo visa correlacionar o perfil lipídico de pacientes portadores de doença falciforme. Foram avaliados 52 pacientes do Serviço de Hematologia Clínica do Hospital Universitário Pedro Ernesto HUPE-UERJ, portadores da doença falciforme confirmada pela técnica de HPLC realizada no Laboratório de Análises Clínicas da Faculdade de Farmácia (LACFAR)-UFRJ. As análises hematológicas compostas pelo hemograma completo e dosagens bioquímicas do perfil lipídico formado pela dosagem de triglicerídeos, colesterol total, colesterol HDL, colesterol LDL e colesterol VLDL. A população estudada é composta por 52 pacientes, sendo 22 pacientes do sexo masculino, representando 42% do total de pacientes e 30 do sexo feminino, definindo 58% do total. E com objetivo comparativo, foi constituído um grupo controle de 52 pessoas com média de idade 26 anos, variando entre 5 e 63 anos. A população de Doença Falciforme apresenta grupos etários que oscilam entre 6 e 60 anos de idade, tendo média de 28 anos. Baseada nas características fenotípicas definidas por HPLC, a classificação de hemoglobina demonstra um grupo de 83% de portadores de Hemoglobina SS (n=43), 13% portadores de Hemoglobina SC (n=7) e 4% com Hemoglobina SB0 (n=2). Em relação às dosagens bioquímicas, a análise do perfil lipídico demonstra hipocolesterolemia, cuja média da população é definida por 122mg/dL quando comparada com o grupo controle (GC) com média de 201mg/dL (p<0,001). A taxa do colesterol-HDL situa-se na média de 29mg/dL e do GC 54 mg/dL (p<0,001) e do colesterol-LDL 69mg/dL enquanto o GC 120mg/dL (p<0,001). A sistematização dos resultados hematológicos define uma média de hematimetria de 2,7. 106/mm3. Na dosagem de hemoglobina obteve-se média de 8,4g/dL. Tais resultados caracterizam que é predominante neste grupo a hipocromia sem expressão de microcitose. Dentre os processos patológicos mais comuns, a litíase biliar se destacou nos pacientes com doença falciforme, onde 25% dos pacientes estudados (n=13) apresentaram este comprometimento hepatobiliar, na qual grande parte desses pacientes foram submetidos à colecistectomia. A doença Falciforme cursa com hiperplasia medular principalmente às custas da hiperproliferação dos precursores eritróides na medula óssea. O estado hiperproliferativo nessa doença possivelmente causa redução do colesterol plasmático para atender à maior demanda deste elemento para síntese de novas membranas. Esta redução na produção endógena de colesterol pode ser entendida pela disfunção hepática que habitualmente está presente em pessoas com doença falciforme. Logo se concluiu que existe uma correlação de hipocolesterolemia total e de HDL-c baixo em pacientes com doença falciforme.

Uso terapêutico de chaperones em doenças conformacionais

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Novos sistemas terapêuticos de administração transcutânea

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Insuficiência renal crónica e infeções associadas aos diferentes tratamentos

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Regeneração óssea vertical na reabilitação com implantes

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Medicina Dentária

Selénio e a importância para o organismo humano

O selénio (Se) é um micronutriente essencial para o crescimento, desenvolvimento e normal metabolismo dos animais, incluindo o ser humano. É parte integrante de um conjunto de proteínas, as selenoproteínas, com ação antioxidante (protegendo as membranas celulares contra danos dos radicais livres), envolvidas no metabolismo das hormonas da tiróide, na regulação do crescimento e viabilidade celular, nas funções do sistema imune e na reprodução. É introduzido na dieta alimentar (principalmente nas formas de selenometionina e selenocisteína) através das plantas, e de produtos que delas derivam, que assimilam os compostos de selénio presentes no solo. Uma vez que a quantidade de selénio existente nos solos é muito variável, o teor nos alimentos vai depender da sua origem geográfica e, por consequência, a ingestão de selénio varia entre regiões e países. Baixos níveis de selénio estão associados a um declínio na função imune e problemas cognitivos. A deficiência de Se pode também ocasionar problemas musculares e cardiomiopatia. Concentrações reduzidas foram observadas em indíviduos com crises epiléticas e também em casos de pré-eclampsia. A deficiência de selénio pode também desenvolver-se durante a nutrição parenteral. Atualmente, a Dose Diária Recomendada (DDR) é de 55 μg/dia para homens e mulheres adultos e saudáveis. No entanto, existem evidências clínicas de que a ingestão em doses superiores (200-300 μg/dia) pode ter um papel benéfico na prevenção de alguns tipos de cancro e doenças cardiovasculares, na melhoria da resposta imunológica, como neuroprotetor e na fertilidade. O Se desempenha um papel importante na fertilidade masculina, sendo necessário na biossíntese da testosterona e na formação e normal desenvolvimento dos espermatozóides. Em mulheres grávidas o Se, ajuda a prevenir complicações antes e durante o parto e promove o normal desenvolvimento do feto. Como antioxidante o selénio vai combater os danos provocados pelos radicais livres, impedindo que estes exerçam o seu papel prejudicial no organismo. Sendo o sistema imunológico muito suscetível aos danos provocados pelo stress oxidativo, o Se vai exercer efeitos benéficos combatendo os danos por ele causados. Relativamente à capacidade viral, não é possível saber com exatidão qual a quantidade de Se necessária ou concentração ideal no plasma para evitar a ocorrência e desenvolvimento de infeções virais. No entanto, sabe-se que tem um efeito benéfico em pacientes HIV positivos e em indivíduos infetados com o vírus da hepatite (B ou C) contra a progressão para o neoplasia de fígado. Em teoria, a nível cardiovascular, este elemento pode exercer um efeito protetor, embora alguns estudos epidemiológicos não tenham mostrado uma associação clara entre o risco cardiovascular e os níveis selénio. A nível cerebral o Se vai atuar como neuroprotetor, prevenindo o aparecimento de patologias como demência e doença de Alzheimer. Apesar destes indicadores, a maioria dos países europeus, incluindo Portugal, regista uma deficiente ingestão de selénio por parte da população. A suplementação poderá constituir uma opção para garantir os níveis nutricionais recomendados e/ou ser utilizada com o objetivo de prevenir algumas doenças e o envelhecimento. No entanto o selénio pode também ser tóxico se ingerido em excesso, estando a dose máxima admissível fixada em 400 μg/dia. A intoxicação por selénio é chamada selenose e os sintomas comuns incluem: hálito a alho, distúrbios gastrointestinais, perda de cabelo, descamação das unhas, danos neurológicos e fadiga. Assim, atualmente acredita-se que enquanto indivíduos com baixo nível de Se podem obter benefícios da suplementação, esta pode ser prejudicial aqueles com valores normais ou elevados.

Los contratistas de cosecha de plantaciones forestales : análisis de las funciones de producción y de la influencia de la innovación tecnológica como factor en las mismas

La cosecha de plantaciones forestales ha crecido sostenidamente en Sudamérica en los últimos años. Esta se desarrolla mayoritariamente con empresas contratistas, que abastecen plantas industriales. Esta Tesis tiene por objetivos analizar por medio de funciones de producción y de la innovación, las empresas contratistas de cosecha en Misiones y Corrientes (Argentina), Paraná, Santa Catarina y Rio Grande do Sul (Brasil), y Uruguay. Los datos fueron obtenidos por encuestas personalizadas: 22 en Argentina, 35 en Brasil, y 10 en Uruguay, entre 2008 y 2012. Se evaluaron modelos de costos y producción. El crecimiento de las empresas fue analizado con modelos lineales mixtos. La producción relevada fue de 17,7 millones de metros cúbicos, (58,3 por ciento del total regional). Los modelos de producción del tipo Cobb-Douglas, mostraron muy alta necesidad de capital al inicio, con un cambio a partir de las 50.000 t/mes, y fueron asintóticos desde las 100.000 t/mes. Los contratistas en Argentina produjeron en promedio 13.636 t/mes, con 30,7 empleados por empresa. En Brasil, produjeron 25.649t/mes, con 65,12 empleados. Los modelos de costo por tonelada resultaron en 5,82 US$/t para 18.000 t/mes para Argentina. En Brasil el costo mínimo fue de 11,23 US$/t para 25.000 t/mes. En Uruguay fue de 18,43 US$/t para 15.000 t/mes. En los tres países existió preponderancia de contratos con celulósicas. No se encontró ninguna contratista que desarrolle los indicadores de producción o de costo por tonelada que obtuvieron estas empresas mutualistas. En los análisis de producción de los últimos 10 años, fueron significativos el número de empleados, y la mecanización. Cuando se consideraron la capacidad de hacer negocios y la innovación, fue solo significativa esta última. La inclusión de las variables aleatorias, país y edad de la empresa, produjo mejores AIC (Akaike Information Criterion). En el análisis del crecimiento de las empresas en los últimos 10 años, resultaron significativos el capital y el número de empleados. En los últimos 5 años, ocurrió lo contrario, fueron significativas la innovación y la capacidad de hacer negocios. Se puede concluir que el capital es el principal factor para predecir la capacidad productiva de una contratista. Existen diferencias de escala entre las empresas de los tres países, así como en los sectores de cada país. A los largo de los últimos 10 años, las empresas han ido creciendo basándose en diferentes estrategias, al principio en capital y empleados, y últimamente en la capacidad de hacer negocios y en la innovación. Sudamérica, Cosecha forestal.

Thin mercury film electrodes in dynamic speciation studies of metals

No presente trabalho, foi avaliado o desempenho e a aplicabilidade do eléctrodo de filme fino de mercúrio, em estudos de especiação dinâmica de metais vestigiais. Para tal, foram utilizadas duas técnicas electroanalíticas de redissolução: a clássica Voltametria de Redissolução Anódica (ASV) e a recentemente desenvolvida, Cronopotenciometria de Redissolução com varrimento do potencial de deposição (SSCP). As propriedades de troca-iónica e de transporte de massa de películas mistas preparadas a partir de dois polímeros com características distintas, o Nafion (NA) e o 4-Poliestireno sulfonato de sódio (PSS), foram avaliadas, antes da sua aplicação no âmbito da especiação de metais. Estas películas de NA-PSS demonstraram uma elevada sensibilidade, reprodutibilidade, estabilidade mecânica, bem como, propriedades de anti-bloqueio adequadas na modificação química do eléctrodo de filme fino de mercúrio (TMFE) e, na sua aplicação na determinação de catiões metálicos vestigiais em amostras complexas, por ASV. Para além disso, o desempenho de membranas do polielectrólito PSS em estudos de voltametria de troca-iónica (IEV) foi estudado. O objectivo desta investigação foi reunir as condições ideais na preparação de películas de PSS estáveis e com uma densidade de carga negativa elevada, de modo a aumentar a acumulação electrostática de catiões metálicos no filme polimérico e por conseguinte, conseguir incrementos no sinal voltamétrico. O desempenho e aplicabilidade do TMFE em estudos de especiação de metais vestigiais foram extendidos à SSCP como técnica analítica. Dada a elevada sensibilidade e resolução evidenciada pelo TMFE, este revelou ser uma alternativa adequada aos eléctrodos de mercúrio convencionais, podendo ser utilizado durante um dia de trabalho, sem degradação aparente do sinal analítico de SCP. As curvas de SSCP obtidas experimentalmente utilizando o TMFE estavam em concordância com aquelas previstas pela teoria. Para além disso, a constante de estabilidade (K) calculada a partir do desvio do potencial de meia-onda, para dois sistemas metal-complexo lábeis, aproxima-se não só do valor teórico, como também daquele obtido utilizando o eléctrodo de mercúrio de gota suspensa (HMDE). Adicionalmente, o critério experimental de labilidade inerente a esta técnica foi validado e o grau de labilidade para um dado sistema metal-complexo foi determinado, utilizando o filme fino de mercúrio depositado sob um eléctrodo rotativo (TMF-RDE). Este eléctrodo é muito útil na determinação de parâmetros cinéticos, como é o caso da constante de velocidade de associação (ka), uma vez que as condições hidrodinâmicas, durante a etapa de deposição, se encontram bem definidas.

From genes to population: effects of toxicants on Enchytraeus albidus

Nowadays, a systems biology approach is both a challenge as well as believed to be the ideal form of understanding the organisms’ mechanisms of response. Responses at different levels of biological organization should be integrated to better understand the mechanisms, and hence predict the effects of stress agents, usable in broader contexts. The main aim of this thesis was to evaluate the underlying mechanisms of Enchytraeus albidus responses to chemical stressors. Therefore, there was a large investment on the gene library enrichment for this species, as explained ahead. Overall, effects of chemicals from two different groups (metals and pesticides) were assessed at different levels of biological organization: from genes and biochemical biomarkers to population endpoints. Selected chemicals were: 1) the metals cadmium and zinc; 2) the insecticide dimethoate, the herbicide atrazine and the fungicide carbendazim. At the gene and sub-cellular level, the effects of time and dosage were also adressed. Traditional ecotoxicological tests - survival, reproduction and avoidance behavior - indicated that pesticides were more toxic than metals. Avoidance behaviour is extremely important from an ecological point of view, but not recommended to use for risk assessment purposes. The oxidative stress related experiment showed that metals induced significant effects on several antioxidant enzyme activities and substrate levels, as well as oxidative damage on the membrane cells. To increase the potential of our molecular tool to assess transcriptional responses, the existing cDNA library was enriched with metal and pesticide responding genes, using Suppression Subtractive Hybridization (SSH). With the sequencing information obtained, an improved Agilent custom oligonucleotide microarray was developed and an EST database, including all existing molecular data on E. albidus, was made publicly available as an interactive tool to access information. With this microarray tool, most interesting and novel information on the mechanisms of chemical toxicity was obtained, with the identification of common and specific key pathways affected by each compound. The obtained results allowed the identification of mechanisms of action for the tested compounds in E. albidus, some of which are in line with the ones known for mammals, suggesting across species conserved modes of action and underlining the usefulness of this soil invertebrate as a model species. In general, biochemical and molecular responses were influenced by time of exposure and chemical dosage and these allowed to see the evolution of events. Cellular energy allocation results confirmed the gene expression evidences of an increased energetic expenditure, which can partially explain the decrease on the reproductive output, verified at a later stage. Correlations found throughout this thesis between effects at the different levels of biological organization have further improved our knowledge on the toxicity of metals and pesticides in this species.

Compósitos de polímeros naturais e nanopartículas metálicas

Esta tese descreve diversas estratégias de preparação assim como a caracterização de nanocompósitos com base em distintos biopolímeros. Em particular foi estudada a incorporação de nanopartículas (NPs) metálicas, nomeadamente de Ag, Cu e Au. Estes nanomateriais apresentam um potencial prático enorme em diversas áreas, no entanto foi investigada especificamente a sua aplicação como materiais antimicrobianos. No primeiro capítulo apresenta-se uma revisão bibliográfica, onde são realçados os principais tópicos discutidos ao longo da tese. Inicialmente apresenta-se uma contextualização deste trabalho sendo seguidamente apresentadas algumas considerações sobre nanocompósitos e o seu impacto tecnológico atual. Em seguida, descrevem-se as vantagens do uso de NPs como cargas nos materiais compósitos especificamente no caso de bionanocompósitos. Foi focado o uso da celulose como matriz uma vez que foi o composto “base” usado neste trabalho. Fez-se a descrição exaustiva das metodologias existentes na literatura para a preparação dos nanocompósitos celulósicos com diferentes NPs metálicas assim como das respetivas aplicações. Dentro das aplicações, foi dado especial destaque às propriedades antimicrobianas dos materiais preparados seja a nível da sua atividade antibacteriana ou antifúngica. Esta introdução privilegia o trabalho relacionado diretamente com os sistemas descritos nos capítulos subsequentes. No segundo capítulo apresentam-se os resultados obtidos para nanocompósitos de prata em matriz celulósica. Através do uso de metodologias, tais como a síntese in situ e a pós-deposição, foram preparados diversos materiais usando dois substratos celulósicos distintos nomeadamente a celulose vegetal e bacteriana. Estes nanocompósitos foram caracterizados em termos da sua morfologia e composição química, verificando-se a importância destas características na sua atividade antibacteriana. Foi verificado que nanocompósitos com teores de Ag de 5 x 10-4 (% m/m) são suficientes para obter atividade antibacteriana. A libertação de Ag(I) foi estudada em alguns destes materiais de modo a tentar perceber o mecanismo subjacente a este tipo de nanocompósitos. No terceiro capítulo é apresentado o estudo de NPs coloidais de Ag e Au como cargas para a preparação de nanocompósitos à base de quitosano nãomodificado e modificado quimicamente (derivado solúvel em água e derivado anfifílico). Foram preparados filmes finos de espessura de 9-14 μm, caracterizando-se as suas propriedades óticas e antibacterianas. As propriedades óticas foram ajustadas, quer pela variação do teor de NPs de Ag (0,3-3,9% m/m) ou pela utilização de amostras de NPs com distribuição de tamanho de partícula distinta. Foi investigada a atividade antibacteriana tanto para bactérias Gram-negativas (Klebsiella pneumoniae e Escherichia coli) como para Gram-positivas (Staphylococcus aureus). Para nanocompósitos preparados com o quitosano não modificado verificou-se uma dependência em função do teor de Ag. No caso do uso de derivados modificados, os materiais preparados mostraram uma eficiência superior, mesmo sem NPs de Ag. No quarto capítulo é apresentada a síntese e caracterização de nanocompósitos de pululano e NPs de Ag. Neste estudo é avaliada a atividade antifúngica dos filmes compósitos preparados contra o Aspergillus niger usando protocolos padrão. Estes materiais foram preparados na forma de filmes (66-74 μm de espessura) por evaporação de solvente da mistura de pululano e coloides de Ag. Foi observado o aumento da inibição do fungo na presença dos nanocompósitos, tendo sido pela primeira vez mostrado o efeito disruptivo destes materiais sobre os esporos do A. niger através da análise das imagens de SEM. Este efeito ocorre na presença dos filmes devido à presença das cargas de NPs de Ag dispersas no pululano. O desenvolvimento de materiais de papel com NPs de Cu é um desafio devido à propensão destas espécies em oxidar sob condições ambiente. No quinto capítulo é descrita pela primeira vez o estudo comparativo do crescimento e estabilidade de NPs de Cu em celulose vegetal e bacteriana. Para além disso foi avaliado o uso de nanoestruturas com diferentes dimensionalidades como cargas, nomeadamente nanoesferas e nanofios. Foi observado que o uso de nanofios aumenta a resistência à oxidação destes nanocompósitos para tempos de exposição ao ar mais prolongados. As matrizes celulósicas apresentam comportamento distinto no crescimento e/ou adsorção das NPs de Cu. A celulose bacteriana foi o substrato mais eficiente para retardar a oxidação das NPs. A atividade antibacteriana destes nanocompósitos foi avaliada. Ao longo desta dissertação são apresentados métodos distintos para a obtenção de nanocompósitos com base em biopolímeros e NPs metálicas. Estes estudos permitiram não só a preparação de novos nanocompósitos mas também compreender e otimizar os mecanismos subjacentes à sua preparação. Ao mesmo tempo, este trabalho contribuiu para a transferência de tecnologia e conhecimento entre a área da Nanotecnologia e a área dos materiais derivados de fontes renováveis. As propriedades apresentadas por estes nanomateriais mostraram a sua possível aplicação como novos materiais antimicrobianos, no entanto é possível antecipar futuras aplicações em outras áreas tecnológicas.