Análise do polímero PHA em Saccharomyces cerevisiae recombinante : superexpressão de phaG, e a contribuição in vivo das enzimas auxiliares envolvidas na beta-oxidação de ácidos graxos insaturados em peroxissomos

Os polímeros do tipo poli-hidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres bacterianos que apresentam as propriedades de termoplásticos e elastômeros biodegradáveis. A síntese deste polímero em plantas de interesse agroindustrial tem sido vista como uma área promissora dentro da biotecnologia de polímeros para a produção em grande escala com baixos custos. Contudo, esta tarefa requer o aprimoramento de diferentes metodologias bioquímicas e moleculares, além de maximizar os processos de extração destes polímeros biológicos. A produção de PHAs em peroxissomos ou no citoplasma de Saccharomyces cerevisiae, por meio da expressão de uma PHA-sintase bacteriana, pode servir como indicador e modulador do fluxo de carbonos que percorre vias biossintéticas como a síntese de novo de ácidos graxos e a β-oxidação. Esta levedura tem sido usada como eucarioto modelo para manipular as rotas envolvidas na síntese de PHAs do tipo MCL (PHA com um número médio de carbonos), um polímero menos cristalino e com menor ponto de fusão quando comparado ao PHA-SCL (PHA com um número pequeno de carbonos). A enzima PhaG (3-hidroxidecanoil-ACP-CoA transacilase) é responsável pela conexão entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em bactérias do gênero Pseudomonas, em meios de cultura contendo uma fonte de carbono nãorelacionada como gliconato, etanol ou acetato. Para tentar estabelecer esta rota metabólica em S. cerevisiae, o presente trabalho avaliou a coexpressão de PhaGPa e PhaC1Pa (PHA-sintase) de P. aeruginosa para a síntese de PHA-MCL a partir de uma fonte de carbono não-relacionada em leveduras. Contudo, a presença de PhaGPa não alterou a composição ou a quantidade de PHA-MCL em relação à cepa controle contendo apenas PhaC1Pa citoplasmática ou direcionada ao peroxissomo, independentemente da fonte de carbono utilizada (rafinose ou ácido oléico). Este resultado permite sugerir que a ligação entre a síntese de ácidos graxos e a produção de PHA-MCL em S. cerevisiae não foi estabelecida, provavelmente devido à ausência de algum passo enzimático que limita o desvio de substratos da síntese de ácidos graxos para a produção de PHA-MCL em organismos que não são capazes de acumular naturalmente este polímero quando cultivados em fontes de carbono não-relacionadas.A levedura S. cerevisiae tem sido usada como um sistema modelo para estudar a β-oxidação de ácidos graxos insaturados em peroxissomos. A produção de PHA-MCL pela expressão de PhaC1Pa em peroxissomos de cepas selvagens e mutantes nulos de S. cerevisiae para as enzimas auxiliares da β-oxidação (Eci1p, Sps19p e Dci1p), multiplicadas em meio de cultivo contendo um ácido graxo insaturado como fonte de carbono, permitiu monitorar o fluxo de carbonos que percorre as vias dependente de isomerase, redutase e di-isomerase. Desta forma, o presente estudo permitiu avaliar a β- oxidação in vivo dos ácidos graxos linoléico conjugado, 9-cis,11-trans-CLA (ácido rumênico) ou 10-cis,13-cis-nonadecadienóico, para determinar a contribuição das vias alternativas na degradação destes substratos pela utilização de cepas selvagens, mutantes nulos e linhagens contendo um plasmídio multicópia para os genes ECI1 (Δ3- Δ2-enoil-CoA isomerase), SPS19 (2,4-dienoil-CoA redutase) e DCI1 (Δ3,5-Δ2,4-dienoil- CoA isomerase). As linhagens selvagens foram capazes de sintetizar PHA-MCL quando cultivadas em ácido rumênico, mas a atividade da enzima Eci1p foi essencial para a degradação deste CLA, indicando que a via dependente de isomerase é a única rota in vivo necessária para a β-oxidação do ácido rumênico em peroxissomos de S. cerevisiae. A contribuição da enzima di-isomerase (Dci1p) para a degradação do ácido 10- cis,13-cis-nonadecadienóico foi avaliada em cepas selvagens, mutantes nulos dci1Δ e linhagens de S. cerevisiae contendo os plasmídeos multicópia. De acordo com o conteúdo e a quantidade de PHA formado, a β-oxidação de ácidos graxos cisinsaturados em um carbono ímpar é, in vivo, independente da di-isomerase. Embora este resultado possa indicar o mesmo padrão de envolvimento de Dci1p na degradação de ácidos graxos cis-insaturados em um carbono ímpar em mitocôndrias de mamíferos, esta via alternativa deve ser mais bem investigada em eucariotos superiores.

Estudos de Durabilidade Frente ao Ataque Ácido de Compósitos Portland-Polímero para Cimentação de Poços de Petróleo

Portland-polymers composites are promising candidates to be used as cementing material in Northeastern oil wells of Brazil containing heavy oils submitted to steam injection. In this way, it is necessary to evaluate its degradation in the commonly acidizind agents. In addition, to identify how aggressive are the different hostile environments it is an important contribution on the decision of the acidic systems to be used in. It was investigated the performance of the Portland-polymer composites using powdered polyurethane, aqueous polyurethane, rubber tire residues and a biopolymer, those were reinforced with polished carbon steel SAE 1045 to make the electrochemical measurements. HCl 15,0 %, HCl 6,0 % + HF 1,5 % (soft mud acid), HCl 12,0 % + HF 3,0 % (regular mud acid) and HAc 10 % + HF 1,5 % were used as degrading environment and electrolytes. The more aggressive acid solution to the plain Portland hardened cement paste was the regular mud acid, that showed loss of weight around 23.0 %, followed by the soft mud acid, the showed 11.0 %, 15.0 % HCl with 7,0 % and, at last the 10.0 % HAc plus HF 1.5 % with just 1.0 %. The powdered polyurethane-composite and the aqueous polyurethane one showed larger durability, with reduction around 87.0 % on the loss of weight in regular mud acid. The acid attack is superficial and it occurs as an action layer, where the degraded layer is responsible for the decrease on the kinetic of the degrading process. This behavior can be seen mainly on the Portland- aqueous polyurethane composite, because the degraded layer is impregnated with chemically modified polymer. The fact of the acid attack does not have influence on the compressive strength or fratography of the samples, in a general way, confirms that theory. The mechanism of the efficiency of the Portland-polymers composites subjected to acid attack is due to decreased porosity and permeability related with the plain Portland paste, minor quantity of Ca+2, element preferentially leached to the acidic solution, wave effect and to substitute part of the degrading bulk for the polymeric one. The electrolyte HAc 10 % + HF 1,5 % was the least aggressive one to the external corrosion of the casing, showing open circuit potentials around +250 mV compared to -130 mV to the simulated pore solution to the first 24 hours immersion. This behavior has been performed for two months at least. Similar corrosion rates were showed between both of the electrolytes, around 0.01 μA.cm-2. Total impedance values, insipient arcs and big polarization resistance capacitive arcs on the Nyquist plots, indicating passivity process, confirm its efficiency. In this way, Portlandpolymers composites are possible solutions to be succeed applied to oilwell cementing concomitant submitted to steam injection and acidizing operation and the HAc 10,0 % + HF 1,5 % is the less aggressive solution to the external corrosion of the casing

Incorporação de resíduo cerâmico para prevenção da retrogressão da resistência de cimentos de poços de petróleo submetidos à injeção de vapor

Steam injection is the most used thermal recovery method of oil nowadays because of the high degree of development of the technique that allows high recovery factors. However, injection of superheated steam into the reservoir affects the entire structure of the well, including the cemented layer that presents a retrogression of compressive strength and increases the permeability due to formation of more crystalline and denser phases at temperatures above 110 °C. These changes result in failures in the cement that favor the entrance of formation fluids into the annulus space resulting in unsafe operations and restrictions in the economic life of the well. But the strength retrogression can be prevented by partial replacement of cement by silica-based materials that reduce the CaO/SiO2 ratio of cement slurries changing the trajectory of the reactions, converting those deleterious phases in phases with satisfactory mechanical strength and permeability. The aim of this study was to evaluate the behavior of a ceramic waste material rich in silica in partial and total substitution of a mineral additive used to fight the strength retrogression of cement slurries subjected to high temperatures. The evaluation was made by compression, X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetry (TG/DTG). The samples were submitted to a cycle of low temperature (38 °C) for 28 days and a cycle of low temperature followed by exposure to 280 ºC and 1000 psi by 3 days. The results showed that slurries with additions of up to 30% of the waste material are not enough to prevent the strength retrogression, while slurries with additions of the waste material combined with silica flour in various proportions produced hydrated products of low Ca/Si ratios that maintained the compressive strength at satisfactory levels

Estudo do comportamento de pastas compósitas cimento/sílica/poliuretana para poços de petróleo HPHT

Os poços HPHT atravessam zonas anormalmente pressurizadas e com altos gradientes de temperatura. Esses poços apresentam elevadas concentrações de tensões produzidas pelas operações de perfuração e fraturamento hidráulico, flutuações da pressão e temperatura, forças dinâmicas geradas durante a perfuração, formações inconsolidadas, entre outros aspectos, podendo resultar em falhas mecânicas na bainha de cimento. Tais falhas comprometem a estabilidade mecânica do poço e o isolamento das zonas produtoras de óleos e/ou gás. Para que operações corretivas não se façam necessárias, é preciso adequar as pastas às condições de cada poço. Sistemas de pastas de cimento para poços HPHT requerem um bom controle de suas propriedades termo-mecânicas. Visto que a temperaturas superiores a 110 oC (230 oF) o cimento, após alcançar um valor máximo de resistência, inicia um processo de perda de resistência (retrogressão). Para prevenir esse efeito substitui-se parcialmente o cimento Portland por sílica com objetivo de incrementar a reação pozolânica. Esta reação modifica a trajetória do processo natural de hidratação do cimento, o gel de silicato de cálcio hidratado (C-S-H) se converte em várias outras fases com maior resistência. Polímeros também são adicionados para proporcionar maior flexibilidade e agir como barreira à propagação de trincas desenvolvidas sob tensão. O presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento do sistema cimento/sílica/polímero quando submetido às condições de alta temperatura e alta pressão. Foram formuladas pastas de cimento puro, pastas contendo 40 % BWOC de sílica flour e pastas com diferentes concentrações de poliuretana (5 % a 25 %) e 40 % BWOC de sílica flour. O peso específico das pastas foi fixado em 1,87 g/cm3 (15,6 lb/gal). Os resultados demonstram que as resistências da pasta contendo 40% de sílica e das com adição de polímero foram muito superiores a da pasta de cimento puro, não ocorrendo o efeito da retrogressão. As pastas com polímero apresentaram um crescente aumento da tenacidade com o aumento da concentração da mesma, sendo assim capaz de suportar as tensões. Além de se manterem estáveis termicamente acima de 180 ºC. O sistema também apresentou excelentes resultados de filtrado, reologia, água livre, estabilidade e permeabilidade. Sendo assim, o mesmo mostrou ser aplicável a poços HPHT

Obtenção de sistemas multiparticulados de isoniazida revestidos com polímero de liberação entérica

Known for thousands of years, tuberculosis (TB) is the leading cause of mortality by a single infectious disease due to lack of patient adherence to available treatment regimens, the rising of multidrug resistant strains of TB (MDR-TB) and co-infection with HIV virus. Isoniazid and rifampicin are the most powerful bactericidal agents against M. tuberculosis. Because of that, this couple of drugs becomes unanimity in anti-TB treatment around the world. However, the rifampicin in acidic conditions in the stomach can be degraded rapidly, especially in the presence of isoniazid, which reduces the amount of available drug for absorption, as well as its bioavailability, contributing to the growing resistance to tuberculostatic drugs. Rifampicin is well absorbed in the stomach because of its high solubility between pH 1 and 2 and the gastric absorption of isoniazid is considered poor, therefore it is mostly intestinal. This work has as objective the development of gastro-resistant multiple-systems (granules and pellets) of isoniazid aiming to prevent the contact with rifampicin, with consequent degradation in acid stomach and modulate the release of isoniazid in the intestine. Granules of isoniazid were obtained by wet method using both alcoholic and aqueous solutions of PVP K-30 as aggregating and binder agent, at proportions of 5, 8 and 10%. The influence of the excipients (starch, cellulose or filler default) on the physical and technological properties of the granules was investigated. The pellets were produced by extrusionesferonization technique using isoniazid and microcrystalline cellulose MC 101 (at the proportion of 85:15) and aqueous solution of 1% Methocel as platelet. The pellets presented advantages over granular, such as: higher apparent density, smaller difference between apparent and compaction densities, smoother surface and, especially, smaller friability, and then were coated with an organic solution of Acrycoat L 100 ® in a fluidized bed. Different percentages of coating (15, 25 and 50%) were applied to the pellets which had their behavior evaluated in vitro by dissolution in acidic and basic medium. Rifampicin dissolution in the presence of uncoated and coated isoniazid pellets was evaluated too. The results indicate that the gastro resistance was only achieved with the greatest amount of coating and isoniazid is released successfully in basic step. The amount of rifampicin in the dissolution medium when the isoniazid pellets were not coated was lower than in the presence of enteric release pellets. Therefore, the polymer Acrycoat L 100 ® was efficient for coating with gastro-resistant function and can solve the problem of low bioavailability of rifampicin and help to reduce its dosage

Desenvolvimento de sistemas líquido-cristalinos empregando silicone fluido de co-polímero glicol e poliéter funcional siloxano

DEVELOPMENT of LIQUID-CRYSTALLINE SYSTEMS USING SILICON GLYCOL COPOLYMER and POLYETHER FUNCTIONAL SILOXANE. For the construction of the phase diagrams, the method of the aqueous titration was used. There were prepared 5 ternary diagrams, varying the surfactant and the oil phase. The liquid-crystalline phases were identified by polarized light microscopy. The formulations prepared with silicon glycol copolymer, polyether functional siloxane (PFS) and water (S(1)) and with diisopropyl adipate, PFS and water (S(4)) presented liquid-crystalline phases with lamellar arrangement. Moreover, after 15 days in hot oven (37 degrees C), the formulations presented hexagonal arrangement, evidencing the influence of the temperature in the organization of the system.

Efeitos da história térmica nas propriedades do polímero pet: um experimento para ensino de análise térmica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A ação do polímero de mamona durante a neoformação óssea

OBJETIVO: Devido à importância da cicatrização dos defeitos que venham a acometer os tecidos ósseos, este estudo tem o objetivo de avaliar a ação do polímero de mamona durante a neoformação óssea. MÉTODOS: Para isto, um grupo de 45 ratos foi utilizado. Realizou-se a criação de um defeito ósseo na região do arco zigomático de todos os animais, sendo que todos estes defeitos foram preenchidos com o polímero de mamona. Decorridos períodos de 15, 30, 60, 90 e 120 dias, os animais foram sacrificados e seguiram-se as tramitações laboratoriais de rotina para análise histológica. RESULTADOS: Os resultados mostraram que o polímero de mamona auxiliou no processo cicatricial. CONCLUSÃO: Concluiu-se que o polímero de mamona auxiliou no processo regenerativo do defeito ósseo criado experimentalmente, atuando como um agente osteocondutor.

Determinação de parâmetros de validação de métodos cromatográficos para análise de 5-hidroximetilfurfural e açúcares em amostras de processo de produção de polímero biodegradável

A eficiência de métodos para análise de 5-hidroximetilfurfural por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção na região do ultravioleta e determinação de sacarose, glicose e frutose por cromatografia líquida com detecção por índice de refração foi avaliada. Após otimização das condições analíticas, os principais parâmetros de validação (linearidade, limite de quantificação, limite de detecção, recuperação, sensibilidade e precisão) foram determinados e demonstraram que os procedimentos analíticos podem ser aplicados para o controle do processo de produção de poli(3-hidroxibutirato).

Otimização e validação de metodologia cromatográfica para determinação simultânea de composição monomérica em polímero biodegradável

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Validação de métodos para determinação do teor de 3-hidroxibutirato e 3-hidroxivalerato em polímero biodegradável

The efficiency of two methods for determining 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyvalerate content in the biopolymer (poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) has been evaluated. Both methods are based on (a) the hydrolysis of polymers, (b) the esterification with methyl (method A) and isoamilic alcohol (method B) and (c) analysis of the esters by gas chromatography using flame ionization detection (GC-FID). After optimization of the analytical conditions, the main validation parameters (linearity, quantification limit, detection limit, recovery, sensitivity and precision) were determined showing that both analytical procedures can be applied to control the process of poly(3-hydroxybutyrate) production. However, method B gives better analytical results than method A and has the advantage of not using chlorinated solvents.

Utilização de polímero hidroabsorvente no meloeiro (Cucumis melon L.) sob diferentes lâminas de irrigação

This work was carried out to evaluate the use of a hydrogel polymer in melon crop under different irrigation depths, with the objective of improve water retention, and efficiency of water and nutrient utilization by plants. One trial consisted of two treatments with four replications: a treatment with irrigation depth corresponding to 75% of gross depth and 27g of the soil conditioner per plant; the control with irrigation depth equal to the gross depth and without conditioner. The following characteristics were evaluated: root length, yield and quality of melon fruits. Root growth was bigger in the plants where soil conditioner was used. Use of soil conditioner provided an increase on melon yield and number of fruits per linear meter. Mean fruit weight and total soluble solids were not influenced by soil conditioner application and irrigation depth reduction.

Avaliação radiográfica da aplicação do polímero de mamona em falhas ósseas induzidas em equinos

It was evaluated the radiographs alteration of the castor oil bean polymer applied for the filing of induced bone fault in horses. Five animals were evaluated, subjected to a local anesthesia and sedation, proceeding to a surgical induction of a hole in the radio bone, in both members with three centimeters depth perforations. It was used a drill of eight millimeters of diameter. The right member served as a control, without filling induced holes. The holes in left radio were filled with the commercial polymer derived from the castor oil bean. We evaluated the localized swelling and radiological aspects as: the establishment of scores for bone filling, sclerosis and a morphometric analysis of the sclerosis area, in 15, 45, 90 and 180 days of lesion evolution. There was more swelling in local members whose injuries were filled with polymer from castor oil bean. By comparison, the radiographic examination showed better bone filling in the gaps of members control. We concluded that the completion of castor oil bean polymer in bone holes induced in radio of horses, delayed the bone healing, in the radiographic evaluation.

Estrutura eletrônica do polímero orgânico conjugado MEH-PPV em solução sob radiação ionizante

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC