Hemodynamic effects of inducible nitric oxide synthase inhibition combined with sildenafil during acute pulmonary embolism

While endogenous nitric oxide (NO) may be relevant to the beneficial hemodynamic effects produced by sildenafil during acute pulmonary embolism (APE), huge amounts of inducible NO synthase (iNOS)derived NO may contribute to lung injury. We hypothesized that iNOS inhibition with S-methylisothiourea could attenuate APE-induced increases in oxidative stress and pulmonary hypertension and, therefore, could improve the beneficial hemodynamic and antioxidant effects produced by sildenafil during APE. Hemodynamic evaluations were performed in non-embolized dogs treated with saline (n = 4), S-methylisothiourea (0.01 mg/kg followed by 0.5 mg/kg/h, n = 4), sildenafil (0.3 mg/kg, n = 4), or S-methylisothiourea followed by sildenafil (n = 4), and in dogs that received the same drugs and were embolized with silicon microspheres (n = 8 for each group). Plasma nitrite/nitrate (NOx) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) concentrations were determined by Griess and a fluorometric assay, respectively. APE increased mean pulmonary arterial pressure (MPAP) and pulmonary vascular resistance index (PVRI) by 25 +/- 1.7 mm Hg and by 941 +/- 34 dyn s cm(-5) m(-2), respectively. S-methylisothiourea neither attenuated APE-induced pulmonary hypertension, nor enhanced the beneficial hemodynamic effects produced by sildenafil after APE (>50% reduction in pulmonary vascular resistance). While sildenafil produced no change in plasma NOx concentrations, S-methylisothiourea alone or combined with sildenafil blunted APE-induced increases in NOx concentrations. Both drugs, either alone or combined, produced antioxidant effects. In conclusion, although iNOS-derived NO may play a key role in APE-induced oxidative stress, our results suggest that the iNOS inhibitor S-methylisothiourea neither attenuates APE-induced pulmonary hypertension, nor enhances the beneficial hemodynamic effects produced by sildenafil. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Circulating cell-free DNA levels in plasma increase with severity in experimental acute pulmonary thromboembolism

Background: The diagnosis of acute pulmonary thromboembolism (APT) and its severity is challenging. No previous study has examined whether there is a linear relation between plasma DNA concentrations and the severity of APT. We examined this hypothesis in anesthetized dogs. We also examined the changes in plasma DNA concentrations in microspheres lung embolization and whether the therapy of APT with nitrite could modify APT-induced changes in plasma DNA concentrations. In vitro DNA release from blood clots was also studied. Methods: APT was induced with autologous blood clots (saline, 1, 3, or 5 ml/kg) injected into the right atrium. A group of dogs received 300 pm microspheres into the inferior vena cava to produce similar pulmonary hypertension. Another group of dogs received 6.75 mu mol/kg nitrite after APT with blood clots of 5 ml/kg. Hemodynamic evaluations were carried out for 120 min. DNA was extracted from plasma samples using QIAamp DNA Blood Mini Kit and quantified using Quant-iT (TM) PicoGreen (R) dsDNA detection kit at baseline and 120 min after APT. Results: APT produced dose-dependent increases in plasma DNA concentrations. which correlated positively with pulmonary vascular resistance (P=0.002, r=0.897) and with mean pulmonary arterial pressure (P=0.006, r=0.856). Conversely, lung embolization with microspheres produced no significant changes in plasma DNA concentrations. While nitrite attenuated APT-induced pulmonary hypertension, it produced no changes in plasma DNA concentrations. Blood clots released dose-dependent amounts of DNA in vitro. Conclusions: Cell-free DNA concentrations increase in proportion to the severity of APT, probably as a result of increasing amounts of thrombi obstructing the pulmonary vessels. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Control of nitrate recirculation flow in predenitrification systems

The control of the nitrate recirculation flow in a predenitrification system is addressed. An elementary mass balance analysis on the utilisation efficiency of the influent biodegradable COD (bCOD) for nitrate removal indicates that the control problem can be broken down into two parts: maintaining the anoxic zone anoxic (i.e. nitrate is present throughout the anoxic zone) and maximising the usage of influent soluble bCOD for denitrification. Simulation studies using the Simulation Benchmark developed in the European COST program show that both objectives can be achieved by maintaining the nitrate concentration at the outlet of the anoxic zone at around 2 mgN/L. This setpoint appears to be robust towards variations in the influent characteristics and sludge kinetics.

Post-harvest conservation of organic strawberries coated with cassava starch and chitosan

The strawberry is as non-climacteric fruit, but has a high post-harvest respiration rate, which leads to a rapid deterioration at room temperature. This study aimed to evaluate the application of biodegradable coating on postharvest conservation of organic strawberries, cv. Camarosa, packed in plastic hinged boxes and stored at 10ºC. The treatments consisted of: a) control; b) 2% cassava starch; c) 1% chitosan; and d) 2% cassava starch + 1% chitosan. Physical and chemical characteristics of fruits were evaluated at 3, 6 and 9 days of storage, and microbiological and sensory analyses were carried out at the end of the storage period. The treatments influenced positively the post-harvest quality of organic strawberries. The coating cassava starch + chitosan provided the best results, with less than 6% of loss in fruit mass, lower counts of yeast and psychrophilic microorganisms and the best appearance according to the sensory analysis.

Biodegradation rate constants in different NF/UF fractions of cork processing wastewaters

Cork processing wastewater is an aqueous complex mixture of organic compounds that have been extracted from cork planks during the boiling process. These compounds, such as polysaccharides and polyphenols, have different biodegradability rates, which depend not only on the natureof the compound but also on the size of the compound. The aim of this study is to determine the biochemical oxygen demands (BOD) and biodegradationrate constants (k) for different cork wastewater fractions with different organic matter characteristics. These wastewater fractions were obtained using membrane separation processes, namely nanofiltration (NF) and ultrafiltration (UF). The nanofiltration and ultrafiltration membranes molecular weight cut-offs (MWCO) ranged from 0.125 to 91 kDa. The results obtained showed that the biodegradation rate constant for the cork processing wastewater was around 0.3 d(-1) and the k values for the permeates varied between 0.27-0.72 d(-1), being the lower values observed for permeates generated by the membranes with higher MWCO and the higher values observed for the permeates generated by the membranes with lower MWCO. These higher k values indicate that the biodegradable organic matter that is permeated by the membranes with tighter MWCO is more readily biodegradated.

Alginate-chitosan particulate delivery systems for mucosal immunization against tuberculosis

Although vaccination is still the most cost-effective strategy for tuberculosis control, there is an urgent need for an improved vaccine. Current BCG vaccine lacks efficacy in preventing adult pulmonary tuberculosis, the most prevalent form of the disease. Targeting nasal mucosa, Mycobacterium tuberculosis infection site, will allow a simpler, less prone to risk of infection and more effective immunization against disease. Due to its biodegradable, immunogenic and mucoadhesive properties, chitosan particulate delivery systems can act both as carrier and as adjuvant, improving the elicited immune response. In this study, BCG was encapsulated in alginate and chitosan microparticles, via a mild ionotropic gelation procedure with sodium tripolyphosphate as a counterion. The particulate system developed shows effective modulation of BCG surface physicochemical properties, suitable for mucosal immunization. Intracellular uptake was confirmed by effective transfection of human macrophage cell lines.

Chitosan-alginate microparticulate delivery system for an alternative route of administration of BCG vaccine

Immunisation against M. tuberculosis with current available BCG vaccine lacks efficacy in preventing adult pulmonary tuberculosis. Targeting nasal mucosa is an attractive option for a more effective immunization. The delivery of BCG via the intranasal route involves overcoming barriers such as crossing the physical barrier imposed by the mucus layer and ciliar remotion, cellular uptake and intracellular trafficking by antigen presenting cells. Due to its biodegradable, immunogenic and mucoadhesive properties, chitosan particulate delivery systems can act both as vaccine carrier and adjuvant, improving the elicited immune response. In this study, different combinations of Chitosan/Alginate/TPP microparticles with BCG were produced as vaccine systems. The developed microparticle system successfully modulates BCG surface physicochemical properties and promotes effective intracellular uptake by human macrophage cell lines Preliminary immune responses were evaluated after s.c. and intranasal immunisation of BALB/c mice. BCG vaccination successfully stimulated the segregation of IgG2a and IgG1, where intranasal immunisation with chitosan/alginate particulate system efficiently elicited a more equilibrated cellular/humoral immune response.

A novel flow cytometric protocol for assessment of yeast cell adhesion

Microbial adhesion is a field of recognized relevance and, as such, an impressive array of tools has been developed to understand its molecular mechanisms and ultimately for its quantification. Some of the major limitations found within these methodologies concern the incubation time, the small number of cells analyzed, and the operator's subjectivity. To overcome these aspects, we have developed a quantitative method to measure yeast cells' adhesion through flow cytometry. In this methodology, a suspension of yeast cells is mixed with green fluorescent polystyrene microspheres (uncoated or coated with host proteins). Within 2 h, an adhesion profile is obtained based on two parameters: percentage and cells-microsphere population's distribution pattern. This flow cytometry protocol represents a useful tool to quantify yeast adhesion to different substrata in a large scale, providing manifold data in a speedy and informative manner.

Utilização de co-solventes na produção de biodiesel a partir de óleo residual e etanol por catálise enzimática

A constante e sistemática subida de preço dos combustíveis fósseis e as contínuas preocupações com o meio ambiente determinaram a procura de soluções ambientalmente sustentáveis. O biodiesel surge, então, como uma alternativa para essa problemática, bem como uma solução para resíduos líquidos e gordurosos produzidos pelo ser humano. A produção de biodiesel tem sido alvo de extensa atenção nos últimos anos, pois trata-se de um combustível biodegradável e não poluente. A produção de biodiesel pelo processo de transesterificação usando álcoois de cadeia curta e catalisadores químicos, nomeadamente alcalinos, tem sido aceite industrialmente devido à sua elevada conversão. Recentemente, a transesterificação enzimática tem ganho adeptos. No entanto, o custo da enzima permanece uma barreira para a sua aplicação em grande escala. O presente trabalho visa a produção de biodiesel por transesterificação enzimática a partir de óleo residual de origem vegetal. O álcool usado foi o etanol, em substituição do metanol usado convencionalmente na catálise homogénea, pois a atividade da enzima é inibida pela presença deste último. As maiores dificuldades apresentadas na etanólise residem na separação das fases (Glicerol e Biodiesel) após a reação bem como na menor velocidade de reação. Para ajudar a colmatar esta desvantagem foi estudada a influência de dois cosolventes: o hexano e o hexanol, na proporção de 20% (v/v). Após a escolha do co-solvente que permite obter melhor rendimento (o hexano), foi elaborado um planeamento fatorial no qual se estudou a influência de três variáveis na produção de biodiesel por catálise enzimática com etanol e co-solventes: a razão molar óleo/álcool (1:8, 1:6 e 1:4), a quantidade de co-solvente adicionado (30, 20 e 10%, v/v) e o tempo de reação (48, 36 e 24h). A avaliação do processo foi inicialmente seguida pelo rendimento da reação, a fim de identificar as melhores condições, sendo substituída posteriormente pela quantificação do teor de ésteres por cromatografia em fase gasosa. O biodiesel com teor de ésteres mais elevado foi produzido nas condições correspondentes a uma razão molar óleo:álcool de 1:4, com 5g de Lipozyme TL IM como catalisador, 10% co-solvente (hexano, v/v), à temperatura de 35 ºC durante 24h. O rendimento do biodiesel produzido sob estas condições foi de 73,3%, traduzido em 64,7% de teor de ésteres etílicos. Contudo o rendimento mais elevado que se obteve foi de 99,7%, para uma razão óleo/álcool de 1:8, 30% de co-solvente (hexano, v/v), reação durante 48h a 35 ºC, obtendo-se apenas 46,1% de ésteres. Por fim, a qualidade do biodiesel foi ainda avaliada, de acordo com as especificações da norma EN 14214, através das determinações de densidade, viscosidade, ponto de inflamação, teor de água, corrosão ao cobre, índice de acidez, índice de iodo, teor de sódio (Na+) e potássio (K+), CFPP e poder calorífico. Na Europa, os ésteres etílicos não têm, neste momento, norma que os regule quanto à classificação da qualidade de biodiesel. Contudo, o biodiesel produzido foi analisado de acordo com a norma europeia EN14214, norma esta que regula a qualidade dos ésteres metílicos, sendo possível concluir que nenhum dos parâmetros avaliados se encontra em conformidade com a mesma.

Valorização energética do biogás de um aterro de resíduos sólidos urbanos

Actualmente, a sociedade depara-se com um enorme desafio: a gestão dos resíduos sólidos urbanos. A sua produção tem vindo a aumentar devido à intensificação das actividades humanas nas últimas décadas. A criação de um sistema de gestão dos resíduos é fundamental para definir prioridades nas acções e metas para que haja uma prevenção na produção de resíduos. Os resíduos sólidos urbanos quando dispostos de forma inadequada podem provocar graves impactos ambientais, tendo sido neste trabalho demonstrado que através de uma gestão eficiente destes é possível aproveitar o potencial energético do biogás e consequentemente diminuir o consumo de combustíveis fósseis reduzindo o impacto ambiental. Os aterros sanitários devem funcionar como a ultima etapa do sistema de tratamento dos resíduos sólidos urbanos e são uma alternativa a ter em conta se forem tomadas todas as medidas necessárias. Estima-se que os aterros sejam responsáveis pela produção de 6-20% do metano existente e que contribuam com 3-4% da produção anual de gases efeito de estufa provenientes de actividades antropogénicas1. É, portanto, fundamental proceder a uma impermeabilização do solo e à criação de condições para recolha do biogás produzido durante a decomposição dos resíduos. Foi estimada a produção de biogás, de acordo com o modelo “LandGEM”, no entanto comparando esta produção com a produção medida pelo explorador, constatou-se uma diferença significativa que pode ser justificada pelo: modo de funcionamento do aterro (longos períodos de paragem); desvio dos resíduos rapidamente biodegradáveis para valorização; a existência de uma percentagem superior ao normal de oxigénio no biogás; a utilização de escórias e cinzas, e a correspondente redução da humidade devido ao compactamento exercido sobre os resíduos durante a sua deposição. Visto tratar-se de um estudo de viabilidade económica da valorização do biogás, foram propostos três cenários para a valorização do biogás. O 1º cenário contempla a instalação de um sistema gerador de energia para comercialização junto da Rede Eléctrica Nacional. O 2º Cenário contempla a instalação de um sistema alternativo de alimentação à caldeira da central de valorização energética de forma a substituir o combustível utilizado actualmente. E o 3º Cenário vem de encontro com os resultados observados actualmente onde se verifica uma reduzida produção/recolha de biogás no aterro. Assim é proposto um sistema gerador de energia que garanta o auto-consumo da exploração do aterro (26 MWh/ano). Qualquer um dos cenários apresenta uma VAL negativa o que leva a concluir que não são viáveis. No entanto, através da análise de sensibilidade, verificamos que estes são claramente afectados por factores como o benefício e o investimento anual, concluindo-se que com alterações nos factores de cálculo, como por exemplo, um aumento no consumo de combustível auxiliar da caldeira (2º cenário), ou com um aumento da factura eléctrica (3º cenário), ou com o aumento do tempo de retorno do investimento inicial(1º cenário), os projectos podem-se tornar viáveis. Por fim importa referir que independentemente da valorização é fundamental continuar a eliminar a máxima quantidade de metano produzida para tentar diminuir o impacto que este tem sobre o ambiente.

Determinação dos impactes ambientais e análise do ciclo de vida da produção de biodiesel

O consumo de energia tem vindo a crescer de uma forma contínua e directamente proporcional ao aumento da população e da industrialização. A maior parte da energia consumida no Mundo é, ainda, proveniente dos combustíveis fósseis. Contudo, a diminuição da reserva e a poluição atmosférica produzida pela sua utilização, estimulam e aumentam a necessidade de fontes alternativas de energia. O biodiesel tem atraído considerável atenção como combustível renovável, biodegradável e não tóxico, e pode contribuir para a resolução do problema energético, reduzindo significativamente a emissão dos gases causadores do aquecimento global. A primeira etapa deste trabalho consistiu na simulação de diferentes alternativas de processos de produção de biodiesel. O método usado para a produção do biodiesel foi a transesterificação entre os óleos vegetais e um álcool, na presença de um catalisador. Entre as matérias-primas figuram os óleos de palma e os óleos alimentares usados que foram objecto de estudo nesta dissertação. Na segunda etapa realizou-se uma análise do ciclo de vida para todas as alternativas em estudo seguida de uma análise económica para as alternativas que apresentassem menores impactos e que fossem mais promissoras do ponto de vista económico. Por fim, procedeu-se à comparação das diferentes alternativas sob o ponto de vista da análise do ciclo de vida e sob o ponto de vista da análise económica. Comprovou-se a viabilidade de todos os processos e o biodiesel obtido apresentou boas especificações. Do ponto de vista da análise do ciclo de vida a melhor alternativa foi o processo de catálise alcalina com pré-tratamento ácido para óleos alimentares usados. O processo que usa como matérias-primas os óleos virgens, o metanol e o hidróxido de sódio apresenta, no entanto, menores custos de investimento. Contudo, o processo de catálise alcalina com pré-tratamento ácido cuja matéria-prima principal são os óleos usados é muito mais rentável e apresenta menores impactes ambientais.

Caracterização da matéria orgânica natural em águas para consumo humano

O tratamento de água para consumo humano tem por objectivos não só a sua qualidade em termos de parâmetros químicos e físicos, como também microbiológicos. Considerando que a MON pode afectar os sistemas de tratamento, a sua redução minimiza a formação de subprodutos de desinfecção, como por exemplo os trihalometanos e diminui o crescimento de microrganismos ao longo do sistema de distribuição. Nesse sentido tem havido recentemente uma grande evolução na investigação relativamente à remoção de matéria orgânica natural. O principal objectivo deste trabalho foi o de caracterizar a matéria orgânica presente na água bruta e ao longo do processo de tratamento, assim como a sua evolução sazonal. Os dados obtidos a partir desta caracterização poderão contribuir para uma futura optimização no processo de tratamento de águas de consumo. O processo utilizado baseou-se na sorção da matéria orgânica dissolvida em diferentes tipos de resinas de permuta iónica, DAX-8, DAX-4 e IRA-958, permitindo a sua separação em várias fracções: ácidos muito hidrofóbicos (VHA), ácidos ligeiramente hidrofóbicos (SHA), compostos hidrofílicos carregados (CHA) e hidrofílicos neutros (NEU). De acordo com os resultados obtidos apenas a fracção NEU demonstrou ter uma tendência sazonal, apresentando valores máximos no Verão, nos pontos de amostragem referentes à água bruta superficial (PA802) e água bruta superficial após pré-tratamento por filtração (PA800). Os valores de COD não mostraram uma variação sazonal para as amostras de água bruta superficial que rondaram os 2 mg C/L ao longo do período de amostragem (Julho a Outubro), durante o qual se verificou uma baixa pluviosidade e temperaturas médias muito semelhantes. Os compostos NEU predominam em todos os pontos de amostragem não apresentando uma tendência definida ao longo do tratamento. Observou-se uma diminuição das fracções SHA e CHA ao longo do tratamento. Não se pode indicar uma tendência definida relativamente à fracção VHA. Verifica-se globalmente uma diminuição do teor de MON ao longo do tratamento. Este trabalho demonstrou que na água bruta superficial existe uma predominância dos compostos NEU, seguidos dos SHA, dos VHA e finalmente dos compostos CHA. Na água bruta captada no sub-leito do rio, verifica-se apenas a existência dos compostos NEU, sendo as restantes fracções praticamente nulas. Os valores mais elevados de TSUVA254nm foram obtidos para as amostras que não sofreram qualquer tratamento, água bruta do sub-leito (PA903) e superficial (PA802), e água bruta após pré-filtração (PA800). Nos restantes pontos de amostragem, apesar de se verificarem valores inferiores, não se observa uma diminuição deste parâmetro ao longo do tratamento, nem uma variação sazonal. Os valores de TSUVA254nm obtidos são geralmente inferiores a 3 L.mgC-1.m-1, correspondendo a materiais não húmicos, que são considerados biodegradáveis. Para as amostras de água tratada os valores oscilam entre os 1,23 e 1,58 L.mgC-1.m-1, valores inferiores a 2 L.mgC-1.m-1, o que é considerado um valor de referência ao nível do tratamento, segundo a USEPA.

Síntese sol-gel de biomateriais à base de água de fontes hidrotermais para otimização do comportamento celular e regeneração dos tecidos ósseos

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, 18 de Março de 2016, Universidade dos Açores.

Life cycle analysis of biodiesel production

Biodieselhas attracted considerable attention as a renewable, biodegradable, and nontoxic fuel and can contribute to solving the energy problems, significantly reducing the emission of gases which cause global warming. The first stage of this work was to simulate different alternative processes for producing biodiesel. The method used for the production of biodiesel is the transesterification of vegetable oilswith an alcohol in the presence of a catalyst. The raw materials used were palm oils and waste cooking oil. The second stage was a life cycle analysis for all alternatives under study, followed by an economic analysis for the alternatives that present minor impacts and which are more promising from an economic point of view. Finally,we proceeded to compare the different alternatives fromboth the point of view of life cycle and economic analysis. The feasibility of all processes was proven and the biodiesel obtained had good specifications. From the standpoint of life cycle analysis, the best alternative was the process of alkaline catalysiswith acid pretreatment for waste cooking oil. The economic analysis was done to the previous mentioned process and to the process that uses raw virgin oils, methanol, and sodium hydroxide. This process has lower investment costs but the process of alkaline catalysis with acid pre-treatment, whose main raw material is waste oil, is much more profitable and has less environmental impacts.

Aplicação de filmes de suberina na produção de materiais bio-funcionais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica