Micro-patterning of biomolecules on polymer substrates.

UV−excimer laser photoablation was used, in combination with surface blocking techniques, to pattern proteins on the surfaces of polyimide and poly(ethylene terephthalate). This technique involves physical adsorption of avidin through laser-defined openings in low-temperature laminates or adsorbed protein blocking layers. Visualization of biomolecular patterns were monitored using avidin and fluorescein-labeled biotin as a model receptor−ligand couple. Adsorbed proteins could be shown to bind to UV-laser-treated polymer surfaces up to three times higher than on commercially available polymers. UV-laser photoablation was also used for the generation of three-dimensional structure, which leads to the possibility of biomolecule patterning within polymer-based microanalytical systems. The simplicity and easy handling of the described technique facilitate its application in microdiagnostic devices.

Bonds between fibronectin and fibronectin-binding proteins on Staphylococcus aureus and Lactococcus lactis.

Bacterial cell-wall-associated fibronectin binding proteins A and B (FnBPA and FnBPB) form bonds with host fibronectin. This binding reaction is often the initial step in prosthetic device infections. Atomic force microscopy was used to evaluate binding interactions between a fibronectin-coated probe and laboratory-derived Staphylococcus aureus that are (i) defective in both FnBPA and FnBPB (fnbA fnbB double mutant, DU5883), (ii) capable of expressing only FnBPA (fnbA fnbB double mutant complemented with pFNBA4), or (iii) capable of expressing only FnBPB (fnbA fnbB double mutant complemented with pFNBB4). These experiments were repeated using Lactococcus lactis constructs expressing fnbA and fnbB genes from S. aureus. A distinct force signature was observed for those bacteria that expressed FnBPA or FnBPB. Analysis of this force signature with the biomechanical wormlike chain model suggests that parallel bonds form between fibronectin and FnBPs on a bacterium. The strength and covalence of bonds were evaluated via nonlinear regression of force profiles. Binding events were more frequent (p < 0.01) for S. aureus expressing FnBPA or FnBPB than for the S. aureus double mutant. The binding force, frequency, and profile were similar between the FnBPA and FnBPB expressing strains of S. aureus. The absence of both FnBPs from the surface of S. aureus removed its ability to form a detectable bond with fibronectin. By contrast, ectopic expression of FnBPA or FnBPB on the surface of L. lactis conferred fibronectin binding characteristics similar to those of S. aureus. These measurements demonstrate that fibronectin-binding adhesins FnBPA and FnBPB are necessary and sufficient for the binding of S. aureus to prosthetic devices that are coated with host fibronectin.

Dimeric recombinant IgA directed against carcino-embryonic antigen, a novel tool for carcinoma localization.

Carcinoembryonic antigen (CEA) has been shown to be one of the best markers for in vivo tumor targeting of radiolabeled antibodies, despite the fact that it is localized predominantly at the apical side of human colon carcinoma cells within the fairly closed pseudolumen structures formed by these tumors. Due to this particular histological localization, a large proportion of the CEA molecules may remain inaccessible to the intravenously injected radiolabeled anti-CEA antibodies of IgG isotype, which are widely used in the clinic. In order to improve targeting, we made a recombinant dimeric IgA, which should have the capacity to translocate from the basolateral to the apical side of the pseudolumen formed by colon carcinoma cells after binding to the polyIg receptor (pIgR). A genomic chimeric mouse-human IgA2 construct was made using one of our most specific anti-CEA hybridomas, CE-25. The chimeric IgA (chIgA) was expressed in the Sp2/0 myeloma cell line. The secreted recombinant antibody was found to consist mostly of a dimeric form of IgA with a molecular weight of about 350 kDa. The dimeric chIgA was shown to translocate efficiently in vitro across a monolayer of epithelial cells expressing the pIgR and to retain full CEA binding activity.

Caracterização do fator capacidade de fósforo em solos de Entre Ríos, Argentina

Trinta amostras de solos foram selecionadas com o objetivo de caracterizar o Fator Capacidade de Fósforo (FCP) e sua relação com propriedades de solos de Entre Ríos, Argentina. Foram estimadas isotermas de adsorção e realizado um teste rápido de adsorção de P, denominado P-remanescente. As equações de Freundlich e Langmuir descreveram adequadamente o fenômeno de adsorção de P. A capacidade máxima de adsorção variou de 46 a 716 mg kg-1 de P no solo, apresentando os solos analisados de muito baixo a médio FCP. A capacidade de adsorção de P aumentou com a quantidade de argila e não foi afetada pelo teor de carbono orgânico do solo. O P-remanescente permitiu caracterizar os solos em relação ao fator capacidade e estimar sua capacidade máxima de adsorção de P.

Adsorção de fósforo e sua relação com formas de ferro em dez solos do Uruguai

Oxihidróxidos de ferro formam ligações químicas muito fortes com ânions fosfatos, diminuindo suas disponibilidades para as plantas. Este trabalho foi realizado em 1994 e 1995, com os objetivos de quantificar formas de ferro em solos do Uruguai e de relacioná-las com a adsorção de fósforo. Em amostras superficiais (0 a 15 cm) do horizonte A de dez solos, o ferro extraído com ditionito (Fe d) variou entre 1.598 e 8.592 mg kg-1 e esteve relacionado com o material de origem. As formas de ferro de baixa cristalinidade, extraídas com oxalato de amônio 0,2 mol L-1 pH 3 (Fe03), representaram de 45 a 78% do total extraído com o ditionito. A capacidade máxima de adsorção de fósforo (K2), calculada a partir do modelo de Langmuir, variou de 104 a 704 mg kg-1. Encontrou-se correlação significativa (r = 0,894, P < 0,01) entre as formas de óxidos de ferro de baixa cristalinidade (Fe03) e a adsorção de fósforo pelos solos. A porcentagem de fósforo adsorvida pelos solos após a adição de 600 mg de P kg-1 (P600) relacionou-se significativamente (r = 0,975, P < 0,01) com a capacidade máxima de adsorção de fósforo pelos solos. Também apresentou alta correlação (r = 0,894, P < 0,01) com as formas de ferro de baixa cristalinidade (Fe03), e pode ser utilizado como um índice para estimar a capacidade de adsorção de fósforo desses solos.

Aplicação de duas isotermas de adsorção de boro em solos de baixada do estado do Rio de Janeiro

Com o objetivo de estudar a aplicabilidade das equações de adsorção de Langmuir e de Freundlich para boro em solos de baixada do Estado do Rio de Janeiro (Glei Pouco Húmico e Cambissolo distrófico), desenvolveram-se ensaios de laboratório, em 1997, em quatro amostras de solo, sendo duas de superfície e duas subsuperficiais. Para isso, as amostras foram equilibradas em soluções de CaCl2 0,01 mol L-1, contendo as seguintes concentrações de boro: 0,0, 1,0, 2,0, 4,0 e 8,0 mg L-1. De posse dos dados, foram construídas isotermas de adsorção e verificados os ajustes das curvas obtidas, em relação aos dados experimentais. Observou-se que as isotermas mediante as equações de Langmuir e de Freundlich se adequaram bem para a adsorção de boro nos solos estudados.

Penetration and binding of radiolabeled anti-carcinoembryonic antigen monoclonal antibodies and their antigen binding fragments in human colon multicellular tumor spheroids.

The binding and penetration of two 125I-labeled anti-carcinoembryonic antigen (CEA) monoclonal antibodies (MAb) and their F(ab')2 and Fab fragments were measured in multicellular spheroids of poorly (HT29) and moderately well differentiated (Co112) human colon adenocarcinomas which express different amounts of CEA. Spheroids cultured in vitro model tumor microenvironments where poor vascular supply may modulate antigen expression and accessibility. The two MAb studied, 202 and 35, were shown previously to react with different CEA epitopes and to have high affinities of 1.2 and 5.8 X 10(9) M-1, respectively. MAb 202 has also been shown to cross-react with antigens present on human granulocytes and normal epithelial cells from human lung and pancreas. Specific binding of intact MAb and fragments of both antibodies was demonstrated for both types of human colon carcinoma spheroids compared to mouse colon carcinoma (CL26) and mammary tumor (EMT6/Ro) spheroids. Total binding of MAb and fragments was greater (1.5- to 2.5-fold) after 4 h compared to 1 h of exposure; the amount of binding compared to control IgG1 was 5- to 30-fold greater after 1-h incubation and 15 to 200 times greater after 4 h. This binding was stable as demonstrated by short and long wash experiments at 37 degrees and 4 degrees C. The binding of F(ab')2 and Fab fragments of the anti-CEA MAb 35 to spheroids of human colon Co112 was almost 2-fold greater than that of the intact MAb. However, for MAb 202, the binding of intact MAb and F(ab')2 was greater than that of Fab fragments. In addition the binding of both intact and F(ab')2 fragments of MAb 202 was greater than that obtained with MAb 35. Specific binding of both antibodies to HT29 spheroids, which express less CEA, was decreased for MAb and fragments of both 202 and 35. Autoradiography and immunoperoxidase experiments were performed to determine the penetration of MAb and fragments after incubation with intact spheroids. Comparisons were made with labeled MAb directly applied to frozen sections of spheroids. F(ab')2 and Fab fragments of both antibodies were bound at the surface of intact spheroids and penetrated to eight to ten cells, but the intact MAb were localized mainly at the spheroid surface and the outer one to three cell layers. There was much less binding at the surfaces of HT29 compared to Co112 spheroids. An enzyme immunoassay using MAb 35 and 202 demonstrated that Co112 spheroids produced about 8-fold more CEA/mg of cell protein than did monolayer cultures.(ABSTRACT TRUNCATED AT 400 WORDS)

Adsorção de fósforo em solos de várzea do estado de Minas Gerais

Realizou-se o presente estudo com amostras da camada superficial (0-20 cm) de onze solos de várzea de diferentes regiões do estado de Minas Gerais, visando quantificar a adsorção de fósforo em solos de várzeas drenadas, sujeitas a ciclos alternados de umedecimento e secagem, bem como avaliar a influência de alguns atributos do solo sobre esta adsorção. Amostras da fração TFSA (2 g) foram mantidas em contato, mediante agitação por 12 horas, com soluções de CaCl2 0,01 mol L-1 (40 mL), contendo 0, 25, 50, 100 e 200 mg L-1 de P. O fósforo foi analisado posteriormente no sobrenadante para determinação da quantidade adsorvida. Após isto, descartou-se o sobrenadante para mais 12 h de agitação com solução de CaCl2 0,01 mol L-1, visando determinar a quantidade dessorvida. Os valores de adsorção encontrados foram ajustados à isoterma de Langmuir para avaliar a capacidade máxima de adsorção de fósforo (CMAF), tendo sido estimado ainda o índice tampão de P (ITP) a partir do valor do coeficiente b1 das equações de 2º grau ajustadas entre o P adsorvido e o P dessorvido nas diferentes concentrações de P adicionado. Os valores encontrados para a CMAF situaram-se entre 476 e 3.961 mg kg-1 de P no solo, tendo oito solos apresentado capacidade de adsorção de P muito alta (> 1.000 mg kg-1). Os valores de ITP situaram-se entre 4,3 e 129. A CMAF correlacionou-se positivamente com a relação Fe o/Fe d, teor de matéria orgânica e acidez potencial e negativamente com o teor de Fe d e com a saturação por bases do solo. O ITP correlacionou-se positivamente com a acidez potencial e negativamente com a saturação por bases do solo. Os resultados deste estudo revelaram que: (a) solos de várzeas drenadas podem adsorver grandes quantidades de fósforo, dos quais a maioria apresenta capacidade máxima de adsorção de fósforo enquadrada nas classes alta (500 a 1.000 mg kg-1) e muito alta (> 1.000 mg kg-1); (b) solos de várzea com maiores valores de capacidade máxima de adsorção de fósforo e índice tampão de P apresentam menor dessorção percentual desse nutriente para a solução do solo; (c) o atributo que se correlaciona mais diretamente com a capacidade máxima de adsorção e o índice tampão de fósforo dos solos de várzea estudados é a acidez potencial.

Adsorção de ácidos húmicos em latossolo roxo natural e tratado com oxalato de amônio

A interação de substâncias húmicas com minerais no solo pode influir na dinâmica da decomposição da matéria orgânica e na sua estabilidade. A adsorção de dois ácidos húmicos em Latossolo Roxo natural (LR natural) e tratado com oxalato de amônio (LR tratado) foi efetuada, com vistas em investigar os mecanismos de adsorção e os principais grupos funcionais envolvidos, bem como relacionar a capacidade adsortiva de acordo com as características químicas e moleculares dos adsorbatos. Os ácidos húmicos extraídos com solução de NaOH 0,5 N de uma amostra de carvão (AHc) e de um solo Brunizém (AHs) foram caracterizados por análise elementar e espectroscopia de 13C-RMN. A parametrização dos dados experimentais das isotermas de adsorção foi do tipo y = A tanh Bx, e o modelo de Langmuir também foi aplicado. As amostras adsorvidas foram analisadas por espectroscopia no Infra-Vermelho por Reflectância Difusa com Transformada de Fourier (DRIFT). A adsorção dos ácidos húmicos no LR natural foi de natureza química, sendo evidenciado por DRIFT que a reação de troca de ligantes das carboxilas com a superfície dos minerais foi um mecanismo importante. O AHc, que apresentou caráter aromático mais elevado e maior teor de carboxilas na molécula, foi adsorvido em maior quantidade do que o AHs nos dois adsorventes, o que indica a possível participação de estruturas aromáticas na interação organomineral. No LR tratado, cuja área superficial específica foi superior (ASE = 140,9 m² g-1), a adsorção foi mais elevada do que no LR natural (ASE = 66,1 m² g-1). A maior ASE no LR tratado foi relacionada com o rompimento de microagregados no tratamento com oxalato de amônio que extraiu a porção cimentante dos óxidos de ferro que unia os minerais. A interação neste tipo de adsorvente, estimada segundo a equação y = A tanh Bx, foi mais forte do que na amostra natural, o que pode estar relacionado com a presença de sítios de adsorção hidrofóbica pela presença do oxalato na superfície, com a exposição de sítios mais reativos após tratamento e pH mais ácido. O modelo de Langmuir mostrou-se adequado para explicar a adsorção na amostra natural, enquanto, no LR tratado com oxalato de amônio, o ajuste não foi satisfatório. Em geral, a aplicação da equação y = A tanh Bx forneceu melhor ajuste (R² maior) do que a equação de Langmuir.

18F-FLT and 125I-IdUrd uptake increase in human tumour cell lines induced by the thymidylate synthase inhibitor FdUrd.

Aim: 5-fluoro-2'-deoxyuridine (FdUrd) depletes the endogenous 5'-deoxythymidine triphosphate (dTTP) pool. We hypothesized whether uptake of exogenous dThd analogues could be favoured through a feedback enhanced salvage pathway and studied the FdUrd effect on cellular uptake of 3'-deoxy-3'-18F-fluorothymidine (18F-FLT) and 5-125I-iodo-2'-deoxyuridine (125I-IdUrd) in different cancer cell lines in parallel. Methods: Cell uptake of 18F-FLT and 125I-IdUrd was studied in 2 human breast, 2 colon cancer and 2 glioblastoma lines. Cells were incubated with/without 1 µmol/l FdUrd for 1 h and, after washing, with 1.2 MBq 18F-FLT or 125I-IdUrd for 0.3 to 2 h. Cell bound 18F-FLT and 125I-IdUrd was counted and expressed in % incubated activity (%IA). Kinetics of 18F-FLT cell uptake and release were studied with/without FdUrd modulation. 2'-3H-methyl-fluorothymidine (2'-3H-FLT) uptake with/without FdUrd pretreatment was tested on U87 spheroids and monolayer cells. Results: Basal uptake at 2 h of 18F-FLT and 125I-IdUrd was in the range of 0.8-1.0 and 0.4-0.6 Bq/cell, respectively. FdUrd pretreatment enhanced 18F-FLT and 125I-IdUrd uptake 1.2-2.1 and 1.7-4.4 fold, respectively, while co-incubation with excess thymidine abrogated all 18F-FLT uptake. FdUrd enhanced 18F-FLT cellular inflow in 2 breast cancer lines by factors of 1.8 and 1.6, respectively, while outflow persisted at a slightly lower rate. 2'-3H-FLT basal uptake was very low while uptake increase after FdUrd was similar in U87 monolayer cells and spheroids. Conclusions: Basal uptake of 18F-FLT was frequently higher than that of 125I-IdUrd but FdUrd induced uptake enhancement was stronger for 125I-IdUrd in five of six cell lines. 18F-FLT outflow from cells might be an explanation for the observed difference with 125I-IdUrd.

Adsorção de cádmio em dois Latossolos ácricos e um Nitossolo

O cádmio pode ser adicionado ao solo por meio de resíduos de pneus, óleos, lixo urbano, lodo de esgoto e fertilizantes fosfatados. É facilmente absorvido e translocado nas plantas e tem potencial de entrar na cadeia alimentar humana, causando sérios problemas de saúde. Os objetivos deste trabalho foram estudar a adsorção de cádmio em camadas superficiais e subsuperficiais de dois Latossolos ácricos de diferentes texturas, com balanço positivo de cargas em profundidade, bem como comparar os resultados com os obtidos para o Nitossolo Vermelho eutroférrico (NVef), todos localizados no norte do estado de São Paulo. Valores de adsorção máxima (b) e de afinidade do solo ao íon cádmio (K), obtidos pela equação de Langmuir, foram correlacionados com atributos químicos e mineralógicos dos solos. Com a elevação do pH, houve expressivo aumento na adsorção de cádmio para todas as amostras. Os horizontes superficiais adsorveram maiores quantidades de cádmio em relação aos horizontes B, graças ao maior teor de matéria orgânica nesta camada. O NVef adsorveu maiores quantidades de cádmio do que os Latossolos. Os parâmetros K e b de Langmuir foram positivamente correlacionados com carbono orgânico, capacidade de troca de cátions, retenção de cátions, superfície específica, teor de argila, quantidade de cargas negativas variáveis e permanentes. A capacidade de troca de cátions e o pH foram os fatores preponderantes no controle da adsorção de cádmio nos solos estudados.

Adsorção e lixiviação de tebuthiuron em três tipos de solo

Estudou-se a adsorção do herbicida tebuthiuron em três solos de Ribeirão Preto (SP): Latossolo Vermelho distrófico (LVd), Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf) e Neossolo Quartzarênico (RQ). Ajustaram-se isotermas de adsorção por meio de quatro modelos: linear, Freundlich, Lambert e Langmuir, para duas profundidades: 0-10 cm e 10-20 cm. Nos três tipos de solo, o melhor ajuste foi obtido com o modelo de Freundlich, escolhido com base nos seguintes critérios estatísticos: quadrado do coeficiente de correlação entre valores observados e preditos (R²), quadrado médio do erro (QME), dispersão de resíduos padronizados e gráficos de probabilidade normal. Os coeficientes de partição do herbicida calculados com base em todo o solo (Kd) ou com base no seu teor de carbono orgânico (K OC) ou de matéria orgânica (K OM) variaram de 0,723 a 2,573; de 135,4 a 374,3 e de 78,4 a 218,3 L kg-1, respectivamente, tendo ocorrido correlação significativa entre os valores de Kd e teor de carbono orgânico dos solos e teor de argila. Efetuou-se um teste de lixiviação em colunas, no qual se observou movimento do herbicida até à profundidade de 60 cm no RQ, 20 cm no LVd e 10 cm no LVdf, verificando-se uma relação inversa entre a profundidade alcançada pelo produto e o valor de Kf de Freundlich utilizado como estimador de Kd.

Relação entre adsorção de metais pesados e atributos químicos e físicos de classes de solo do Brasil

Este trabalho objetivou avaliar quais parâmetros obtidos dos modelos de isotermas de Freundlich e Langmüir melhor descrevem a adsorção de metais pesados em solos intemperizados e identificar a relação entre os parâmetros selecionados e os atributos químicos, físicos e mineralógicos de 12classes de solo do Brasil. Os solos foram coletados pela EMBRAPA-CNPS em diversos levantamentos nas regiões: Sul, Sudeste e Norte do País. Avaliou-se, por meio da análise de trilha, o desdobramento do coeficiente de correlação entre variáveis dependentes, obtidas através das isotermas de adsorção (parâmetros de adsorção), e variáveis independentes (atributos químicos e físicos do solo), bem como os efeitos diretos e indiretos para os elementos Cd, Cu, Pb e Zn. Os atributos do solo: argila, carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, ferro extraído pelo citrato ditionito-bicarbonato e alumínio extraído pelo ataque sulfúrico foram os que apresentaram maiores coeficientes de correlação simples com os parâmetros de adsorção, tendo sido utilizados no modelo da análise de trilha para explicar a adsorção de metais pesados. A análise de trilha mostrou-se como uma ferramenta importante no estudo do comportamento dos metais pesados no solo. As constantes K F de isotermas de Freudlich e capacidade-tampão máxima (K Lb) de Langmuir apresentaram os coeficientes de determinação mais elevados e os menores valores do efeito da variável residual para todos os metais estudados. As variáveis que mais contribuíram com a adsorção de metais pesados foram carbono orgânico, capacidade de troca catiônica efetiva, pH, argila e alumínio total.

Sorção de fósforo em função do teor inicial e de sistemas de manejo de solos

A relação entre o P sorvido/P solução do solo pode ser influenciada pelo teor de P previamente sorvido e pelos sistemas de manejo. Este trabalho teve o objetivo de avaliar as modificações na capacidade de sorção máxima (Pmax) e na constante relacionada com a energia de ligação de P com os colóides (k) da isoterma de Langmuir, provocadas (a) pela inclusão do teor de P previamente sorvido (Ppre) e (b) por sistemas de manejo de solos. Coletaram-se, em maio de 1997, amostras de solo (Latossolo Vermelho distroférrico típico, Latossolo Vermelho distrófico típico e Argissolo Vermelho distrófico típico), em três camadas (0-2,5, 2,5-7,5 e 7,5-17,5 cm), de três experimentos instalados a partir de 1979, envolvendo os sistemas plantio direto e cultivo convencional com diferentes sucessões de cultura. O solo foi equilibrado com oito concentrações de P em solução de CaCl2 0,001 mol L-1. Após a agitação por 16 h, avaliou-se a concentração de P no sobrenadante. Os dados de P-sorvido e P-solução foram ajustados à equação de Langmuir, obtendo-se a Pmax e a k, considerando ou não o Ppre. A inclusão do Ppre no modelo de Langmuir aumenta, em média, 2,9 vezes o valor da k e não afeta a Pmax, no LVdf, e aumenta em todas as camadas, no LVd, e na camada superficial, no PVd. A Pmax é pouco influenciada pelos métodos de preparo do solo, sucessões de culturas e camadas amostradas.

Adsorção de fosfato e sulfato em solos com cargas elétricas variáveis

As interações dos ânions fosfato e sulfato com os colóides do solo são expressivas, principalmente com óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, cujas cargas elétricas de superfície variam com o pH e com a força iônica do meio. O objetivo deste trabalho foi estudar a adsorção de fosfato e de sulfato em amostras superficiais e subsuperficiais de um Latossolo Vermelho acriférrico (LVwf), um Latossolo Amarelo ácrico (LAw) e um Nitossolo Vermelho eutroférrico (NVef) da região norte do estado de São Paulo, Brasil. A isoterma de Langmuir foi utilizada para obter a adsorção máxima de fosfato e sulfato pelos solos. Para simular a adsorção, utilizou-se o modelo tetraplanar. As adsorções dos ânions foram superiores nas amostras de subsuperfície, cujos teores de matéria orgânica eram menores. As adsorções máximas foram menores no LAw, que apresentou as menores concentrações de óxidos de Fe e Al. A adsorção de fosfato diminuiu com a elevação do pH até 5 ou 6; no entanto, em pH acima de 6 a adsorção aumentou. Para o sulfato, a adsorção diminuiu com a elevação do pH em toda a faixa estudada. Os potenciais elétricos superficiais obtidos pelo modelo tetraplanar não foram realísticos, embora ele tenha se mostrado abrangente quanto ao entendimento dos efeitos do pH e das concentrações de fosfato e sulfato em relação às variações dos potenciais, além de ser eficiente na simulação da adsorção dos ânions.