Development of nanohydrogels as a vehicle for the release of bioactive compounds in food matrices

PhD in Chemical and Biological Engineering

Fotoquímica y fotofísica: Procesos de fotooxidación

Este proyecto comprende diferentes áreas o tópicos del saber los cuales se enumerarán divididos en los siguientes subtemas: A) Fotoquímica de compuestos carbonílicos perhalogenaso, fotooxidación en fase gaseosa; B) Fotoquímica y fotofísica láser de compuestos de coordinación; C) Reacciones de moléculas excitadas con especies de interés biológico. Subtema A: En nuestro laboratorio se ha estudiado la fotólisis de compuestos perhalogenados en fase gaseosa tales como CF3COF (fluoruro de perfluoroacetilo), CF3COCl (cloruro de perfluoroacetilo). Particularmente, se han determinado rendimientos cuánticos de descomposición, como así también se han propuesto probables mecanismos de reacción para cada una de ellas. Como próximo objetivo pretendemos continuar tales estudios y para esto se procederá al estudio de la fotooxidación de halogenuros de perfluoroacilo con el fin de aportar datos concretos sobre el mecanismo de tales reacciones. Subtema B: Este proyecto se orienta al estudio de procesos fotoquímicos y fotofísicos en fase condensada de compuestos de coordinación de metales de transición. Estos compuestos presentan un amplio campo de estudio desde dos puntos de vista: 1) desde el práctico, se orienta al desarrollo de posibles esquemas para la conversión y almacenamiento de la energía solar y 2) desde el teórico, nos permite chequear la validez de las teorías de transferencia de electrones de esfera externa sobre un amplio rango de cambios de energías libres como para obtener parámetros cinéticos confiables. En tal sentido se continuará con el estudio del efecto del medio: solvente, temperatura, pH, fuerza iónica, etc., sobre las reacciones de quenching del estado excitado de las especies Cr(phen)33+, Cr (bpy)+ 33+ y sus homólogos sustituidos por distintos fenoles desactivantes. También se estudiará a partir de compuestos minerales de interés regional tales como los derivados del U(VI) (U3O8 2+, (UO2)2 (OH)22+, etc.) cuyo mecanismo de desactivación permanece incierto. Subtema C: Las moléculas electrónicamente excitadas cumplen un importante rol en los sistemas biológicos al estar involucradas en mecanismos de transferencia electrónica y procesos oxidativos. En nuestro laboratorio, se han realizado estudios de procesos de fotooxidación de indoles por oxígeno singlete en medios no acuosos y nuestro objetivo es continuar el estudio de estos procesos en complejos entre ciclodextrinas y derivados indólicos y fenólicos y posteriormente se estudiará el efecto del medio: solvente, temperatura, pH, etc. y las reacciones de fotooxidación de los derivados indólicos y fenólicos en presencia de ciclodextrinas. Paralelamente, se continuará estudiando la interacción del oxígeno singlete con derivados indólicos utilizando los métodos MINDO/3, MNDO, AMI y PM3. Los objetivos del proyecto apuntan a consolidar grupos de investigación en área de la investigación básica con la finalidad de generar recursos humanos, nuevos conocimientos y su posible transferencia a otras áreas del conocimiento.

Regulación del transporte de iones a través de membranas biológicas: El transporte activo Na/K y el contratransporte Na/Ca

El contra-transporte Na-Ca presente en células excitables es un sistema que, reversiblemente, puede introducir Ca de las células en intercambio por Na. La energía requerida para el transporte de Ca en contra de su gradiente electroquímico es provista por el gradiente de Na generado por la actividad de la Na+, K+- ATPasa. Por ello, aunque estos dos mecanismos funcionan independientemente uno del otro, están íntimamente ligados en la gestión integradora de la homeostasis iónica celular. (...) El presente plan consiste en dos subproyectos que estudiarán dos sistemas de transporte de cationes a través de la membrana celular estrechamente ligados entre sí. Estos son el contratransporte Na/Ca y el transporte activo Na/K que a su vez provee de energías (el gradiente de Na) para el funcionamiento del primero. Los estudios enfatizarán la regulación metabólica, su relevancia en la maduración y diferenciación celular y los intermediarios en los ciclos de reacción. (I) Subproyecto de Intercambio Na/Ca: Los objetivos que se persiguen son: (i) avanzar en la propiedades del sitio activador externo para cationes monovalentes (SAECM); (ii) analizar el ciclo de reacción en base a las propiedades del ciclo único tratando de establecer la cinética del sistema de unión de ligandos transportados (secuencial o ping pong); (iii) analizar el/los mecanismos asociados a la estimulación por MgATP. Si la fosforilación por ATP es requerida, identificar las reacciones y estructuras involucradas. Las preparaciones a utilizar incluyen células nerviosas en cultivo, vesículas de esas células y vesículas de cerebro total y de miocardio. (II) Transporte activo Na/K: el propósito es proveer información relevante al debate respecto del mecanismo por el cual K estimula la reacción de intercambio fosforil entre ATP y ADP y revierte la inhibición por Na exterior de la actividad Na-ATPasa, de la deforilación de E2P y del intercambio ATP-ADP. La preparación a utilizar será la Na+, K+- ATPasa purificada; la ubicación topográfica de sitios de interacción se efectuará utilizando la enzima incorporada en liposomas.

II - A ocorrência das células anexas dos estômatos na família rubiaceae

No trabalho que publiquei sobre a estrutura dos estômatos em relação às células anexas, na revista "O Solo" (2), ficou comprovado que na ordem Rubiales a família Rubiaceae é a íinica a apresentar a referida estrutura, o que me levou a sugerir a possibilidade de considerá-la como um caráter anatômico dos gêneros ou das espécies da família, dependendo da sua freqüência nos mencionados grupos. Em vista disso, resolvi estudar o maior número de gêneros e espécies de Rubiaceae, em relação à estrutura estomatar, começando pelo gênero Coffea, dada a sua grande importância econômica. Analisei 28 indivíduos, atraz relacionados e verifiquei, em todos, a constância das células anexas, de configuração bastante homogênea, detalhe este que poderá servir de base a distinções entre os grupos sistemáticos estudados. No próximo artigo tratarei de outros gêneros de Rubiaceae.

Destacadas de soja (Glycine max (L.) merril absorção de cálcio e fósforo por raízes var. IAC-2)

A absorção do cálcio e do fósforo por raízes destacadas da soja var. IAC-2 foi estudada com ajuda de traçadores. Foram verificados os efeitos da concentração iônica externa do tempo, do pH, da temperatura, da aeração e de venenos respiratórios. Os dados sugerem que a absorção do cálcio tenha se dado passivamente, sendo ativa a do fósforo. A absorção cresceu com o pH e a temperatura. Os valores das constantes de Michaelis encontrados concordam com os da literatura.

Estudos sobre a nutrição mineral do sorgo granífero: VI. absorção de fosfato por raizes destacadas de plantas de três variedades comerciais

Foi estudada a absorção de fosfato marcado com 32P por raizes destacadas de três variedades de sorgo granífero. A influência do tempo, concentração iônica externa, pH, aeração, venenos respiratórios e desacopladores de fosforilação oxidativa foi considerada; o estudo da cinéstica da absorção mostrou diferenças entre as variedades nos parâmetros michaelianos.

Estudos sobre a nutrição mineral do arroz: XV. absorção radicular e foliar do radiofosforo pelas variedades IAC-47 e IAC-435

Foram estudados os efeitos do tempo e da concentração iônica externa na absorção do radiofósforo por raízes destacadas e por plantas inteiras de arroz das variedades IAC-47 (sequeiro) e IAC-435 (irrigado). No intervalo de 30 a 180 min. houve linearidade na absorção. O valor de km para as duas variedades foi o mesmo sendo, porém, menor quando se empregaram raízes destacadas. Não se encontrou diferença significativa na absorção foliar do fosfato monoamônico ou diamônico em ausência ou em presença de uréia.

Nutrição mineral do mamoeiro (Carica papaya L): VI - Influência da calagem e de níveis de calcário na cova, sobre a concentração de nutrientes nas folhas e o desenvolvimento inicial da planta

Com o objetivo de estudar o efeito da calagem e de diferentes quantidades de calcário na cova de plantio sobre o desenvolvimento inicial do mamoeiro e a concentração de nutrientes nas folhas, desenvolveu-se o presente trabalho na Estação Experimental "Presidente Médici", município de Botucatu, SP. Dentre os resultados obtidos constatou-se que: (a) A calagem com calcário dolomítico favoreceu o desenvolvimento inicial do mamoeiro; (b) A adição de calcário dolomítico na cova de plantio não teve nenhum efeito sobre o desenvolvimento inicial do mamoeiro; (c) A calagem realizada durante o preparo do solo para o plantio teve maior influência nas variações das concentrações dos nutrientes nas folhas do mamoeiro do que a adição de calcário na cova por ocasião da adubação fundamental; (d) Na competição iônica dos nutrientes catiónicos Ca e Mg, o Mg foi mais efetivo.

Seleção preliminar de parâmetros físicos mais adequados para estudar o efeito da compactação de amostras de solo sobre a produção de matéria seca vegetal de feijoeiro (Phaseolue vulgaris L.)

Amostras dos horizontres A e B2 de um Oxisol (LR) e de um Alfisol (PVp) submetidas à compactação, cuja intensidade foi determinada através da medida da resistência à penetração de penotrógrafo de cone de 0-8, 8-17,6 kg/cm²,foram cultivadas com feijoeiro cultivar Rio Pardo 836 durante 67 dias, em vasos com 3,8 litros de terra, em casa de vegetação, com a unidade na faixa correspondente às tensões entre 100 a 300 m bares . Foi verificado que a produção de matéria seca vegetal parece correlacionar-se melhor com a porcentagem de poros de aeração efetiva, daí parecer ser esta propriedade o melhor indicador para a produção de matéria seca para diferentes solos, com diferentes níveis de compactação. Os parâmetros físicos densidade do solo, condutividade hidráulica saturada e resistência mecânica ã penetração de pene trômetro parecem não serem bons indicadores gerais.

Qualidade fisiológica e comportamento de sementes de soja (Glycine max (L.) Merrill) no armazenamento e no campo

A presente pesquisa, conduzida entre 1931 e 1935, no Departamento de Agricultura e Horticultura da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz"/ USP, constou de colheita, em diferentes épocas, de campos de sementes dos cultivares IAC-Foscarin 31 (precoce) e IAC-8 (semi-tardio). Os materiais coletados foram, em seguida, armazenados em câmara seca, câmara fria e ambiente normal; periodicamente , com intervalos bimestrais, conduziram-se testes de germinação, envelhecimento acelerado, condutividade elétrica e emergência das plântulas, além de ensaios de campo instalados em época normal de semeadura para a cultura da soja. Observou-se que os testes realizados em laboratorio, com destaque para o de condutividade elétrica, mostraram-se eficientes para diferenciar níveis de qualidade fisiológica e estimar o potencial de emergencia das plântulas; sementes do cultivar precoce apresentaram qualidade fisiológica inferior às do semi-tardio, fato atribuido às condições climáticas adversas predominantes durante o final do ciclo das plantas. A umidade relativa do ambiente e a qualidade fisiológica inicial constituiram-se em fatores preponderantes no potencial de conservação das sementes.

Qualidade fisiológica e comportamento de sementes de soja (Glycine max (L.) Merrill) no armazenamento e no campo

A presente pesquisa, conduzida, entre 1981 e 1985 no Departamento de Agricultura e Horticultura da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - USP, constou de colheita, em diferentes épocas, de campos de sementes dos cultivares IAC-Foscarin 31 (precoce) e IAC-8 (semi-tardio). Os materiais coletados foram, em seguida, armazenados em câmara seca, câmara fria e ambiente normal; periodicamente, com intervalos bimestrais, conduziram-se testes de germinação, envelhecimento acelerado, conduti-vidade elétrica e emergência das plântuIas, além de ensaios de campo instalados em época normal de semeadura para a cultura da soja. Observou-se que os testes realizados em laboratório, com destaque para o de condutividade elétrica, mostraram-se eficientes para diferenciar níveis de qualidade fisiológica e estimar o potencial de emergência das plântulas; sementes do cultivar precoce apresentaram qualidade fisiológica inferior às do semi-tardio, fato atribuído às condições climáticas adversas predominantes durante o final do ciclo das plantas. A umidade relativa do ambiente e a qualidade fisiológica inicial constituiram-se em fatores preponderantes no potencial de conservação das sementes.

Efeito de algumas características dos solos sobre a disponibilidade do P nativo e a solubilização da apatita de Araxá

Vasos contendo amostras de 17 solos do Estado de São Paulo receberam superfosfato triplo como tratamento comparativo e apatita de araxá, nas doses correspondentes a 0 e 400 kg de P2O2 total/ha. Um mês apôs, semeou-se arroz nos mesmos, sendo a parte aérea das plantas colhidas no início da formação da panícula. A produção de matéria seca, usa da como índice biológico, mostrou que os teores de P disponível dos solos, determinados pelos métodos do H2SO4 e da resina de troca iônica evidencia bem a capacidade de suprimento do elemento nas amostras estudadas. Por outro lado, não foi possível identificar as características dos solos que são responsáveis pela solubilização da apatita de araxá, porém o pH e o teor de de P nativo do solo parecem esclarecer alguns aspectos do processo.

Correlações entre as concentrações de nutrientes, alumínio e sódio nas folhas de "Coast Cross nº 1" e a análise física e química de um Latossolo vermelho amarelo II: Concentração de nitrogênio e fósforo

Foi realizado um levantamento em 41 pontos de um Latossolo Vermelho Amarelo, com amostragem de solo e folhas da forrageira "Coast Cross Nº 1", objetivando o estudo de correlações entre as concentrações de nutrientes, alumínio e sódio nas folhas e as análises químicas do solo. As folhas foram secas e analisadas para N, P. As amostras de solo foram secas e analisadas pelos seguintes métodos: índices pH (água e CaCl2 0,01 M), matéria orgânica (digestão úmida) , P, K, B, Cu, Fe, Mn, Zn e Na pelo extrator de Mehlich. P através de resina iônica. Ca, Mg e Al pelo KC1 1 N. As frações granulométricas foram dispersas por NaOH 0,1 Ne separadas pelo método da pipeta. Foram observadas correlações entre as concentrações de elementos nas folhas e as determinações no solo. Nitrogênio nas folhas correlacionou-se negativamente com fósforo do solo e positivamente com manganês e enxofre. Fósforo nas folhas correlacionou-se negativamente com cálcio do solo.

Distribuição de peixes na microbacia do Ribeirão Grande, Serra da Mantiqueira Oriental, São Paulo, Brasil

Foram amostrados oito pontos de coleta no sistema do Ribeirão Grande (22º47'08"S, 45º28'17"W), de julho de 2001 a abril de 2002. Os peixes foram amostrados quatro vezes em cada ponto, no inverno (julho de 2001), na primavera (outubro de 2001), no verão (fevereiro de 2002) e no outono (abril de 2002). Em cada ponto obteve-se a condutividade, pH, temperatura da água e oxigênio dissolvido, a elevação foi obtida em metros utilizando-se de um receptor GPS. A dimensão da distribuição espacial foi a principal fonte de variabilidade na distribuição de peixes no sistema do Ribeirão Grande. Foi capturado um total de 37 espécies e as dez espécies mais abundantes correspondem a quase 90% do total capturado. Pareiorhina rudolphi foi capturada principalmente na encosta; Characidium lauroi, Trichomycterus itatiayae, Neoplecostomus microps, Astyanax scabripinnis, Taunaya bifasciata e Harttia carvalhoi foram capturadas no pediplano; Characidium alipioi, Imparfinis minutus e Loricariichthys sp. foram capturadas na planície do vale. Os pontos amostrais P6 e P7, localizados na transição entre tributários e o canal principal, foram considerados um ecótono, onde a diversidade de espécies foi mais alta.

Biologia reprodutiva de Pachyurus bonariensis (Perciformes, Sciaenidae) na fase pré-represamento do arroio Taquarembó, Sul do Brasil

Este trabalho descreve aspectos da biologia reprodutiva de Pachyurus bonariensis (Steindachner, 1879) através da análise de 278 exemplares coletados de julho de 2006 a julho de 2007. O período reprodutivo estimado estendeu-se de outubro de 2006 a fevereiro de 2007 e mostrou uma correlação positiva com o fotoperíodo e a condutividade da água. O desenvolvimento oocitário foi sincrônico em mais de dois grupos, caracterizando uma desova do tipo parcelada. A fecundidade média absoluta foi de 39.313 oócitos e a fecundidade relativa foi de 0,43 oócitos por miligrama de peso total. O comprimento do primeiro indivíduo maduro foi estabelecido em 112,6 mm para as fêmeas e em 110,7 mm para os machos e a proporção sexual da população como um todo não diferiu significativamente de 1:1.