Temperature-dependent elasticity of microtubules

Central to the biological function of microtubules is their ability to modify their length which occurs by addition and removal of subunits at the ends of the polymer, both in vivo and in vitro. This dynamic behavior is strongly influenced by temperature. Here, we show that the lateral interaction between tubulin subunits forming microtubule is strongly temperature dependent. Microtubules deposited on prefabricated substrates were deformed in an atomic force microscope during imaging, in two different experimental geometries. Microtubules were modeled as anisotropic, with the Young's modulus corresponding to the resistance of protofilaments to stretching and the shear modulus describing the weak interaction between the protofilaments. Measurements involving radial compression of microtubules deposited on flat mica confirm that microtubule elasticity depends on the temperature. Bending measurements performed on microtubules deposited on lithographically fabricated substrates show that this temperature dependence is due to changing shear modulus, implying that the lateral interaction between the protofilaments is strongly determined by the temperature. These measurements are in good agreement with previously reported measurements of the disassembly rate of microtubules, demonstrating that the mechanical and dynamic properties of microtubules are closely related.

Vasopressin-dependent coupling between sodium transport and water flow in a mouse cortical collecting duct cell line.

Water balance is achieved through the ability of the kidney to control water reabsorption in the connecting tubule and the collecting duct. In a mouse cortical collecting duct cell line (mCCD(c11)), physiological concentrations of arginine vasopressin increased both electrogenic, amiloride-sensitive, epithelial sodium channel (ENaC)-mediated sodium transport measured by the short-circuit current (Isc) method and water flow (Jv apical to basal) measured by gravimetry with similar activation coefficient K(1/2) (6 and 12 pM, respectively). Jv increased linearly according to the osmotic gradient across the monolayer. A small but highly significant Jv was also measured under isoosmotic conditions. To test the coupling between sodium reabsorption and water flow, mCCD(c11) cells were treated for 24 h under isoosmotic condition with either diluent, amiloride, vasopressin or vasopressin and amiloride. Isc, Jv, and net chemical sodium fluxes were measured across the same monolayers. Around 30% of baseline and 50% of vasopressin-induced water flow is coupled to an amiloride-sensitive, ENaC-mediated, electrogenic sodium transport, whereas the remaining flow is coupled to an amiloride-insensitive, nonelectrogenic sodium transport mediated by an unknown electroneutral transporter. The mCCD(c11) cell line is a first example of a mammalian tight epithelium allowing quantitative study of the coupling between sodium and water transport. Our data are consistent with the 'near isoosmotic' fluid transport model.

Generation of reconstituted human plasma-derived secretory-like IgA and IgM and their protective effect on intestinal epithelium

Les muqueuses sont les membranes tapissant les cavités du corps, tel que le tube digestif, et sont en contact direct avec l'environnement extérieur. Ces surfaces subissent de nombreuses agressions pouvant être provoquées par des agents pathogènes (bactéries, toxines ou virus). Cela étant, les muqueuses sont munies de divers mécanismes de protection dont notamment deux protéines-clés permettant de neutraliser les agents pathogènes : les anticorps ou immunoglobulines sécrétoires A (SIgA) et M (SIgM). Ces anticorps sont, d'une part, fabriqués au niveau de la muqueuse sous forme d'IgA et IgM. Lorsqu'ils sont sécrétés dans l'intestin, ils se lient à une protéine appelée pièce sécrétoire et deviennent ainsi SIgA et SïgM. La présence de la pièce sécrétoire est essentielle pour que les anticorps puissent fonctionner au niveau de la muqueuse. D'autre part, ces anticorps sont également fabriqués dans d'autres parties du corps en général et se retrouvent dans le sang sous forme d'IgA et IgM Chez l'homme, des thérapies basées sur l'injection d'anticorps donnent de bons résultats depuis de nombreuses années notamment dans le traitement des infections. Bien qu'un certain nombre d'études ont montré le rôle protecteur des anticorps de type IgA et IgM, ceux-ci ne sont que rarement utilisés dans les thérapies actuelles. La principale raison de cette faible utilisation réside dans la production ou la purification des IgA/IgM ou SIgA/SIgM (la forme active au niveau des muqueuses) qui est difficile à réaliser à large échelle. Ainsi, le but de la thèse était (1) d'étudier la possibilité d'employer des IgA et des IgM provenant du sang humain pour générer des SIgA et SIgM et (2) de voir si ces anticorps reconstitués pouvaient neutraliser certains agents pathogènes au niveau des muqueuses. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et des IgM issues du sang a été effectuée. Nous avons observé que ces anticorps avaient des caractéristiques similaires aux anticorps naturellement présents au niveau des muqueuses. De plus, nous avons confirmé que ces anticorps pouvaient être associés à une pièce sécrétoire produite en laboratoire pour ainsi donner des SIgA et SIgM reconstituées. Ensuite, la fonctionnalité des anticorps reconstitués a été testée grâce à un modèle de couche unique de cellules intestinales différenciées (monocouches) en laboratoire imitant la paroi de l'intestin. Ces monocouches ont été infectées par une bactérie pathogène, Shigella flexneri, responsable de la shigellose, une maladie qui provoque des diarrhées sanglantes chez l'homme. L'infection des monocouches par les bactéries seules ou combinées aux SIgA et SIgM reconstituées a été analysée. Nous avons observé que les dommages des cellules étaient moins importants lorsque les SIgA étaient présentes. Il apparaît que les SIgA neutralisent les bactéries en se fixant dessus, ce qui provoque leur agrégation, et diminuent l'inflammation des cellules. La protection s'est montrée encore plus efficace avec les SIgM. De plus, nous avons vu que les SIgA et SIgM pouvaient diminuer la sécrétion de facteurs nocifs produits par les bactéries. Utilisant le même modèle des monocouches, la fonctionnalité des IgA issues du sang humain a aussi été testée contre une toxine sécrétée par une bactérie appelée Clostridium diffìcile. Cette bactérie peut être présente naturellement dans l'intestin de personnes saines, cependant elle peut devenir pathogène dans certaines conditions et être à l'origine de diarrhées et d'inflammations de l'intestin via la sécrétion de toxines. Des préparations d'anticorps contenant une certaine proportion de SIgA reconstituées ont amené à une diminution des dommages et de l'inflammation des monocouches causés par la toxine. L'ensemble de ces résultats prometteurs, montrant que des SIgA et SIgM reconstituées peuvent protéger la paroi de l'intestin des infections bactériennes, nous conduisent à approfondir la recherche sur ces anticorps dans des modèles animaux. L'aboutissement de ce type de recherche permettrait de tester, par la suite, l'efficacité sur l'homme de traitements des infections des muqueuses par injection d'anticorps de type SIgA et SIgM reconstituées. Les muqueuses, telle que la muqueuse gastrointestinale, sont des surfaces constamment exposées à l'environnement et leur protection est garantie par une combinaison de barrières mécaniques, physicochimiques et immunologiques. Parmi les divers mécanismes de protection immunologiques, la réponse humorale spécifique joue un rôle prépondérant et est assurée par les immunoglobulines sécrétoires de type A (SIgA) et M (SIgM). Les thérapies basées sur l'administration d'IgG apportent d'importants bénéfices dans le domaine de la santé. Bien que des études sur les animaux aient montré que l'administration par voie muqueuse d'IgA polymérique (plgA) ou SIgA pouvaient protéger des infections, des IgA/SIgA n'ont été utilisées qu'occasionnellement dans les thérapies. De plus, des études précliniques et cliniques ont démontré que l'administration par voie systémique de préparations enrichies en IgM pouvait aussi protéger des infections. Cependant, l'administration par voie muqueuse d'IgM/SIgM purifiées n'a pas été examinée jusqu'à présent. La principale raison est que la purification ou là production des IgA/SIgA et IgM/SIgM est difficile à réaliser à large échelle. Le but de ce travail de thèse était d'examiner la possibilité d'associer des IgA et IgM polyclonals purifiées à partir du plasma humain avec une pièce sécrétoire recombinante humaine afin de générer des SIgA et SIgM reconstituées fonctionnelles. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et IgM issues du plasma humain a été effectuée par buvardage de western et Chromatographie. Ces molécules avaient des caractéristiques biochimiques similaires à celles des immunoglobulines issues de la muqueuse. L'association entre plgA ou IgM issues du plasma humain et la pièce sécrétoire recombinante humaine a été confirmée, ainsi que la stoechiométrie 1:1 de l'association. Comme dans les conditions physiologiques, cette association permettait de retarder la dégradation des SIgA et SIgM reconstituées exposées à des protéases intestinales. Ensuite, la fonctionnalité et le mode d'action des IgA et IgM issues du plasma humain, ainsi que des SIgA et SIgM reconstituées, ont été explorés grâce à un modèle in vitro de monocouches de cellules intestinales épithéliales polarisées de type Caco-2, qui imite l'épithélium intestinal. Les monocouches ont été infectées par un pathogène entérique, Shigella flexneri, seul ou combiné aux immunoglobulines issues du plasma humain ou aux immunoglobulines sécrétoires reconstituées. Bien que les dommages des monocouches aient été retardés par les plgA et SIgA reconstituées, les IgM et SIgM reconstituées se sont montrées supérieures dans le maintien de l'intégrité des cellules. Une agrégation bactérienne et une diminution de l'inflammation des monocouches ont été observées avec les plgA et SIgA reconstituées. Ces effets étaient augmentés avec les IgM et SIgM reconstituées. De plus, il s'est révélé que les deux types d'immunoglobulines de type sécrétoire reconstituées agissaient directement sur la virulence des bactéries en réduisant leur sécrétion de facteurs de virulence. La fonctionnalité des IgA issues du plasma humain a aussi été testée contre la toxine A de Clostridium difficile grâce au même modèle de monocouches de cellules épithéliales. Nous avons démontré que des préparations enrichies en IgA provenant du plasma humain pouvaient diminuer les dommages et l'inflammation des monocouches induits par la toxine. L'ensemble de ces résultats démontrent que des IgA et IgM de type sécrétoire peuvent être générées à partir d'IgA et IgM issues du plasma humain en les associant à la pièce sécrétoire et que ces molécules protègent l'épithélium intestinal contre des bactéries pathogènes. Ces molécules pourraient dès lors être testées dans des modèles in vivo. Le but final serait de les utiliser chez l'homme à des fins d'immunisation passive dans le traitement de pathologies associées à la muqueuse telles que les infections. - Mucosal surfaces, such as gastrointestinal mucosa, are constantly exposed to the external environment and their protection is ensured by a combination of mechanical, physicochemical and immunological barriers. Among the various immunological defense mechanisms, specific humoral mucosal response plays a crucial role and is mediated by secretory immunoglobulins A (SIgA) and M (SIgM). Immunoglobulin therapy based on the administration of IgG molecules leads important health benefits. Even though animal studies have shown that mucosal application of polymeric IgA (plgA) or SIgA provided protection against infections, IgA/SIgA have been only used occasionally for therapeutic application. Moreover, preclinical and clinical studies have demonstrated that systemic administration of IgM-enriched preparations could also afford protection against infections. Nevertheless, mucosal application of purified IgM/SIgM has not been examined. The main reason is that the purification or production of IgA/SIgA and IgM/SIgM at large scale is difficult to achieve. The aim of this PhD project was to examine the possibility to associate polyclonal human plasma-derived IgA and IgM with recombinant human secretory component (SC) to generate functional secretoiy-like IgA and IgM. First, biochemical analysis of human plasma IgA and IgM was performed by western blotting and chromatography. These molecules exhibited the same biochemical features as mucosa-derived antibodies (Abs). The association between human plasma plgA or IgM and recombinant human SC was confirmed, as well as the 1:1 stoichiometry of association. Similarly to physiological conditions, this association delayed the degradation of secretory-like IgA or IgM by intestinal proteases. Secondly, the function activity and the mode of action of human plasma IgA and IgM, as well as secretory-like IgA and IgM were explored using an in vitro model of polarized intestinal epithelial Caco-2 cell monolayers mimicking intestinal epithelium. Cell monolayers were infected with an enteropathogen, Shigella flexneri, alone or in combination to plasma Abs or secretory-like Abs. Even though plasma plgA and secretoiy-like IgA resulted in a delay of bacteria-induced damages of cell monolayers, plasma IgM and secretory-like IgM were shown to be superior in maintenance of cell integrity. Polymeric IgA and secretory-like IgA induced bacterial aggregation and decreased cell monolayer inflammation, effects further amplified with IgM and secretory-like IgM. In addition, both secretory-like Abs directly impacted on bacterial virulence leading to a reduction in secretion of virulence factors by bacteria. The functionality of human plasma IgA was also tested against Clostridium difficile toxin A using Caco-2 cell monolayers. Human plasma IgA- enriched preparations led to a diminution of cell monolayer damages and a decrease of cellular inflammation induced by the toxin. The sum of these results demonstrates that secretory-like IgA and IgM can be generated from purified human plasma IgA and IgM associated to SC and that these molecules are functional to protect intestinal epithelium from bacterial infections. These molecules could be now tested using in vivo models. The final goal would be to use them by passive immunization in the treatment of mucosa-associated pathologies like infections in humans.

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.

Evaluation of the interactions between multiwalled carbon nanotubes and caco-2 cells

The aim of this study was to determine whether multiwalled carbon nanotubes (MWNCT) are taken up by and are toxic to human intestinal enterocytes using the Caco-2 cell model. Caco-2 cells were exposed to 50 ?g/ml MWCNT (oxidized or pristine) for 24 h, and experiments were repeated in the presence of 2.5 mg/L natural organic matter. Cells displayed many of the properties that characterize enterocytes, such as apical microvilli, basolateral basement membrane, and glycogen. The cell monolayers also displayed tight junctions and electrical resistance. Exposure to pristine and oxidized MWCNT, with or without natural organic matter, did not markedly affect viability, which was assessed by measuring activity of released lactate dehydrogenase (LDH) and staining with propidium iodide. Ultrastructural analysis revealed some damage to microvilli colocalized with the MWCNT; however, neither type of MWCNT was taken up by Caco-2 cells. In contrast, pristine and oxidized MWCNT were taken up by the macrophage RAW 264.7 line. Our study suggests that intestinal enterocytes cells do not take up MWCNT. [Authors]

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.

Transepithelial transport of HIV-1 by M cells is receptor-mediated.

Human colon carcinoma Caco-2 cell monolayers undergo conversion into cells that share morphological and functional features of M cells when allowed to interact with B lymphocytes. A lymphotropic (X4) HIV-1 strain crosses M cell monolayers and infects underlying CD4(+) target cells. Transport requires both lactosyl cerebroside and CXCR4 receptors, which are expressed on the apical surface of Caco-2 and M cells. Antibodies specific for each receptor block transport. In contrast, a monotropic (R5) HIV-1 strain is unable to cross M cell monolayers and infect underlying monocytes, despite efficient transport of latex beads. Caco-2 and M cells do not express CCR5, but transfection of these cells with CCR5 cDNA restores transport of R5 virus, which demonstrates that HIV-1 transport across M cells is receptor-mediated. The follicle-associated epithelium covering human gut lymphoid follicles expresses CCR5, but not CXCR4, and lactosyl cerebroside, suggesting that HIV-1 infection may occur through M cells and enterocytes at these sites.

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.

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.

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.