Study of the Cd complexation mechanism by glutathione in Rhizobium leguminosarum

A associação simbiótica de plantas leguminosas com bactérias do género Rhizobium é o maior e mais eficiente contribuinte de azoto fixado biologicamente (Somasegaran e Hoben, 1994; Zahran, 1999). No entanto, o constante aumento da poluição em solos agrícolas, nomeadamente a contaminação por metais devido à aplicação de fertilizantes e de lamas, está a tornar-se um problema ambiental cada vez mais preocupante (Alloway, 1995a; Giller et al., 1998; Permina et al., 2006; Thorsen et al., 2009; Wani et al., 2008), influenciando de forma negativa a persistência destas bactérias nos solos agrícolas, assim como a sua eficácia de nodulação (Broos et al., 2005; Wani et al., 2008;. Zhengwei et al., 2005). Desta forma, o estudo dos mecanismos de tolerância de Rhizobium a metais tornou-se uma área de investigação de elevada importância. Com o trabalho apresentado nesta tese pretendeu-se perceber melhor a tolerância Rhizobium leguminosarum ao cádmio (Cd), dando particular atenção a um mecanismo de tolerância previamente descrito em R. leguminosarum (Lima et al., 2006): a complexação intracelular de Cd pelo tripéptido glutationa (GSH). Assim, o principal objectivo deste trabalho foi perceber melhor qual a importância deste mecanismo nos níveis de tolerância de rizóbio ao Cd. Como já tinha sido descrito em trabalhos anteriores (Figueira et al., 2005; Lima et al., 2006), foi possível verificar que a estirpe mais tolerante ao metal apresenta níveis mais elevados de Cd e GSH intracelulares. Demonstrou-se ainda que a tolerância ao Cd está dependente da maior eficiência no mecanismo de complexação observada na estirpe tolerante, logo durante as primeiras 12 h de crescimento. Gomes et al. (2002) verificou que a acumulação de complexos GSH-Cd no citoplasma inibe a entrada de metal na célula. Como neste trabalho se observou um aumento nos níveis de Cd intracelular na estirpe tolerante ao longo do tempo, surgiu a hipótese dos complexos serem excretados para o espaço periplasmático. Os elevados níveis de GSH e de Cd determinados no espaço periplasmático corroboraram esta hipótese. Neste trabalho demonstrou-se ainda que a eficácia do mecanismo de complexação, depende da actividade enzimática de uma isoforma específica de GST, que apresentou um elevado acréscimo de actividade na presença do metal. Desta forma, os resultados desta tese indicam que, a maior tolerância de R. leguminosarum ao Cd, depende da capacidade das estirpes para induzir a síntese de GSH na presença de Cd e, simultaneamente aumentar a actividade enzimática da GST específica, optimizando assim o mecanismo de complexação de Cd intracelular.

Development of non-viral vectors for gene therapy for pathologies of the retina

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2015

Novos receptores moleculares baseados em calix[4]arenos: aplicação à química sensorial

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

Calixarenos metálicos catalisadores de reacções orgânicas industriais sustentáveis

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

Desenvolvimento de Têxteis com Capacidade de Libertação de Agentes Funcionais

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental

Utilização da Nanotecnologia para o desenvolvimento sustentável na indústria agro-alimentar

O crescimento populacional esperado para os próximos anos conduzirá à necessidade de aumentar a produção agrícola de modo a satisfazer o aumento da procura. Nos últimos anos tem-se assistido a uma evolução tecnológica nos sistemas de produção que tem permitido aumentar a produtividade agrícola, por vezes à custa de elevados consumos de energia e com práticas nem sempre ambientalmente corretas. Os desafios que se colocam atualmente são no sentido de melhorar a conservação de recursos escassos, como o solo e a água, de aumentar a eficiência de uso de fatores de produção, de encontrar novas culturas, do desenvolvimento da biotecnologia, da diminuição dos consumos energéticos e de melhorar ainda mais as tecnologias associadas à produção. De maneira a responder aos desafios emergentes da procura por alimentos, da escassez de terrenos agrícolas aráveis bem como da existência de pragas de insetos e de ervas daninhas, os pesticidas tem vindo a ser usados com maior frequência, tendo-se assistido a uma contaminação dos solos e águas subterrâneas, causando deste modo um risco para a saúde dos seres vivos. Neste sentido, vários fabricantes de pesticidas estão a desenvolver novas formulações contendo pesticidas encapsulados em nanopartículas como modo de aumentar a sua solubilidade em água, biodisponibilidade, volatilidade, estabilidade e eficácia. tendo por objetivo um desenvolvimento sustentável. Neste trabalho, procedeu-se ao estudo do encapsulamento do herbicida Oxadiargil (5-terc-butil-3-[2,4-dicloro-5-(2-propiniloxi)fenil]-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-ona) com a 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD). O estudo da formação do complexo de inclusão Oxadiargil - HP-β-CD foi realizado em diferentes meios, água desionizada, tampão acetato pH = 3,46 e pH = 5,34 e tampão fosfato pH = 7,45, com o objetivo de determinar e comparar a sua constante de estabilidade. Verificou-se, em qualquer dos casos, a ocorrência de uma relação linear entre o aumento da solubilidade do Oxadiargil e o aumento da concentração de HP-β-CD, com um declive inferior a um, o que indicia a formação de um complexo na proporção estequiométrica de 1:1. Os resultados obtidos permitiram concluir que o processo de complexação Oxadiargil - HP-β-CD não é muito influenciado pela constituição e pelo pH do meio. De facto, as constantes de estabilidade obtidas para a água desionizada e soluções-tampão pH = 3,46, pH = 5,34 e pH = 7,45 foram de 919 ± 25, 685 ± 13, 623 ± 17 e 753 ± 9, respetivamente. A solubilidade do complexo obtido nos estudos realizados, em diferentes meios, é cerca de 23 a 32 vezes superior à observada para o Oxadiargil livre. De forma a caracterizar o complexo Oxadiargil - HP-β-CD procedeu-se à sua síntese utilizando o método de “kneading”. O composto obtido foi caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) tendo-se confirmado a formação de um complexo de inclusão na proporção estequiométrica de 1:1. O complexo obtido é mais solúvel e porventura mais estável quimicamente. O encapsulamento permite uma redução da aplicação dos pesticidas diminuindo assim os custos e o impacto negativo no ambiente. Com a nanotecnologia é possível a libertação controlada dos pesticidas, aumentando a sua eficácia e fornecendo os meios necessários para um desenvolvimento sustentável.

Avaliação de Segurança de um Edifício Antigo na Baixa do Porto

Com o presente trabalho pretende-se avaliar a segurança de um elemento estrutural de um edifício antigo (tradicional) da baixa da Porto edificado nos finais do última quartel do século XVIII. Após uma pequena introdução onde será exposta a estrutura do trabalho, capítulo a capítulo, será feita uma explanação histórica sobre o meio urbano onde o edifício está construído, os métodos construtivos adotados desde 1755 até aos nossos dias, passando pelo historial do próprio edificado. Passar-se-á de seguida à análise do edifício, apresentando evidências do que eventualmente terá sido construído de base até aos dias de hoje. Será feita uma apresentação dos elementos construtivos que compõe actualmente o edificio, apresentando evidências do estado de cada um, ou seja, será feita um levantamento das patologias evidentes e visíveis a olho nu, recorrendo a métodos expeditos de análise. Também será feito um levantamento dimensional da volumetria , planimétria do edifício e da compartimentação, registando as dimensões dos elementos estruturais e arquitectónicos relevantes para a realização dos respectivos projectos. Posteriormente passar-se-á para uma exposição dos diversos tipos de ensaios, começando pela apresentação dos métodos disponíveis atualmente para a caracterização física e mecânica dos materiais, seguida da realização dos ensaios, recolha de dados no edificado e proposta de definição dos materiais. Após a recolha de todos estes elementos, estão reunidas as condições para se passar a uma análise estrutural, onde para estes objectivos, serão aplicados os mais avançados programas de cálculo estrutural existentes na actualidade, suportados em metodologias que analisam não só o elemento mas também a sua interação com os que lhe servem de fronteira acabando-se num todo que é o edifício. Pretende-se com este estudo estrutural avaliar a segurança de uma parte significativa e representativa do edifico baseado na regulamentação em vigor. A parte a analisar representa o pavimento aplicado na construção. Finalizar-se-á com a apresentação das conclusões, propondo eventuais ações futuras.

Estudi històric i patològic del Mas Vell: rehabilitació del Mas Vell i transformació en centre d’esports d’aventura

L’objectiu que es va marcar abans de començar el projecte, era el de realitzar la rehabilitació del Mas Vell convertint-lo en un centre d’esports d’aventura. Per fer això creiem convenient que abans calia realitzar un estudi de les principals patologies que l’afectaven i de pas, datar la seva construcció i estudiar l’evolució i modificacions que ha patit al llarg dels anys. Per realitzar l’estudi patològic es crearien unes fitxes, localitzant, descrivint, explicant la causa de cada patologia en concret i donant la solució més adequada per reparar cada una d’elles. La rehabilitació del mas es faria pensant amb l’ús immediat que se li donarà, que serà un centre d’esports d’aventura. Les premisses que volíem seguir eren: no augmentar la volumetria que la masia tenia en el moment del seu abandonament, conservar l’aspecte rústic de l’edifici, tant en les parts que es conserven com en les que reconstruïm. Es pensava mantenir l’estructura de fusta de coberta i forjat que es trobés en bon estat. A la zona que estava en ruïnes es pensava construir les parets aterrades amb els mateixos materials originaris

Levantamento e identificação de manifestações patológicas em prédio histórico : um estudo de caso

Este trabalho apresenta o levantamento e identificação das manifestações patológicas no prédio histórico cons1ruído em 1878, conhecido como "Casa Eliseu Antunes Maciel", e situado no centro histórico da cidade de Pelotas, na zona sul do estado do Rio Grande do Sul-BR. O objetivo foi de realizar o levantamento da situação geral da edificação, identificando as manifestações patológicas no seu exterior e interior, bem como identificar através de uma prospecção preliminar, as origens destas manifestações patológicas, visando um estudo posterior mais aprofundado para suas correções e restauro do prédio. Para desenvolver a pesquisa, adotou-se o método do levantamento global da real situação do prédio. As técnicas empregadas no trabalho basearam-se em documentação indireta, que envolve a pesquisa bibliográfica e contato com sucessores da familia Maciel; e documentação direta, abrangendo graficação das plantas de arquitetura, levantamento de imagens fotográficas, levantamento da situação geral da edificação por observação local, identificação das manifestações patológicas e identificação preliminar das origens destas manifestações patológicas Os resultados evidenciaram que: a) a edificação de 124 anos de idade encontra-se com a volumetria externa em bom estado, ou seja, todas as partes da construção encontram-se mantidas e sem descaracterização do tipo arquitetônico original; b) as manifestações patológicas de umidade estão presentes na quase totalidade dos locais externos da edificação; c) a grande maioria dos locais externos e dos compartimentos internos da edificação apresenta manifestações patológicas originadas por falta de manutenção; d) a quase totalidade dos diferentes locais nos compartimentos internos da edificação apresenta algum tipo de manifestação patológica; e) um levantamento deste tipo, englobando visualização de imagens, observação visual, identificação das manifestações patológicas e identificação preliminar das origens destas manifestações patológicas, permite uma percepção geral de qualquer edificação histórica; f) a edificação necessita urgentemente de restauração, para que não ocorram perdas consideráveis no patrimônio histórico e arquitetônico da cidade.

Determinação das espécies de cromo nas cinzas da incineração de couro wet-blue em reatores de leito fixo e leito fluidizado

Este trabalho tem como objetivo a determinação quantitativa da concentração de cromo (III, VI e total) nas cinzas de serragem de couro wet-blue, incineradas em reatores de leito fixo nas temperaturas de 450, 550 e 650 C e reator de leito fluidizado nas temperaturas de 730, 780, 830 e 850 C, verificando se estes resultados estão dentro dos limites permitidos pelas normas ambientais brasileiras e, consequentemente, se em relação à concentração de cromo, os processos de incineração utilizados são uma maneira adequada de promover a eliminação ambientalmente aceitável da serragem de couro wet-blue. Realizou-se, neste trabalho, o estudo dos procedimentos para digestão da amostra, dos métodos analíticos quantitativos para a determinação da concentração de cromo que constatou-se depender da valência a ser analisada. As determinações de cromo total e cromo hexavalente contido nas cinzas foram realizadas após digestão ácida e digestão alcalina da amostra, respectivamente. Após o processo de digestão o cromo total (na forma de Cr (VI)) e o cromo hexavalente foram determinados por dois métodos espectrofotométricos na forma de Cr (VI) em meio ácido com difenilcarbazida (DPC) e após redução na forma de Cr (III), complexado com EDTA. O cromo total também foi determinado por volumetria empregando o método titulométrico. Este método não foi empregado na determinação de cromo hexavalente devido aos baixos teores deste nas cinzas. O teor de Cr (III) foi obtido pela diferença entre o cromo total e cromo hexavalente Procedendo-se a análise estatística dos resultados de cromo hexavalente e total nas cinzas pelos diferentes técnicas analíticas, independente do tipo de incinerador, verificou-se que não há diferenças significativas entre os mesmos. Podendo, portanto, utilizar quaisquer uma das técnicas para avaliá-los. Comparando-se os resultados das análises obtidos na incineração da serragem de couro wet-blue em reator de leito fixo e reator de leito fluidizado em diferentes temperaturas, verificou-se que no reator de leito fixo o teor de Cr (VI) nas cinzas geradas foi muito baixa, praticamente inexistente; enquanto que no reator de leito fluidizado se a temperatura de combustão não for muito alta o teor de Cr (VI) ficará dentro dos limites aceitáveis. As cinzas provenientes de qualquer um dos processos de incineração analisadas, neste trabalho, tanto do reator de leito fixo como de leito fluidizado não é conveniente que seja descartada diretamente no solo. As mesmas devem ser aproveitadas na indústria de cerâmicos, ou mesmo em algum processo que visa recuperar o cromo.

Potencialidade do uso de solução alcalina do íon ferrato (VI) na oxidação de óxidos de nitrogênio (NOx) presentes em emissões gasosas

O ferrato(VI) de potássio, composto fortemente oxidante, foi testado em uma coluna de absorção de gases a fim de remover o NO presente em gases oriundos de fontes fixas de queima de combustíveis fósseis. O poder oxidativo do ferrato(VI) e seu comportamento através da cinética de decaimento do NO foram avaliados com o propósito de melhor entender a reação de oxidação. O sistema lavador de gases foi constituído por três subsistemas: o primeiro, um cilindro contendo uma mistura de NO/N2 com concentrações de NO de 50 e 98 ppm; o segundo, os lavadores de gases, constituído por dois reatores/lavadores com capacidade de 1.000 mL que foram completados com 600 mL de solução lavadora e com 400 mL de anéis de Rasching de vidro e um terceiro, reator/lavador que continha 400 mL da mesma solução dos demais, sem os anéis; o terceiro subsistema, constituído por equipamentos analisadores de NO e NO2. Os equipamentos de medição foram os da marca Oldham, modelo TX 2000, para NO, com escala de medida de 0-100 ppm NO e TX 2000, para NO2, com escala de medida de 0-30 ppm NO2. O ferrato(VI) de potássio foi obtido via úmida e analisado por volumetria de oxidaçãoredução. Os testes de oxidação foram realizados à temperatura de 25oC ± 0,5oC e pressão de uma atmosfera. Inicialmente, testou-se técnicas padrões de remoção de NO de gases a frio. Hidróxido de sódio e hidróxido de potássio tem sido empregados comercialmente na remoção de NOx. As soluções de hidróxido de potássio e de sódio apresentaram a mesma remoção de NO quando a concentração inicial do NO no gás foi de 50 ppm. A maior eficiência de remoção de NO deu-se para a razão molar de 5 OH  / 1 NO em cinco minutos de tempo de detenção, utilizando solução de ferrato(VI): 86% para a concentração inicial de 50 ppm e 85% para a concentração inicial de 98 ppm. Os resultados experimentais mostram que a solução de ferrato(VI) de potássio apresentou eficiência de remoção 25% superior à das outras soluções testadas. Apesar das reações de oxidação do NO serem bastante complexas, em função dos resultados analíticos realizados em termos de nitritos e nitratos, pode -se concluir que o NO é oxidado a NO2 e este passa a NO2 - e NO3 2- em solução, confirmando o mecanismo proposto por diversos autores. A abordagem cinética mostrou que a reação de oxidação pelo íon ferrato(VI) é de primeira ordem em relação ao NO e a constante média de velocidade de reação resultante dos dados experimentais foi de 9,80 x 10-4 s-1. A viabilidade técnica do uso do ferrato(VI) de potássio como oxidante do NOx em torres absorvedoras de gases foi comprovada, pois o composto mostrou-se um eficiente oxidante para o NO nas condições testadas.

Implantação de programa de produção mais limpa e prevenção à poluição em análise química

Este trabalho tem como objetivo geral implantar um programa de produção mais limpa e prevenção à poluição na disciplina de análise química do curso técnico de química de escola de nível médio. O foco do estudo foi análise química quantitativa por métodos clássicos de volumetria e gravimetria, desenvolvido com 3 turmas de alunos. Para isto, a literatura foi revisada, buscando-se os conceitos de Produção mais Limpa (PML), good housekeeping, Prevenção à Poluição (P2), Planos Curriculares Nacionais (PCNs), Constituição Federal e Estadual e implicações de assuntos ambientais e de segurança no ensino da química. A seguir efetuou-se um plano de trabalho e realizou-se a implementa-ção de medidas. Foram estabelecidas como medidas a minimização de reagentes, insumos e resíduos, a reutilização e reciclagem dos mesmos e a conscientização dos alunos sobre sua responsabilidade ambiental em 2 turmas de alunos, mantendo-se a outra como turma controle. Para avaliação de resultados foram usados indicadores quantitativos e qualitativos como quantidades de reagentes, insumos (água potável, detergente e papel toalha) e resí-duos, análise estatística dos resultados analíticos através teste Q, teste F, teste de t student e coeficiente de variação, análise de custos e postura dos estudantes frente a assuntos ambi-entais medidos através de suas atitudes. Os resultados mostraram que houve redução de 50% de reagentes, 55% de insumos, 50% de compostos químicos nos resíduos destinados para a estação de tratamento de efluentes em um volume 31% menor, superando as expec-tativas. Não houve diferença significativa nos resultados analíticos encontrados. A postura dos estudantes mostrou o nível de conscientização esperado. Verificou-se que, com as de-vidas adaptações, é possível aplicar um programa de produção mais limpa e prevenção à poluição em análise química e também em outras disciplinas.

Síntese, caracterização e estudo fotofísico de heterociclos fluorescentes por ESIPT e suas aplicações na preparação de novos materiais

Neste trabalho é apresentada a síntese e a caracterização de compostos do tipo 2-(2'-hidroxifenil)benzazólicos, fluorescentes e com um grande deslocamento de Stokes, devido a um mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT). Estes derivados possuem a função amino, de grande versatilidade sintética. A possibilidade de aplicação dos compostos sintetizados foi testada em cinco diferentes sistemas. Os derivados foram utilizados como monômetros vinilênicos e acriloilamida para a polimerização com metacrilato de metila para a produção de novos materiais poliméricos orgânicos fluorescentes; como sondas fluorescentes para proteínas, marcando com sucesso albumina sérica bovina, apresentando conjugados com maior fotoestabilidade em relação a sondas comerciais; como uma molécula com propriedades altamente não-lineares, possuindo o maior valor para a primeira hiperpolarizabilidade conhecido até hoje; como ligante para a complexação com metais de transição. com potencial aplicação em dispositivos orgânicos emissores de luz, e como derivados silifuncionalizados para a obtenção de materiais híbridos através de reação sol-gel, e a partir destes, obter os primeiros aerogéis de sílica fluorescentes por ESIPT.

Avaliação das variáveis analíticas dos métodos de determinação do teor de taninos totais baseados na formação de complexos com substâncias protéicas e derivados da polivinilpirrolidona

O presente trabalho objetivou estudar as principais variáveis analíticas associadas aos métodos espectrofotométricos de quantificação do teor de taninos utilizando caseína e pó-de-pele, os reagentes de Folin-Denis e Folin-Ciocalteu, bem como a avaliação de diferentes tipos de PVPP (Divergan® F, Divergan® RS, Kollidon® CL e PVPP-P6755) na substituição dos substratos protéicos. Para tanto, dois métodos de análise, um espectrofotométrico e outro por CLAE foram desenvolvidos, utilizando os polifenóis catequina, ácido tânico, ácido gálico e pirogalol como substâncias de referência e rutina como flavonóide modelo. Para maiores inferências uma solução extrativa de folhas secas de Psidium guajava L também foi quantificada. A análise comparativa assinalou o uso vantajoso do reagente de Folin-Ciocalteu, em relação ao reagente de Folin-Denis. Em termos de reprodutibilidade, a caseína grau técnico (GT) mostrou-se superior à caseína purificada, embora essa última possua maior afinidade pelos polifenóis testados. Contudo, as análises por UV-VIS e por CLAE em comprimentos de onda de 280m e 352 nm, demonstraram que tanto a caseína GT quanto o pó-de-pele não são seletivos para complexar taninos, de acordo com as normas do ICH. Tanto o pó-de-pele quanto a caseína GT foram capazes de complexar polifenóis e rutina de maneira inespecífica. Isso foi evidenciado quando misturas de um único polifenol e rutina ou a fração flavonoídica de P. guajava foram testadas. A capacidade de complexação de polifenóis e rutina por parte da PVPP foi avaliada por UV-VIS, DSC e CLAE. Os melhores resultados foram observados para PVPP-P6755, no entanto com restrições. De maneira similar a caseína GT e pó-depele a PVPP-P6755 foram capazes de complexar de maneira inespecífica rutina e outros flavonóides do extrato de P. guajava. Uma validação plena para o caso específico de folhas de P. guajava é questionável. No entanto, o método baseado na utilização de PVPP mostrou-se passível de padronização utilizando 500,0 mg de pó de droga, 2,0 mL de reagente de Folin-Ciocalteu, tempo de leitura 30 min após adição desse reagente e quantificação em 760 nm. Sob essas condições, a análise comparativa demonstrou que 50,0 mg de PVPP foram, em termos analíticos, equivalentes a 100,0 mg de pó-de-pele ou a 750 mg de caseína GT.

Determinação de carbono orgânico por oxidação pelo dicromato de potássio e titulação do excesso do oxidante por iodometria

Aula Prática 7