Design of bio-based supramolecular structures through self-assembly of α-lactalbumin and lysozyme

Bovine α-lactalbumin (α-La) and lysozyme (Lys), two globular proteins with highly homologous tertiary structures and opposite isoelectric points, were used to produce bio-based supramolecular structures under various pH values (3, 7 and 11), temperatures (25, 50 and 75 °C) and times (15, 25 and 35 min) of heating. Isothermal titration calorimetry experiments showed protein interactions and demonstrated that structures were obtained from the mixture of α-La/Lys in molar ratio of 0.546. Structures were characterized in terms of morphology by transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering (DLS), conformational structure by circular dichroism and intrinsic fluorescence spectroscopy and stability by DLS. Results have shown that protein conformational structure and intermolecular interactions are controlled by the physicochemical conditions applied. The increase of heating temperature led to a significant decrease in size and polydispersity (PDI) of α-La–Lys supramolecular structures, while the increase of heating time, particularly at temperatures above 50 °C, promoted a significant increase in size and PDI. At pH 7 supramolecular structures were obtained at microscale – confirmed by optical microscopy – displaying also a high PDI (i.e. > 0.4). The minimum size and PDI (61 ± 2.3 nm and 0.14 ± 0.03, respectively) were produced at pH 11 for a heating treatment of 75 °C for 15 min, thus suggesting that these conditions could be considered as critical for supramolecular structure formation. Its size and morphology were confirmed by TEM showing a well-defined spherical form. Structures at these conditions showed to be stable at least for 30 or 90 days, when stored at 25 or 4 °C, respectively. Hence, α-La–Lys supramolecular structures showed properties that indicate that they are a promising delivery system for food and pharmaceutical applications.

Fundamental studies on natural deep eutectic solvents: physico-chemical, thermal and rheological properties

When combined at particular molar fractions, sugars, aminoacids or organic acids a present a high melting point depression, becoming liquids at room temperature. These are called Natural Deep Eutectic Solvents – NADES and are envisaged to play a major role on the chemical engineering processes of the future. Nonetheless, there is a significant lack of knowledge of its fundamental and basic properties, which is hindering their industrial applications. For this reason it is important to extend the knowledge on these systems, boosting their application development [1]. In this work, we have developed and characterized NADES based on choline chloride, organic acids, amino acids and sugars. Their density, thermal behavior, conductivity and polarity were assessed for different compositions. The conductivity was measured from 0 to 40 °C and the temperature effect was well described by the Vogel-Fulcher-Tammann equation. The morphological characterization of the crystallizable materials was done by polarized optical microscopy that provided also evidence of homogeneity/phase separation. Additionally, the rheological and thermodynamic properties of the NADES and the effect of water content were also studied. The results show these systems have Newtonian behavior and present significant viscosity decrease with temperature and water content, due to increase on the molecular mobility. The anhydrous systems present viscosities that range from higher than 1000Pa.s at 20°C to less than 1Pa.s at 70°C. DSC characterization confirms that for water content as high as 1:1:1 molar ratio, the mixture retains its single phase behavior. The results obtained demonstrate that the NADES properties can be finely tunned by careful selection of its constituents. NADES present the necessary properties for use as extraction solvents. They can be prepared from inexpensive raw materials and tailored for the selective extraction of target molecules. The data produced in this work is hereafter importance for the selection of the most promising candidates avoiding a time consuming and expensive trial and error phase providing also data for the development of models able to predict their properties and the mechanisms that allow the formation of the deep eutectic mixtures.

Reforço de ligações tradicionais de madeira

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Development of Monoolein-based lipofection vectors for therapeutic siRNA delivery

Tese de Doutoramento em Biologia Molecular e Ambiental - Especialidade em Biologia Celular e Saúde

A design of experiments to assess phosphorous removal and crystal properties in struvite precipitation of source separated urine using different Mg sources

Supplementary data associated with this article can be found, in the online version, at: http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2016.03.148.

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

PhD in Chemical and Biological Engineering

Dinámica Cuántica de Sistemas Complejos: Fundamentos y Aplicaciones. Quantum Dynamics in Complex Systems: Fundamentals and Aplications.

El procedimiento de revertir la dinámica colectiva (diablillo de Loschmidt apresurado) mediante un pulso de radio frecuencia, permite generar un Eco de Loschmidt, es decir la refocalización de una excitación localizada. Alternativamente, en acústica es posible implementar un Espejo de Reversión Temporal, que consiste en la progresiva inyección de una débil excitación ultrasónica en la periferia de un sistema, para construir una excitación que se propaga "hacia atrás". Así, podemos afirmar que es posible revertir y controlar la dinámica. Sin embargo, aún no se posee una comprensión detallada de los mecanismos que gobiernan estos procedimientos. Este proyecto busca responder las preguntas que posibilitan esta comprensión.

Os pigmentos amarelo-laranja do grão de milho como precursores da vitamina a na alimentação dos pintos

A presente experiência foi realizada afim de se constatar a influência de dois tipos de milho comerciais, com grãos coloridos de amarelo-laranja, como precursores de vitamina A no crescimento de pintos. Um deles, denominado "Cateto", duro, de côr laranja muito forte e outro, chamado "Armour", dente, de coloração amarelo-laranja. Para testemunha foi empregado o milho "Cristal", duro e branco. Uma análise dos pigmentos dos dois tipos de milho com gráos coloridos mostrou que o milho Cateto, com grãos de coloração laranja forte, tem aproximadamente o dobro de pigmentos, tanto total como quanto a parte ativa em relação à vitamina A, quando comparado com o milho dente amarelo-laranja. Três lotes de pintos de 3 semanas foram utilizados, cada um recebendo a mesma ração onde variava somente o tipo de milho. Nas três primeiras semanas os três lotes reagiram bem, sem quaisquer diferenças apreciáveis. Após a terceira semana, o lote que recebeu milho branco apresentou uma queda sensível de peso dos pintos, os quais apresentaram todos os sinais de avitaminose A. Os outros dois lotes que receberam ração contendo milho de grãos coloridos não apresentaram sinal de avitaminose A. Os resultados obtidos indicam assim que a) o milho "Armour", dente, de grãos amarelo-laranja, embora possua, em relação ao milho "Cateto", duro, de grãos coloridos de laranja forte, cerca da metade da quantidade de pigmentos ativos em relação a formação de vitamina A no organismo animal, é capaz de prevenir a avitaminose, quando empregado em cerca de 70% da ração, b) que a ração contendo o milho "Cristal", duro, de grãos brancos, é deficiente, produzindo uma acentuada avitaminose A, que deverá ser corrigida, na falta de milho de grãos amarelo-laranja, por alimento verde ou outro alimento fornecedor dessa vitamina e c) que sendo o milho "Cateto", mais caro de Cr.$2,00 a 8,00 por saco de 60 quilos, há vantagem econômica no emprego do milho tipo "Armour" na constituição das misturas para aves.

"O pH de soluções de ácido acético, cítrico, oxálico e tartárico"

O presente trabalho descreve os dados obtidos sôbre a determinação do pH em soluções, desde 0,005 até 0,50 molar de ácido acético, ácido cítrico, ácido oxálico e ácido tartárico. Os dados obtidos experimentalmente, quando expressos em função de pC, isto é, em função de log log 1/C apresentaram uma relação linear. Por outro lado, calculando-se o pH das diversas soluções dos ácidos estudados, através de duas equações, uma do primeiro grau e outra do segundo grau, observou-se que os resultados calculados pela segunda equação apresentaram valores muito próximos aos determinados experimentalmente, conquanto no cálculo tenha sido usada apenas, a primeira constante termodinâmica de ionização, para os ácido cítrico, oxálico e tartárico. Uma vez que o valor do pH determinado e o do pH calculado constituem uma função linear do pC, foram estabelecidas duas equações de regressão para cada ácido estudado. Na primeira equação de regressão o pH determinado figura como variável dependente e na segunda, o pH calculado é a variável dependente. Nas duas equações o pC é a variável independente.

O emprego dos testes microbiológicos na extração do zinco em solos de Piracicaba

Foram feitas avaliações do zinco no solo através do teste microbiológico do Aspergillus nigêr (WALLACE, 1961) em amostras de solo colhidas dos horizontes de 8 perfis de solos de 8 séries de solos do município de Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil. De cada sub horizonte foram tomados 0,25 g de solo onde se adicionou 50 ml de solução nutritiva sem zinco deixando-se em incubação em estufa adequada, à temperatura de 28° C, por um período de 7 dias. Passado este período colheu-se o micélio produzido e pesou-se após ser sêco a 70 - 80° C. Estes testes foram comparados com provas em branco e soluções (adições) contendo doses diferentes de zinco. No ensaio microbiológico fez-se, também, em amostras correspondentes ao Ap dos solos, a aplicação de doses crescentes de zinco (0 a 16 microgramas de zinco), nas mesmas condições usadas do teste, para se verificar as reações de cada solo à adição do zinco. Nas mesmas amostras colhidas dos perfis determinou-se em extratos, zinco solúvel, respectivamente de HCl 0,1 N de EDTA-(NH4)2CO3 e de Ditizona-acetato de amônio. Foram estudadas as correlações entre os resultados do Zinco das soluções extratoras e do teste microbiológico. O trabalho permitiu as seguintes conclusões: - O teste microbiológico do Aspergillus niger revelou-se eficiente na avaliação do zinco do solo. - Das 3 solúveis extratoras apenas a ditizona mostrou correlação com o teste microbiológico. - O teste microbiológico permitiu separar os solos em 3 grupos; segundo a sua reação a aplicação de zinco: Bem suprida em Zinco "Luiz de Queiroz"; medianamente supridas: Quebra-Dente, Bairrinho e Lageadinho; mal supridas: Iracema, Monte Olimpo, Guamium e Paredão Vermelho.

O emprego das soluções de HCl 0,1 N de EDTA (NH4)2 CO3 e da ditizona - acetato de amônio na extração de zinco em solos de Piracicaba

Foram feitas determinações de zinco total, solúvel em HCl 0,1 N, solúvel em EDTA-(NH4) 2CO3 e solúvel em ditizona em 8 perfis de solos de 8 séries de solos do município de Piracicaba, Estado de São Paulo-Brasil. Para determinação do zinco total, solúvel em HCl 0,1 N, solúvel em EDTA(NH4/2CO3 e solúvel em ditizona, usouse o método de TRIERWEILER e LINDSAY (1968) e para a ditizona (NH4/2SO4 o método de SHAW e DEAN (1952). Foram estudadas as correlações entre as soluções extratoras de zinco e o zinco total, e o confronto entre os extratores químicos. A solução extratora de HCl 0,1 N extraiu maior quantidade de zinco do que as soluções do EDTA-carbonato de amônio e de ditizona acetato de amônio. Esta, por sua vez, na maior parte dos casos, não diferiu da solução do EDTA-carbonato de amônio. Estudo de correlações entre as soluções extratoras e o zinco total mostrou que apenas o HCl 0,1 N apresentou tal correlação. As principais conclusões foram as seguintes: 1- Os teores de zinco total para os perfis de solos situam-se entre 23 e 128 ppm de Zn. 2- As séries Bairrinho, Luiz de Queiroz e Guamium foram as mais altas em Zn total (46 a 128 ppm). 3- As séries Paredão Vermelho, Quebra Dente, Monte Olimpo e Lageadinho foram as mais baixas em zinco total (23 a 55 ppm de Zn). 4- O HCl 0,1 N extraiu mais zinco do que as soluções de EDTA- (NH4) 2CO3 e da ditizona e acetato de amônio. Entre estas duas soluções não houve diferença nos teores. 5- Os solos Luiz de Queiroz, Lageadinho e Bairrinho, foram os altos em zinco solúvel, pelas soluções extratoras.

Fatores que contribuem para a fixação do fósforo em solos do município de Piracicaba

A finalidade deste trabalho foi determinar os fatores que mais contribuem para a fixação do fósforo na camada de 0 - 20cm em 8 solos representativos do município de Piracicaba. Foram realizados dois ensaios. No primeiro foram tomadas porções de 4g de terra e agitadas durante 48 ho ras, intermitentemente, em solução de cloreto de cálcio 0,01 M contendo 500ppm de P. A seguir, fez-se a filtra çao e dosagem do teor de P do filtrado. A diferença en tre este e o da solução original foi considerada como P fixado pela amostra. As quantidades de P fixadas, expressas em ug/100g de terra, foram correlacionadas com propriedades físicas e químicas dos solos. 0 segundo ensaio constou de incubação das amostras de terra com 250ppm de P durante 15 dias. A seguir procedeu-se à extração e dosagem do P solúvel. A diferença entre a quantidade posta a incubar (250ppm) e a quantidade solúvel encontrada foi considerada fixada. Constatou-se, no primeiro ensaio, que argila e óxido de ferro livre são os principais fatores que concorrem para a fixação do P em solos do município de Piracicaba. A areia contribui para reduzir a fixação. Em ordem decrescente de capacidade de fixação os solos se comportaram do seguinte modo: Iracema > Luiz de Queiroz>Monte Olimpo > Lageadinho > Pau D'Alho > Quebra Dente = Gibóia > Ribeirão Claro. Após a incubação com 250ppm de P as terras continuaram a fixar esse elemento, mas nenhum dos fatores estudados se correlacionou com as quantidades fixadas, exceto a areia, negativamente.

A new species of Ibitermes (Isoptera, Termitidae) from the Atlantic forest, northeastern Brazil

The sterile castes of Ibitermes inflatus sp. nov. from Rio Tinto, State of Paraíba, Brazil are described and illustrated. This is the first record of a species of Ibitermes from the Brazilian northeast and from the Atlantic Forest biome. The absence of ridges in the molar plate of the left mandible and the presence of granules of sand and silt mixed with organic matter in advanced stage of decomposition in the digestive tube of workers suggest that the species is a typical humus feeding termite.

Correlation of wear in vivo and six laboratory wear methods.

OBJECTIVE: We examined the correlation between clinical wear rates of restorative materials and enamel (TRAC Research Foundation, Provo, USA) and the results of six laboratory test methods (ACTA, Alabama (generalized, localized), Ivoclar (vertical, volumetric), Munich, OHSU (abrasion, attrition), Zurich). METHODS: Individual clinical wear data were available from clinical trials that were conducted by TRAC Research Foundation (formerly CRA) together with general practitioners. For each of the n=28 materials (21 composite resins for intra-coronal restorations [20 direct and 1 indirect], 5 resin materials for crowns, 1 amalgam, enamel) a minimum of 30 restorations had been placed in posterior teeth, mainly molars. The recall intervals were up to 5 years with the majority of materials (n=27) being monitored, however, only for up to 2 years. For the laboratory data, the databases MEDLINE and IADR abstracts were searched for wear data on materials which were also clinically tested by TRAC Research Foundation. Only those data for which the same test parameters (e.g. number of cycles, loading force, type of antagonist) had been published were included in the study. A different quantity of data was available for each laboratory method: Ivoclar (n=22), Zurich (n=20), Alabama (n=17), OHSU and ACTA (n=12), Munich (n=7). The clinical results were summed up in an index and a linear mixed model was fitted to the log wear measurements including the following factors: material, time (0.5, 1, 2 and 3 years), tooth (premolar/molar) and gender (male/female) as fixed effects, and patient as random effect. Relative ranks were created for each material and method; the same was performed with the clinical results. RESULTS: The mean age of the subjects was 40 (±12) years. The materials had been mostly applied in molars (81%) and 95% of the intracoronal restorations were Class II restorations. The mean number of individual wear data per material was 25 (range 14-42). The mean coefficient of variation of clinical wear data was 53%. The only significant correlation was reached by OHSU (abrasion) with a Spearman r of 0.86 (p=0.001). Zurich, ACTA, Alabama generalized wear and Ivoclar (volume) had correlation coefficients between 0.3 and 0.4. For Zurich, Alabama generalized wear and Munich, the correlation coefficient improved if only composites for direct use were taken into consideration. The combination of different laboratory methods did not significantly improve the correlation. SIGNIFICANCE: The clinical wear of composite resins is mainly dependent on differences between patients and less on the differences between materials. Laboratory methods to test conventional resins for wear are therefore less important, especially since most of them do not reflect the clinical wear.

Capsule permeability via polymer and protein ingress/egress.

Static incubation tests, where microcapsules and beads are contacted with polymer and protein solutions, have been developed for the characterization of permselective materials applied for bioartificial organs and drug delivery. A combination of polymer ingress, detected by size-exclusion chromatography, and protein ingress/ egress, assessed by gel electrophoresis, provides information regarding the diffusion kinetics, molar mass cutoff(MMCO) and permeability. This represents an improvement over existing permeability measurements that are based on the diffusion of a single type of solute. Specifically, the permeability of capsules based on alginate, cellulose sulfate, polymethylene-co-guanidine were characterized as a function of membrane thickness. Solid alginate beads were also evaluated. The MMCO of these capsules was estimated to be between 80 and 90 kDa using polymers, and between 116-150 kDa with proteins. Apparently, the globular shape of the proteins (radius of gyration (Rg) of 4.2-4.6 nm) facilitates their passage through the membrane, comparatively to the polysaccharide coil conformation (Rg of 6.5-8.3 nm). An increase of the capsule membrane thickness reduced these values. The MMCO of the beads, which do not have a membrane limiting their permselective properties, was higher, between 110 and 200 kDa with dextrans, and between 150 and 220 kDa with proteins. Therefore, although the permeability estimated with biologically relevant molecules is generally higher due to their lower radius of gyration, both the MMCO of synthetic and natural watersoluble polymers correlate well, and can be used as in vitro metrics for the immune protection ability of microcapsules and microbeads. This article shows, to the authors' knowledge, the first reported concordance between permeability measures based on model natural and biological macromolecules.