Stable expression of a human-like sialylated recombinant thyrotropin in a chinese hamster ovary cell line expressing 'alfa'2,6-sialyltransferase

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Characterization of cation exchanger stationary phases applied for the separations of therapeutic monoclonal antibodies.

Cation exchange chromatography (CEX) is a well established strategy for the characterization of monoclonal antibodies (mAbs). The optimization of mobile phase conditions is well described in the literature, but there is a lack of information about CEX stationary phases for the analysis of therapeutic proteins. The aim of this study was to compare five state-of-the-art CEX stationary phases based on the retention, selectivity and resolving power achieved in pH- and salt-gradient modes, with various therapeutic mAbs and their variants. The Sepax Antibodix WCX-NP3, Thermo MAbPac SCX-10 RS, YMC BioPro SP-F, Waters Protein-Pak Hi Res SP and Agilent Bio mAb NP1.7 SS were considered in this study. In terms of retention, the YMC Bio Pro SP-F material was the less retentive one, while the Agilent Bio mAb NP1.7 SS provides the highest retention. Regarding the selectivity achieved between the main mAbs isoforms and their variants, the Thermo MabPac SCX column generally gave the highest selectivity. Finally, it was hard to rank columns in term of kinetic performance since their performance is strongly solute (mAb) and elution mode (pH or salt gradient) dependent. However, the highest resolution--in most cases--was observed on the strong cation exchanger YMC Bio Pro SP-F material.

Comparative study between the effects of hyaluronic acid and acid galactan purified from eggs of the mollusk Pomacea sp in wound healing

To compare the effect of hyaluronic acid (HA) and of AG on the healing of intestine wounds. Methods: The semi-purified extract of the eggs of the mollusc was obtained by fractionation with ammonium sulfate and purification for ion-exchange chromatography. The obtained galactans were eluted in water (neutral galactan) and in 0.1 and 0.2M NaCl (acidic galactans). The in vivo study was performed with 45 “Wistar” rats, separated in three groups (n=15). Solutions containing HA 1%, GA 1% or saline solution 0,9%, was placed topically on the sutures of wounds in the small intestine of the rats. After 05, 10 and 21 days the animals were sacrificed and biopsy of the healing tissue was done. Results: The hystologic grading was more significant for HA and AG groups when compared to the group C. AG stimulated the appearance of macrophages, giant cells and increase in the concentration of collagen in the area of the wound when compared to HA. Conclusion: The topical use of GA in intestinal wounds promoted the anticipation of events that are important in the wound healing

Conception, fabrication et caractérisation d'un biocapteur SPR à base de guides d'ondes photoniques sur substrat de verre

Résumé : Malgré le nombre croissant de capteurs dans les domaines de la chimie et la biologie, il reste encore à étudier en profondeur la complexité des interactions entre les différentes molécules présentes lors d’une détection à l’interface solide-liquide. Dans ce cadre, il est de tout intérêt de croiser différentes méthodes de détection afin d’obtenir des informations complémentaires. Le principal objectif de cette étude est de dimensionner, fabriquer et caractériser un détecteur optique intégré sur verre basé sur la résonance plasmonique de surface, destiné à terme à être combiné avec d’autres techniques de détection, dont un microcalorimètre. La résonance plasmonique de surface est une technique reconnue pour sa sensibilité adaptée à la détection de surface, qui a l’avantage d’être sans marquage et permet de fournir un suivi en temps réel de la cinétique d’une réaction. L’avantage principal de ce capteur est qu’il a été dimensionné pour une large gamme d’indice de réfraction de l’analyte, allant de 1,33 à 1,48. Ces valeurs correspondent à la plupart des entités biologiques associées à leurs couches d’accroche dont les matrices de polymères, présentés dans ce travail. Étant donné que beaucoup d’études biologiques nécessitent la comparaison de la mesure à une référence ou à une autre mesure, le second objectif du projet est d’étudier le potentiel du système SPR intégré sur verre pour la détection multi-analyte. Les trois premiers chapitres se concentrent sur l’objectif principal du projet. Le dimensionnement du dispositif est ainsi présenté, basé sur deux modélisations différentes, associées à plusieurs outils de calcul analytique et numérique. La première modélisation, basée sur l’approximation des interactions faibles, permet d’obtenir la plupart des informations nécessaires au dimensionnement du dispositif. La seconde modélisation, sans approximation, permet de valider le premier modèle approché et de compléter et affiner le dimensionnement. Le procédé de fabrication de la puce optique sur verre est ensuite décrit, ainsi que les instruments et protocoles de caractérisation. Un dispositif est obtenu présentant des sensibilités volumiques entre 1000 nm/RIU et 6000 nm/RIU suivant l’indice de réfraction de l’analyte. L’intégration 3D du guide grâce à son enterrage sélectif dans le verre confère au dispositif une grande compacité, le rendant adapté à la cointégration avec un microcalorimètre en particulier. Le dernier chapitre de la thèse présente l’étude de plusieurs techniques de multiplexage spectral adaptées à un système SPR intégré, exploitant en particulier la technologie sur verre. L’objectif est de fournir au moins deux détections simultanées. Dans ce cadre, plusieurs solutions sont proposées et les dispositifs associés sont dimensionnés, fabriqués et testés.

The effect of ionic Co presence on the structural, optical and photocatalytic properties of modified cobalt–titanate nanotubes

With the aim of producing materials with enhanced optical and photocatalytic properties, titanate nanotubes (TNTs) modified by cobalt doping (Co-TNT) and by Na+ -> Co ion-exchange (TNT/Co) were successfully prepared by a hydrothermal method. The influence of the doping level and of the cobalt position in the TNT crystalline structure was studied. Although no perceptible influence of the cobalt ion position on the morphology of the prepared titanate nanotubes was observed, the optical behaviour of the cobalt modified samples is clearly dependent on the cobalt ions either substituting the Ti4+ ions in the TiO6 octahedra building blocks of the TNT structure (doped samples) or replacing the Na+ ions between the TiO6 interlayers (ion-exchange samples). The catalytic ability of these materials on pollutant photodegradation was investigated. First, the evaluation of hydroxyl radical formation using the terephthalic acid as a probe was performed. Afterwards, phenol, naphthol yellow S and brilliant green were used as model pollutants. Anticipating real world situations, photocatalytic experiments were performed using solutions combining these pollutants. The results show that the Co modified TNT materials (Co-TNT and TNT/Co) are good catalysts, the photocatalytic performance being dependent on the Co/Ti ratio and on the structural metal location. The Co(1%)-TNT doped sample was the best photocatalyst for all the degradation processes studied.

New biomass derived carbon catalysts for biomass valorization

Due to diminishing petroleum reserves, unsteady market situation and the environmental concerns associated with utilization of fossil resources, the utilization of renewables for production of energy and chemicals (biorefining) has gained considerable attention. Biomass is the only sustainable source of organic compounds that has been proposed as petroleum equivalent for the production of fuels, chemicals and materials. In fact, it would not be wrong to say that the only viable answer to sustainably convene our future energy and material requirements remain with a bio-based economy with biomass based industries and products. This has prompted biomass valorization (biorefining) to become an important area of industrial research. While many disciplines of science are involved in the realization of this effort, catalysis and knowledge of chemical technology are considered to be particularly important to eventually render this dream to come true. Traditionally, the catalyst research for biomass conversion has been focused primarily on commercially available catalysts like zeolites, silica and various metals (Pt, Pd, Au, Ni) supported on zeolites, silica etc. Nevertheless, the main drawbacks of these catalysts are coupled with high material cost, low activity, limited reusability etc. – all facts that render them less attractive in industrial scale applications (poor activity for the price). Thus, there is a particular need to develop active, robust and cost efficient catalytic systems capable of converting complex biomass molecules. Saccharification, esterification, transesterification and acetylation are important chemical processes in the valorization chain of biomasses (and several biomass components) for production of platform chemicals, transportation fuels, food additives and materials. In the current work, various novel acidic carbons were synthesized from wastes generated from biodiesel and allied industries, and employed as catalysts in the aforementioned reactions. The structure and surface properties of the novel materials were investigated by XRD, XPS, elemental analysis, SEM, TEM, TPD and N2-physisorption techniques. The agro-industrial waste derived sulfonic acid functionalized novel carbons exhibit excellent catalytic activity in the aforementioned reactions and easily outperformed liquid H2SO4 and conventional solid acids (zeolites, ion-exchange resins etc). The experimental results indicated strong influence of catalyst pore-structure (pore size, pore-volume), concentration of –SO3H groups and surface properties in terms of the activity and selectivity of these catalysts. Here, a large pore catalyst with high –SO3H density exhibited the highest esterification and transesterification activity, and was successfully employed in biodiesel production from fatty acids and low grade acidic oils. Also, a catalyst decay model was proposed upon biodiesel production and could explain that the catalyst loses its activity mainly due to active site blocking by adsorption of impurities and by-products. The large pore sulfonated catalyst also exhibited good catalytic performance in the selective synthesis of triacetin via acetylation of glycerol with acetic anhydride and out-performed the best zeolite H-Y with respect to reusability. It also demonstrated equally good activity in acetylation of cellulose to soluble cellulose acetates, with the possibility to control cellulose acetate yield and quality (degree of substitution, DS) by a simple adjustment of reaction time and acetic anhydride concentration. In contrast, the small pore and highly functionalized catalysts obtained by hydrothermal method and from protein rich waste (Jatropha de-oiled waste cake, DOWC), were active and selective in the esterification of glycerol with fatty acids to monoglycerides and saccharification of cellulosic materials, respectively. The operational stability and reusability of the catalyst was found to depend on the stability of –SO3H function (leaching) as well as active site blocking due to adsorption of impurities during the reaction. Thus, our results corroborate the potential of DOWC derived sulfated mesoporous active carbons as efficient integrated solid acid catalysts for valorization of biomass to platform chemicals, biofuel, bio-additive, surfactants and celluloseesters.

Purificação, modelagem e simulação da adsorção de bioprodutos por troca iônica em coluna de leito expandido

A produção de proteínas através de microrganismos tornou-se uma técnica muito importante na obtenção de compostos de interesse da indústria farmacêutica e alimentícia. Extratos brutos nos quais as proteínas são obtidas são geralmente complexos, contendo sólidos e células em suspensão. Usualmente, para uso industrial destes compostos, é necessário obtê-los puros, para garantir a sua atuação sem interferência. Um método que vem recebendo destaque especialmente nos últimos 10 anos é o uso da cromatografia de troca iônica em leito expandido, que combina em uma única etapa os passos de clarificação, concentração e purificação da molécula alvo, reduzindo assim o tempo de operação e também os custos com equipamentos para realização de cada etapa em separado. Combinado a este fato, a última década também é marcada por trabalhos que tratam da modelagem matemática do processo de adsorção de proteínas em resinas. Está técnica, além de fornecer informações importantes sobre o processo de adsorção, também é de grande valia na otimização da etapa de adsorção, uma vez que permite que simulações sejam feitas, sem a necessidade de gasto de tempo e material com experimentos em bancada, especialmente se é desejado uma ampliação de escala. Dessa forma, o objetivo desta tese foi realizar a modelagem e simulação do processo de adsorção de bioprodutos em um caldo bruto na presença de células, usando inulinase e C-ficocianina como objeto de estudo e purificar C-ficocianina utilizando resina de troca iônica em leito expandido. A presente tese foi então dividida em quatro artigos. O primeiro artigo teve como objeto de estudo a enzima inulinase, e a otimização da etapa de adsorção desta enzima em resina de troca iônica Streamline SP, em leito expandido, foi feita através da modelagem matemática e simulação das curvas de ruptura em três diferentes graus de expansão (GE). As máximas eficiências foram observadas quando utilizadas maiores concentrações de inulinase (120 a 170 U/mL), e altura de leito entre 20 e 30 cm. O grau de expansão de 3,0 vezes foi considerado o melhor, uma vez que a produtividade foi consideravelmente superior. O segundo artigo apresenta o estudo das condições de adsorção de C-ficocianina em resina de troca iônica, onde foi verificado o efeito do pH e temperatura na adsorção e após construída a isoterma de adsorção. A isoterma de adsorção da C-ficocianina em resina Streamline Q XL feita em pH 7,5 e a 25°C (ambiente), apresentou um bom ajuste ao modelo de Langmuir (R=0,98) e os valores qm (capacidade máxima de adsorção) e Kd (constante de equilíbrio) estimados pela equação linearizada da isoterma, foram de 26,7 mg/mL e 0,067mg/mL. O terceiro artigo aborda a modelagem do processo de adsorção de extrato não clarificado de C-ficocianina em resina de troca iônica Streamline Q XL em coluna de leito expandido. Três curvas de ruptura foram feitas em diferentes graus de expansão (2,0, 2,5 e 3,0). A condição de adsorção de extrato bruto não clarificado de C-ficocianina que se mostrou mais vantajosa, por apresentar maior capacidade de adsorção, é quando se alimenta o extrato até atingir 10% de saturação da resina, em grau de expansão 2,0, com uma altura inicial de leito de 30 cm. O último artigo originado nesta tese foi sobre a purificação de C-ficocianina através da cromatografia de troca iônica em leito expandido. Uma vez que a adsorção já havia sido estudada no artigo 2, o artigo 4 enfoca na otimização das condições de eluição, visando obter um produto com máxima pureza e recuperação. A pureza é dada pela razão entre a absorbância a 620 nm pela absorbância a 280 nm, e dizse que quando C-ficocianina apresenta pureza superior a 0,7 ela pode ser usada em como corante em alimentos. A avaliação das curvas de contorno indicou que a faixa de trabalho deve ser em pH ao redor de 6,5 e volumes de eluição próximos a 150 mL. Tais condições combinadas a uma etapa de pré-eluição com 0,1M de NaCl, permitiu obter C-ficocianina com pureza de 2,9, concentração 3 mg/mL, e recuperação ao redor de 70%.

Comparative study between the effects of hyaluronic acid and acid galactan purified from eggs of the mollusk Pomacea sp in wound healing

To compare the effect of hyaluronic acid (HA) and of AG on the healing of intestine wounds. Methods: The semi-purified extract of the eggs of the mollusc was obtained by fractionation with ammonium sulfate and purification for ion-exchange chromatography. The obtained galactans were eluted in water (neutral galactan) and in 0.1 and 0.2M NaCl (acidic galactans). The in vivo study was performed with 45 “Wistar” rats, separated in three groups (n=15). Solutions containing HA 1%, GA 1% or saline solution 0,9%, was placed topically on the sutures of wounds in the small intestine of the rats. After 05, 10 and 21 days the animals were sacrificed and biopsy of the healing tissue was done. Results: The hystologic grading was more significant for HA and AG groups when compared to the group C. AG stimulated the appearance of macrophages, giant cells and increase in the concentration of collagen in the area of the wound when compared to HA. Conclusion: The topical use of GA in intestinal wounds promoted the anticipation of events that are important in the wound healing

Purificação e caracterização parcial de uma B-D glicosidase de Artemia franciscana com ação sobre celobiose e lactose

-D-glucosidase (EC 3.2.1.21) is one of the most interesting glycosidases, especially for hydrolysis cellobiose releasing glucose, is last step degradation of cellulose. This function makes the -D-glucosidase is of great interest as a versatile industrial biocatalyst, being critical to various bio-treatment / biorefinery processes, such as bioethanol production. Hen in the report, a -D-glucosidase was extracts from protein extracted of the invertebrate marine Artemia franciscana was purified and characterized with a combination of precipitation with ammonium sulfate (0 - 30%, 30 to 50%, 50 to 80%), the fraction saturated in the range of 30 to 50% (called F-II) was applied in a molecular exclusion chromatography, in Sephacryl S-200, the fractions corresponding to the first peak of activity of -D-glucosidase were gathered and applied in a chromatography of ion exchange in Mono Q; the third peak this protein obtained chromatography, which coincides with the peak of activity of -D-glucosidase was held and applied in a gel filtration chromatography Superose 12 where the first peak protein, which has activity of -D-glucosidase was rechromatography on Superose 12. This enzyme is probably multimerica, consisting of three subunit molecular mass of 52.7 kDa (determined by SDS-PAGE) with native molecular mass of 157 kDa (determined by gel filtration chromatography on Superose 12 under the system FPLC). The enzyme was purified 44.09 times with a recovery of 1.01%. Using up p-nitrophenyl-β-D-glucopiranoside as substrate obtained a Km apparent of 0.229 mM and a Vmax of 1.109 mM.60min-1.mL-1mM. The optimum pH and optimum temperature of catalysis of the synthetic substrate were 5.0 and 45 °C, respectively. The activity of the -D-glucosidase was strongly, inhibited by silver nitrate and N- etylmaleimide, this inhibition indicates the involvement of radical sulfidrila the hydrolysis of synthetic substrate. The -D-glucosidase of Artemia franciscana presented degradativa action on celobiose, lactose and on the synthetic substrate -nitrophenyl-β-D-glucopiranoside indicating potential use of this enzyme in the industry mainly for the production of bioethanol (production of alcohol from the participating cellulose), and production hydrolysate milk (devoid of milk lactose)

Purificação de C-ficocianina e sua incorporação em nanofibras

C-ficocianina (C-FC) é uma ficobiliproteína, de cor natural azul, com diversas aplicações na indústria alimentícia, farmacêutica e biomédica, dependendo do seu grau específico de pureza, que pode variar de 0,7 a 4,0, com respectivo aumento de seu valor comercial. Essa pureza é alcançada através de diversas técnicas de purificação, que podem ser aplicadas em diferentes sequências. Um destes processos de purificação de proteínas baseia-se na cromatografia de troca iônica, que utiliza trocadores que adsorvem as proteínas como resultado de interações iônicas entre a superfície da proteína e o trocador. Resinas e colunas de leito expandido podem ser utilizadas para aumentar a produtividade dessa técnica. É fundamental conhecer o perfil do processo de adsorção, para melhor aplicá-lo como ferramenta para o design e otimização de parâmetros operacionais. Outra tecnologia para o tratamento de biomoléculas é a ultrafiltração. Esta técnica é aplicável em larga escala, apresenta baixa complexidade de aplicação e pode ser realizada em condições brandas, minimizando o dano para o produto. Para aumentar a estabilidade da C-FC, e facilitar a sua aplicação, podem ser avaliadas técnicas recentes, não exploradas para este fim, como as nanofibras obtidas através do processo de electrospinning. Estas fibras possuem uma área superficial específica extremamente elevada devido a seu pequeno diâmetro. O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros de adsorção e diferentes técnicas para purificação de C-ficocianina de Spirulina platensis e obter nanofibras poliméricas incorporadas de C-ficocianina. O trabalho foi dividido em quatro artigos. No primeiro artigo, foram avaliados os parâmetros e as isotermas de adsorção de C-ficocianina em resina de troca iônica para leito expandido Streamline® DEAE. Verificou-se que o maior coeficiente de partição foi obtido em pH 7,5, nas temperaturas de 15 e 25 °C. As isotermas de adsorção da Cficocianina foram bem representadas pelos modelos de Langmuir, de Freundlich e de Langmuir-Freundlich, sendo os valores estimados para Qm e Kd obtidos pela isoterma de Langmuir foram, respectivamente, 33,92 mg.mL-1 e 0,123 mg.mL-1, respectivamente. No segundo artigo foi avaliada a purificação de C-FC até grau alimentar, utilizando ultrafiltração (UF). Com a membrana de 50 kDa, identificou-se que somente a temperatura e a aplicação de diferentes ciclos de diafiltração (DF) causaram influência significativa sobre a purificação e recuperação da C-ficocianina. Foram então aplicados o aumento gradativo da quantidade de ciclos, e a diafiltração previamente à ultrafiltração (DF/UF), onde obteve-se um extrato de Cficocianina com pureza de 0,95. No terceiro artigo foram propostos processos de purificação, envolvendo a utilização das diferentes técnicas para obtenção de C-FC com diferentes purezas. Determinou-se que a partir de cromatografia de troca iônica em leito fixo seguido de DF/UF, obtém-se C-FC para uso em cosméticos e a partir de precipitação com sulfato de amônio, e DF/UF obtém-se C-FC para uso em biomarcadores. Com uma sequência de precipitação com sulfato de amônio, DF/UF e cromatografia de troca iônica em leito fixo chega-se a C-FC de grau analítico. No último artigo, C-FC foi incorporada a nanofibras de óxido de polietileno (PEO) através de processo de electrospinning. Foram determinadas a condutividade da solução de C-FC/PEO, a estrutura e comportamento termogravimétrico das nanofibras formadas. Soluções de polímeros com concentração de 6 e 8% proporcionaram a formação de nanofibras com diâmetro médio inferior a 800 nm, homogêneas, sem a presença de gotas. A análise termogravimétrica identificou aumento na resistência térmica da C-FC incorporada nas fibras.