Adipose-derived stem cell adhesion on laminin-coated microcarriers improves commitment toward the cardiomyogenic lineage

International audience

NFL-lipid nanocapsules for brain neural stem cell targeting in vitro and in vivo

International audience

Avaliação de Impacto Ambiental, Valorização do Efluente e dos Resíduos Sólidos da Indústria Corticeira

A preocupação com o meio ambiente, nomeadamente na descarga de águas residuais, consumo de água excessivo e produção de resíduos industriais, está cada vez mais presente no quotidiano. Devido a estas problemáticas, efetuou-se a avaliação de impacte ambiental (AIA) do processo produtivo das rolhas de cortiça naturais, tratamento das águas de cozedura da cortiça (estudo da possível reutilização do efluente tratado) e valorização de subprodutos – resíduo sólido (raspa de cortiça), sendo estes os objetivos propostos para a realização da presente dissertação. Na AIA, efetuada no decorrer das fases da Análise do Ciclo de Vida (ACV), foram selecionadas 8 categorias de impacte – aquecimento global, acidificação, dessecação, toxicidade e ecotoxicidade, eutrofização, consumo de recursos não renováveis e oxidação foto-química. A água de cozedura caracterizou-se por uma elevada carga poluente, apresentando elevada concentração de cor, Carência Química de Oxigénio (CQO), taninos e lenhina e Sólidos Suspensos Totais (SST). O processo de tratamento proposto consistiu num pré-tratamento por ultrafiltração (UF), com membranas de 30.000 e 20.000 MWCO, seguido de adsorção por carvão ativado (comercial e produzido a partir de raspa de cortiça). No tratamento por UF, utilizando uma membrana de 30.000 MWCO, foram obtidas percentagens de remoção para a primeira amostra de água de cozedura de 74,8 % para a cor, 33,1 % para a CQO e para a segunda amostra de 85,2 % para a cor e 41,8 % para a CQO. Posteriormente, apenas para a segunda amostra de água de cozedura e com uma membrana de 20.000 MWCO, as percentagens de remoção obtidas foram superiores, de 93% para a cor, 68,9 % para a CQO, 88,4 % para taninos e lenhina e 43,0 % para azoto total. No tratamento por adsorção com carvão ativado estudou-se o tempo de equilíbrio do carvão ativado comercial e do carvão ativado produzido a partir de aparas de cortiça, seguindo-se o estudo das isotérmicas de adsorção, no qual foram analisados os parâmetros da cor e CQO para cada solução. Os ajustes dos modelos teóricos aos pontos experimentais demonstraram que ambos os modelos (Langmuir e Freundlich) poderiam ser considerados, uma vez que apresentaram ajustes idênticos. Relativamente ao tratamento de adsorção em contínuo do permeado, obtido por UF com membrana de 20.000 MWCO, constatou-se que ambos os carvões ativados (comercial e produzido) não ficaram saturados, tendo em consideração os tempos de saturação estimados pela capacidade máxima de adsorção (determinada para a isotérmica de Langmuir) e as representações gráficas dos valores experimentais obtidos para cada ensaio. No ensaio de adsorção com carvão ativado comercial verificou-se que o efluente tratado poderia ser descarregado no meio hídrico ou reutilizado no processo industrial (considerando os parâmetros analisados), uma vez que até aos 11 minutos de ensaio a concentração da solução à saída foi de 111,50 mg/L O2, para a CQO, e incolor, numa diluição de 1:20. Em relação à adsorção em contínuo com carvão ativado produzido verificou-se no ensaio 4 que o efluente resultante apresentou uma concentração de CQO de 134,5 mg/L O2 e cor não visível, numa diluição de 1:20, ao fim de 1h22 min de ensaio. Assim, concluiu-se que os valores obtidos são inferiores aos valores limite de emissão (VLE) presentes no Decreto-Lei n.º 236/98 de 1 de Agosto. O carvão ativado produzido apresentou elevada área superficial específica, com 870 m2/g, comparativamente ao carvão comercial que foi de 661 m2/g. O processo de extração da suberina a partir de raspa de cortiça isenta de extraíveis, efetuado através da metanólise alcalina, apresentou percentagens de extração superiores aos restantes métodos. No processo efetuado em scale-up, por hidrólise alcalina, obteve-se uma extração de 3,76 % de suberina. A aplicação da suberina no couro demonstrou que esta cera apresenta enormes potencialidades, uma vez que a sua aplicação confere ao couro um aspeto sedoso, com mais brilho e um efeito de “pull-up”.

Obtenção e caracterização de queratinase de bacillus sp. P45 a partir de coprodutos e aplicação na produção de queijos cremosos enriquecidos com chia e quinoa

As proteases constituem 60-65% do mercado global das enzimas industriais e são utilizadas na indústria de alimentos no processo de amaciamento de carne, na síntese de peptídeos, preparo de fórmulas infantis, panificação, cervejarias, produtos farmacêuticos, diagnósticos médicos, como aditivos na indústria de detergentes e na indústria têxtil no processo de depilação e transformação do couro. Proteases específicas produzidas por micro-organismos queratinolíticos são chamadas de queratinases e distinguem-se de outras proteases pela maior capacidade de degradação de substratos compactos e insolúveis como a queratina. Atualmente, processos que apontem o uso total das matérias-primas e que não resultem em impactos negativos ao meio ambiente tem ganhado destaque. Dentro desta temática, destacam-se a reutilização da farinha de penas residual durante o cultivo do Bacillus sp. P45 para produção de proteases e a biomassa residual de levedura, ambas com elevados teores de proteínas, podendo ser utilizadas no cultivo do Bacillus sp. P45 para obtenção de proteases. O objetivo deste trabalho foi obter a enzima queratinase purificada em grandes quantidades, sua caracterização, bem como a sua aplicação em processos de coagulação enzimática do leite para o desenvolvimento de um queijo cremoso enriquecido com farinha de chia e quinoa. Além disso, aplicar diferentes coprodutos para produção de enzimas proteolíticas e queratinolíticas. A presente tese foi dividida em quatro artigos: no primeiro foi realizado a obtenção da queratinase purificada em maiores quantidades e a determinação dos parâmetros de estabilidade térmica e a influência de componentes químicos na atividade enzimática. A obtenção da enzima em maiores quantidades alcançou fatores de purificação de 2,6, 6,7 e 4,0 vezes, paras 1º SAB, 2º SAB e diafiltração, respectivamente. A recuperação enzimática alcançou valores de 75,3% para o 1º SAB, 75,1% no 2º sistema e 84,3% na diafiltração. A temperatura de 55ºC e o pH 7,5 foram determinados como ótimos para atividade da enzima queratinase. O valor da energia de desativação (Ed) médio foi de 118,0 kJ/mol e os valores de z e D variaram de 13,6 a 18,8ºC, e 6,9 a 237,3 min, respectivamente. Além disso a adição de sais (CaCl2, CaO, C8H5KO4 e MgSO4) elevou a atividade da enzima na presença destes compostos. O segundo artigo apresenta a aplicação da queratinase como coagulante de leite bovino e sua aplicação na obtenção de queijo cremoso enriquecido com chia e quinoa. A enzima mostrou atividade de coagulação semelhante ao coagulante comercial, na concentração de 30mg/mL. A enzima purificada foi empregada de forma eficiente na fabricação do queijo cremoso, que apresentou valores de pH de 5,3 e acidez de 0,06 a 0,1 mol/L, com elevação durante os 25 dias de armazenamento. O terceiro artigo apresenta o perfil do queijo cremoso enriquecido com farinha de chia e quinoa, o qual apresentou alto índice de retenção de água (>99,0%) e baixos valores de sinérese (<0,72%). Elevados teores de fibras foi verificado (3,0 a 5,0%), sugerindo seu consumo como fonte de fibras. As análises microbiológicas foram de acordo com a legislação vigente. Na análise sensorial foi verificado altos valores de suavidade ao paladar e verificado maiores valores de consistência e untabilidade nas amostras com maiores concentrações de nata e quinoa. O quarto artigo traz a extração de β-galactosidase por ultrassom e o uso da biomassa residual da levedura, bem como o uso de farinha de penas residuais como substrato para obtenção de proteases. O ultrassom foi eficiente para ruptura celular e extração de β-galactosidase, apresentando alta atividade (35,0 U/mL) e rendimento (876,0 U/g de biomassa). A maior atividade proteolítica (1300 U/mL em 32 h) e queratinolítica (89,2 U/mL) verificadas ocorreram utilizando-se a biomassa e a farinha de penas residuais, respectivamente. Maior produtividade proteolítica (40,8 U/mL/h) foi verificado no meio utilizando biomassa residual como substrato. Já a maior produtividade queratinolítica (2,8 U/mL/h) foi alcançada utilizando farinha de penas reutilizada.

A comparison of neck bending and flexion measurement methods for assessment of ergonomic risk

International audience

Different Multimorbidity Measures Result in Varying Estimated Levels of Physical Quality of Life in Individuals with Multimorbidity: A Cross-Sectional Study in the General Population

International audience

French good practice guidelines for management of the risk of low back pain among workers exposed to manual material handling: Hierarchical strategy of risk assessment of work situations

International audience

A Multifaceted Study of Scedosporium boydii Cell Wall Changes during Germination and Identification of GPI-Anchored Proteins

International audience

PPARα regulates endothelial progenitor cell maturation and myeloid lineage differentiation through a NADPH oxidase-dependent mechanism in mice

International audience

Long-term consequences of Hodgkin lymphoma therapy on T-cell lymphopoiesis

International audience

Investigation of the functional roles of host cell proteins involved in Coronavirus infection using highly specific and scalable RNA interference (RNAi) approach

Since its identification in the 1990s, the RNA interference (RNAi) pathway has proven extremely useful in elucidating the function of proteins in the context of cells and even whole organisms. In particular, this sequence-specific and powerful loss-of-function approach has greatly simplified the study of the role of host cell factors implicated in the life cycle of viruses. Here, we detail the RNAi method we have developed and used to specifically knock down the expression of ezrin, an actin binding protein that was identified by yeast two-hybrid screening to interact with the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus (SARS-CoV) spike (S) protein. This method was used to study the role of ezrin, specifically during the entry stage of SARS-CoV infection.

ELECTROCATALYTIC PROCESSING OF RENEWABLE BIOMASS-DERIVED COMPOUNDS FOR PRODUCTION OF CHEMICALS, FUELS AND ELECTRICITY

The dual problems of sustaining the fast growth of human society and preserving the environment for future generations urge us to shift our focus from exploiting fossil oils to researching and developing more affordable, reliable and clean energy sources. Human beings had a long history that depended on meeting our energy demands with plant biomass, and the modern biorefinery technologies realize the effective conversion of biomass to production of transportation fuels, bulk and fine chemicals so to alleviate our reliance on fossil fuel resources of declining supply. With the aim of replacing as much non-renewable carbon from fossil oils with renewable carbon from biomass as possible, innovative R&D activities must strive to enhance the current biorefinery process and secure our energy future. Much of my Ph.D. research effort is centered on the study of electrocatalytic conversion of biomass-derived compounds to produce value-added chemicals, biofuels and electrical energy on model electrocatalysts in AEM/PEM-based continuous flow electrolysis cell and fuel cell reactors. High electricity generation performance was obtained when glycerol or crude glycerol was employed as fuels in AEMFCs. The study on selective electrocatalytic oxidation of glycerol shows an electrode potential-regulated product distribution where tartronate and mesoxalate can be selectively produced with electrode potential switch. This finding then led to the development of AEMFCs with selective production of valuable tartronate or mesoxalate with high selectivity and yield and cogeneration of electricity. Reaction mechanisms of electrocatalytic oxidation of ethylene glycol and 1,2-propanediol were further elucidated by means of an on-line sample collection technique and DFT modeling. Besides electro-oxidation of biorenewable alcohols to chemicals and electricity, electrocatalytic reduction of keto acids (e.g. levulinic acid) was also studied for upgrading biomass-based feedstock to biofuels while achieving renewable electricity storage. Meanwhile, ORR that is often coupled in AEMFCs on the cathode was investigated on non-PGM electrocatalyst with comparable activity to commercial Pt/C. The electro-biorefinery process could be coupled with traditional biorefinery operation and will play a significant role in our energy and chemical landscape.

Comparative Genomics of Field Isolates of Mycobacterium bovis and M. caprae Provides Evidence for Possible Correlates with Bacterial Viability and Virulence

Mycobacteria of the Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) greatly affect humans and animals worldwide. The life cycle of mycobacteria is complex and the mechanisms resulting in pathogen infection and survival in host cells are not fully understood. Recently, comparative genomics analyses have provided new insights into the evolution and adaptation of the MTBC to survive inside the host. However, most of this information has been obtained using M. tuberculosis but not other members of the MTBC such as M. bovis and M. caprae. In this study, the genome of three M. bovis (MB1, MB3, MB4) and one M. caprae (MB2) field isolates with different lesion score, prevalence and host distribution phenotypes were sequenced. Genome sequence information was used for whole-genome and protein-targeted comparative genomics analysis with the aim of finding correlates with phenotypic variation with potential implications for tuberculosis (TB) disease risk assessment and control. At the whole-genome level the results of the first comparative genomics study of field isolates of M. bovis including M. caprae showed that as previously reported for M. tuberculosis, sequential chromosomal nucleotide substitutions were the main driver of the M. bovis genome evolution. The phylogenetic analysis provided a strong support for the M. bovis/M. caprae clade, but supported M. caprae as a separate species. The comparison of the MB1 and MB4 isolates revealed differences in genome sequence, including gene families that are important for bacterial infection and transmission, thus highlighting differences with functional implications between isolates otherwise classified with the same spoligotype. Strategic protein-targeted analysis using the ESX or type VII secretion system, proteins linking stress response with lipid metabolism, host T cell epitopes of mycobacteria, antigens and peptidoglycan assembly protein identified new genetic markers and candidate vaccine antigens that warrant further study to develop tools to evaluate risks for TB disease caused by M. bovis/M.caprae and for TB control in humans and animals.

Energy harvesting for monitoring bridges over their operational life

The use of energy harvesting materials for large infrastructure is a promising and growing field. In this regard, the use of such harvesters for the purpose of structural health monitoring of bridges has been proposed in recent times as one of the feasible options since the deployment of them can remove the necessity of an external power source. This paper addresses the performance issue of such monitors over the life-cycle of a bridge as it deteriorates and the live load on the structure increases. In this regard, a Lead Zirconate Titanate (PZT) material is considered as the energy harvesting material and a comparison is carried out over the operational life of a reinforced concrete bridge. The evolution of annual average daily traffic (AADT) is taken into consideration, as is the degradation of the structure over time, due to the effects of corrosion. Evolution of such harvested energy is estimated over the life-cycle of the bridge and the sensitivity of harvested energy is investigated for varying rates of degradation and changes in AADT. The study allows for designing and understanding the potential of energy harvesters as a health monitor for bridges. This paper also illustrates how the natural growth of traffic on a bridge over time can accentuate the identification of damage, which is desirable for an ageing structure. The paper also assesses the impact and effects of deployment of harvesters in a bridge as a part of its design process, considering performance over the entire life-cycle versus a deployment at a certain age of the structure.

Life history & environmental effects on telomere dynamics in Atlantic salmon

While much of the study of molecular biology inevitably focuses on the parts of the genome that contain active genes, there are also non-coding regions that nonetheless play an essential role in maintaining genome integrity. One such region are telomeres, which cap the ends of all eukaryotic chromosomes and play an important role in chromosome protection. Telomere loss occurs at each cell division as a result of the ‘end replication problem’ and a relatively short telomere length is indicative of poor biological state. Thus far, the majority of studies on the dynamics and role of telomeres have been biased towards certain taxa. Research to date has mostly focussed on humans, other mammals and birds. There has been far less research on the telomere dynamics of ectotherms. It is important that we do so, especially since ectothermic vertebrates do not seem to down-regulate telomerase expression in the same way as endotherms, suggesting that their telomere dynamics may be less predictable in the later life stages. The main objective of this thesis was therefore to investigate how life history and environmental effects may influence telomere dynamics in Atlantic salmon Salmo salar. I carried out carefully designed experiments, both in the laboratory and in the wild, using a longitudinal approach where possible, in order to address a number of specific questions that are connected to this central theme. In chapter 2, I demonstrate that there can be significant links between parental life history and offspring telomere dynamics. Maternal life history traits, in particular egg size, were most strongly related to offspring telomere length at the embryonic stages. Paternal life history traits, such as early life growth rate, had a greater association with offspring telomere dynamics in the later stages of development. In chapter 3, using a wild Atlantic salmon population, I found that most individuals experienced a reduction in telomere length during the migratory phase of their life cycle; however the relative rate of telomere loss was dependent on sex, with males experiencing a relatively greater loss. Unexpectedly, I also found that juvenile salmon that had the shortest telomeres at the time of outward migration, had the greatest probability of surviving through to the return migration. In chapter 4, again using a wild system involving experimental manipulations of juvenile Atlantic salmon in Scottish streams, I found that telomere length in juvenile fish was influenced by parental traits and by direct environmental effects. Faster-growing fish had shorter telomeres and there was a greater cost (in terms of reduced telomere length) if the growth occurred in a harsher environment. I also found a positive association between offspring telomere length and the growth history of their fathers (but not mothers), represented by the number of years that fathers had spent at sea. Chapter 5 explored the hypotheses that oxidative DNA damage, catalase (CAT) antioxidant activity and cell proliferation rate are underlying mechanisms linking incubation temperature and telomere dynamics in salmon embryos. No evidence was found for any such effects, but telomere lengths in salmon embryos were found to be significantly affected by the temperature of the water in which they were living. There is also evidence that telomere length significantly increases during embryonic development. In summary, this thesis has shown that a complex mix of environmental and parental effects appear to influence telomere dynamics in Atlantic salmon, with parental effects especially evident during early life stages. It also demonstrated that telomeres lengthen through the embryo stages of development before reducing once the fry begin feeding, indicating that the patterns of telomere loss commonly found in endotherms may differ in ectotherms. Reasons for this variation in telomere dynamics are presented in the final Discussion chapter of the thesis.