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.

Caracterização parcial e atividades farmacológicas do extrato rico em polissacarídeos sulfatatos da angiosperma marinha Halodule wrightii

Sulfated polysaccharides (PS) are biomolecules with a great biotechnological potential. There are few data about PS from high plants. In addition, pharmacological activities of PS from plants have not been carrying out. The aim of this work was extract PS from the angiosperm Halodule wrightii and study their anticoagulant and antioxidant activities. Histological analysis showed the presence of the PS manly in the roots. A polysaccharide-rich extract was obtained from H. wrightii by proteolysis followed by methanol and TCA precipitation. Chemical, infra-red analysis and agarose gel electrophoresis in 1.3 diaminopropane acetate buffer confirmed the presence of sulfated polysaccharides made by glucose, galactose, xylose and sulfate residues in the proportion 1: 0,9: 1: 1. In addition polyacrilamide electrophoresis have shown that extract is mainly compose by 11kDa sulfated polysaccharides. Pharmacological analysis have shown total antioxidant capacity (CAT) that resulted in 15,21 μg for equivalent of ascorbic acid, scavenging activity of the DPPH radical with 41,36 % of scavenging, activity of reducing power with the maximum of 0,290 nm (50 % of vitamin C activity) and scavenging activity superoxide radical (O2-) with a maximum of 32,23 %. Chelating activity of metal less than 4% and scavenging activity of the radical hydroxyl (OH-) less than 2%. Time of activated partial tromboplastin (aPTT) doubling the time of coagulation from 20μg of and protrombin time (PT) was not present. The data indicate that PS from Halodule wrightii could be considered for future applications in medicine, food production or cosmetic industry

Caracterização parcial e atividades farmacológicas do extrato rico em polissacarídeos sulfatados da angiosperma marinha Halodule wrightii

Sulfated polysaccharides (PS) are biomolecules with a great biotechnological potential. There are few data about PS from high plants. In addition, pharmacological activities of PS from plants have not been carrying out. The aim of this work was extract PS from the angiosperm Halodule wrightii and study their anticoagulant and antioxidant activities. Histological analysis showed the presence of the PS manly in the roots. A polysaccharide-rich extract was obtained from H. wrightii by proteolysis followed by methanol and TCA precipitation. Chemical, infra-red analysis and agarose gel electrophoresis in 1.3 diaminopropane acetate buffer confirmed the presence of sulfated polysaccharides made by glucose, galactose, xylose and sulfate residues in the proportion 1: 0,9: 1: 1. In addition polyacrilamide electrophoresis have shown that extract is mainly compose by 11kDa sulfated polysaccharides. Pharmacological analysis have shown total antioxidant capacity (CAT) that resulted in 15,21 μg for equivalent of ascorbic acid, scavenging activity of the DPPH radical with 41,36 % of scavenging, activity of reducing power with the maximum of 0,290 nm (50 % of vitamin C activity) and scavenging activity superoxide radical (O2-) with a maximum of 32,23 %. Chelating activity of metal less than 4% and scavenging activity of the radical hydroxyl (OH-) less than 2%. Time of activated partial tromboplastin (aPTT) doubling the time of coagulation from 20μg of and protrombin time (PT) was not present. The data indicate that PS from Halodule wrightii could be considered for future applications in medicine, food production or cosmetic industry

Estudo da atividade biológica de líquidos iónicos baseados em bis-piridínios em bactérias Gram-positivas e Gram-negativas

As resistências aos antibióticos estão a tornar-se um problema de saúde pública, estando a preocupar as várias entidades mundiais. Assim sendo, a descoberta de novas alternativas para combater infeções microbianas é crítica. Os líquidos iónicos (LIs) surgem, neste contexto, como um recurso a ser utilizado na indústria farmacêutica, nomeadamente na síntese de novos antibióticos. LIs demonstram a capacidade de melhorar as características dos ingredientes farmacêuticos ativos (API). No entanto, esta não é apenas a relevância destes compostos: propriedades antimicrobianas também têm sido descritas. LIs combinados com APIs ou LI como um API estão a dar uma nova perspetiva aos antibióticos. Os bis-piridínios estão, agora, a ser alvo de estudos também nesta área. Propriedades antimicrobianas de bis-piridinio têm sido descritas. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade de sais bis-piridínios como antimicrobianos. Os LIs derivados de bis-piridínio foram sintetizados e purificados pelo grupo Luís C. Branco da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, e usado após a confirmação das estruturas e pureza por ressonância magnética nuclear e espectrometria de massa. As bactérias utilizadas pertencem à coleção de Química e Biomoléculas da ESTSP. Para avaliar a atividade biológica dos compostos foram determinados os valores de concentração mínima inibitória (MIC), pelo método de microdiluição, de acordo com a metodologia do Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI). A determinação das taxas de crescimento também foi feita pelo método de microdiluição. Foram estudados 12 LIs contra 9 estirpes bacterianas, muitas das quais resistentes aos antibióticos. Apenas três dos compostos não mostraram nenhuma atividade antimicrobiana para as concentrações estudadas (<5 mM). Dois LIs mostraram atividade biológica contra todas as bactérias estudadas, incluindo o S.aureaus MRSA ATCC 43300. Seis dos sete restantes compostos demonstraram atividade biológica contra a maioria das bactérias estudadas. Só um composto mostrou atividade contra uma única bactéria. Os LIs bis-piridínios têm atividade biológica contra bactérias Gram-positivas e Gram- negativas, incluindo bactérias resistentes. Assim, estes compostos devem ser tidos em conta na busca de novas moléculas antibacterianas (síntese de novos antibióticos ou desinfetantes).

Atividades biológicas de xilana de sabugo de milho

The corn cob is an agricultural by-product still little used, this in part due to the low knowledge of the biotechnological potential of their molecules. Xylan from corn cobs (XSM) is a polysaccharide present in greater quantity in the structure of plant and its biotechnology potential is little known. This study aimed to the extraction, chemical characterization and evaluation of biological activities of xylan from corn cobs. To this end, corncobs were cleaned, cut, dried and crushed, resulting in flour. This was subjected to a methodology that combines the use of alkaline conditions with waves of ultrasound. After methanol precipitation, centrifugation and drying was obtained a yield of 40% (g/g flour). Chemical analysis indicated a high percentage of polysaccharides in the sample (60%) and low contamination by protein (0.4%) and phenolic compounds (> 0.01%). Analysis of monosaccharide composition indicated the presence of xylose:glucose:arabinose:galactose:mannose:glucuronic acid in a molar ratio 50:20:15:10:2.5:2.5. The presence of xylan in the sample was confirmed by nuclear magnetic resonance (¹H and ¹³C) and infrared spectroscopy (IR). Tests were conducted to evaluate the antioxidant potential of XSM. This showed a total antioxidant capacity of 48.45 EAA/g sample. However, did not show scavenging activity of superoxide and hydroxyl radical and also reducing power. But, showing a high capacity chelating iron ions with 70% with about 2 mg/mL. The ability to XSM to influence cell proliferation in culture was also evaluated. This polymer did not influence the proliferation of normal fibroblast cells (3T3), however, decreased the rate of proliferation of tumor cells (HeLa) in a dose-dependent, reaching an inhibition of about 50% with a concentration around 2 mg/mL. Analyzing proteins related to cell death, by immunoblotting, XSM increases the amount of Bax, Bcl-2 decrease, increase cytochrome c and AIF, and reduce pro-caspase-3, indicating the induction of cell death induced apoptosis dependent and independent of caspase. XSM did not show anticoagulant activity in the PT test. However, the test of activated partial thromboplastin time (aPTT), XSM increased clotting time at about 5 times with 600 μg of sample compared with the negative control. The presence of sulfate on the XSM was discarded by agarose gel electrophoresis and IR. After carboxyl-reduction of XSM the anticoagulant activity decreased dramatically. The data of this study demonstrate that XSM has potential as antioxidant, antiproliferative and anticoagulant compound. Future studies to characterize these activities of XSM will help to increase knowledge about this molecule extracted from corn and allow their use in functional foods, pharmaceuticals and chemical industries.

Modulação da expressão da proteína XPA em resposta ao tratamento com azul de metileno fotossensibilizado

Reactive oxygen species (ROS) are produced by aerobic metabolism and react with biomolecules, such as lipids, proteins and DNA. In high concentration, they lead to oxidative stress. Among ROS, singlet oxygen (1O2) is one of the main ROS involved in oxidative stress and is one of the most reactive forms of molecular oxygen. The exposure of some dyes, such as methylene blue (MB) to light (MB+VL), is able to generate 1O2 and it is the principle involved in photodynamic therapy (PDT). 1O2 e other ROS have caused toxic and carcinogenic effects and have been associated with ageing, neurodegenerative diseases and cancer. Oxidative DNA damage is mainly repaired by base excision repair (BER) pathway. However, recent studies have observed the involvement of nucleotide excision repair (NER) factors in the repair of this type of injury. One of these factors is the Xeroderma Pigmentosum Complementation Group A (XPA) protein, which acts with other proteins in DNA damage recognition and in the recruitment of other repair factors. Moreover, oxidative agents such as 1O2 can induce gene expression. In this context, this study aimed at evaluating the response of XPA-deficient cells after treatment with photosensitized MB. For this purpose, we analyzed the cell viability and occurrence of oxidative DNA damage in cells lines proficient and deficient in XPA after treatment with MB+VL, and evaluated the expression of this enzyme in proficient and complemented cells. Our results indicate an increased resistance to treatment of complemented cells and a higher level of oxidative damage in the deficient cell lines. Furthermore, the treatment was able to modulate the XPA expression up to 24 hours later. These results indicate a direct evidence for the involvement of NER enzymes in the repair of oxidative damage. Besides, a better understanding of the effects of PDT on the induction of gene expression could be provided

Estudo da proteína humana centrossomal TBCCD1 em condições de stress oxidativo causado por H2O2 em estado estacionário

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Avaliação dos efeitos da irradiação na composição química e bioatividade de plantas usadas na indústria farmacêutica e/ou alimentar

Algumas plantas são uma fonte natural de compostos bioativos, tais como polifenóis, vitaminas, carotenóides e ácidos gordos insaturados. Esta diversidade de biomoléculas permite a sua utilização em diversas áreas, especialmente como aditivos alimentares e ingredientes naturais para promoção da saúde. Estes fitoquímicos têm sido utilizados na industria farmacêutica, bem como na formulação de suplementos dietéticos, alimentos funcionais e nutracêuticos. No entanto, a utilização de matérias-primas de boa qualidade microbiológica é um dos requisitos essenciais na indútria, uma vez que os microrganismos podem contaminar o produto final, levando à sua deterioração. Assim, a irradiação é creditada para que a sua aplicação seja permitida em ingredientes secos, sendo cada vez mais reconhecida mundialmente, devido à eficiência na redução das perdas causadas por processos fisiológicos naturais (brotamento, maturação e envelhecimento), para eliminar ou reduzir microorganismos, parasitas e pragas, sem que ocorra qualquer alteração (química ou organoléptica) no alimento, tornando-o mais seguro para o consumidor [1-3]. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da aplicação de diferentes doses de radiação gama e feixe de eletrões na composição química e bioatividade de várias plantas (Ginkgo biloba L., Melissa officinalis L., Melittis melissophyllum L., Mentha piperita L., Aloysia citrodora Palàu, Arenaria montana L. e Thymus vulgaris L.).

Valorização de produtos de montanha pela utilização de tecnologias de processamento não convencionais

Os vegetais embalados prontos a comer têm tido uma crescente aceitação por parte do consumidor por atenderem aos requisitos contemporâneos de conveniência, segurança e salubridade. O crescimento deste setor tem levado à introdução de novos produtos e à adoção de tecnologias de conservação mais eficientes, seguras e sustentáveis [1]. O consumidor procura também alimentos com características organoléticas diferenciadas das dos alimentos habitualmente consumidos diariamente. A recuperação do uso de Rumex induratus Boiss. & Reut. (azedas) e Nasturtium officinale R. Br. (agrião) poderá responder a esta procura, aliando garantia de qualidade e inovação. Visto a maioria dos tratamentos convencionais ser ineficaz em assegurar segurança sem comprometer a qualidade, e dada a preocupação em torno dos agentes químicos vulgarmente utilizados, a irradiação de alimentos e o embalamento em atmosfera modificada têm emergido como alternativas seguras e eficazes [1-4]. Neste sentido, este estudo teve como objetivo avaliar a eficácia de diferentes atmosferas de embalamento e de diferentes doses de radiação ionizante na conservação da qualidade destas espécies durante o armazenamento refrigerado. O uso sustentável de produtos vegetais para a recuperação de biomoléculas ou produção de ingredientes funcionais de valor acrescentado é uma estratégia útil que pode ajudar a enfrentar os desafios societais deste século. Atualmente é originada uma grande quantidade de resíduos de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) fresco durante as várias etapas do seu ciclo produtivo, desde a cultura até ao armazenamento e venda [5]. Estes resíduos são ricos em licopeno e vitaminas, mas também em compostos fenólicos [6,7]. Estes compostos bioativos estão envolvidos na prevenção de várias patologias humanas e são de elevada importância para a indústria alimentar, farmacêutica e cosmética. Visto os métodos convencionais utilizados para a extração destas biomoléculas apresentarem várias desvantagens, novas tecnologias mais eficientes e sustentáveis têm vindo a ser adotadas. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo otimizar as condições de extração assistida por tecnologia micro-ondas de antioxidantes hidrofílicos e lipofílicos e dos ácidos fenólicos e flavonoides maioritários da variedade de tomate redondo utilizando a metodologia de superfície de resposta (RSM).

Synthesis of fluorescent dendrimeric antigen efficiently internalized by human dendritic cells

A new fluorescent dendrimeric antigen (DeAn) based on a dendron with amoxicilloyl terminal groups has been synthetized. The synthesis implies a novel class of all-aliphatic polyamide dendrimer (BisAminoalkylPolyAmide Dendrimers, or BAPAD).[1] The introduction of a cystamine core allows the incorporation of this dendrons into a 1,8-naphthalimide fluorofore functionalized with a maleimide group. The fluorescence properties of this DeAn has been studied and compared with the properties of an equivalent dendron possessing amino-terminal groups. This DeAn has been used as a synthetic antigen in a biomedical assay that tests the amoxicillin sensitivity of dendritic cells (DC) from tolerant and allergic patients.

Descrição do resistoma de solo de Cerrado stricto sensu e o potencial de dioxigenases metagenômicas na resistência antimicrobiana e em processos de biorremediação

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.

Síntese verde de nanopartículas de prata a partir de extrato aquoso do tubérculo de Curcuma longa associadas à quitosana e avaliação da atividade antitumoral in vitro em câncer de pele não melanoma (linhagem A431)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação Nanociência e Nanobiotecnologia, 2016.

Structural and functional interaction between polyamine related molecules and biological membranes

Changes induced by PA on nucleic acid (NA) conformation and synthesis is proven to be a major reason for PA essentiality (1-3). However, PA interactions with other polyanions, for instance polyanionic membrane lipid bilayers and glyosaminoglycans have received less attention (3-4). The functional importance of these interactions still is an obscure but interesting area of cell and molecular biology, especially in mammalian cells for which specific PA transport systems are not fully characterized (5). In mammals, activity and turnover of the polyamine (PA) synthesis key enzyme is controlled by a set of proteins: Antizymes (OAZ1-3) and antizyme inhibitors (AZIN1 and 2). It is demonstrated that AOZ modulate polyamine uptake (6), and that PA transport to mitochondria is linked to the respiratory chain state and modulates mitochondrial permeability transition (7). Antizyme expression variants have been located in mitochondria, being proposed as a proapoptotic factor (7-8). AZIN 2 is only expressed in a reduced set of tissues that includes mast cells, where it is associated to mast cell granules membrane (9). This fact, together to the abnormalities observed in bone marrow derived mast cell granules when they are differentiated under restricted PA synthesis conditions (10 and unpublished results), point out to important roles of PA and their related proteins in structure and function of mast cell granules. We will also present novel biophysical results on tripartite interactions of PA that remark the interest of the characterization of PA interactions with lipid bilayers for biomedicine and biotechnology. Thus, the information reported in this paper integrates previously reported information with our still unpublished results, all indicating that PA and their related proteins also are important factors for structure and dynamics of biological membranes and their associated functions essential in human physiology; for instance, solute interchange with the environment (uptake and secretion), oxidative metabolism and apoptosis. The importance of these involved processes for human homeostasis claim for further research efforts. 1. Ruiz-Chica J, Medina MA, Sánchez-Jiménez F and Ramírez FJ (2001) Fourier Transform Raman study of the structural specificities on the interaction between DNA and biogenic polyamines. Biophysical J. 80:443-454. 2. Lightfoot HL, Hall J (2014) Endogenous polyamine function--the RNA perspective. Nucleic Acids Res. 42:11275-11290. 3. Igarashi K, Kashiwagi K (2010) Modulation of cellular function by polyamines. Int J Biochem Cell Biol. 42:39-51. 4. Finger S, Schwieger C, Arouri A, Kerth A, Blume A (2014) Interaction of linear polyamines with negatively charged phospholipids: the effect of polyamine charge distance. Biol Chem. 395:769-778. 5. Poulin R, Casero RA, Soulet D. (2012) Recent advances in the molecular biology of metazoan polyamine transport. Amino Acids. 42:711-723. 6. Kahana C (2009) Regulation of cellular polyamine levels and cellular proliferation by antizyme and antizyme inhibitor. Essays Biochem. 4:47-61. 7. Agostinelli E, Marques MP, Calheiros R, Gil FP, Tempera G, Viceconte N, Battaglia V, Grancara S, Toninello A (2010) Polyamines: fundamental characters in chemistry and biology. Amino Acids 38:393-403. 8. Liu GY, Liao YF, Hsu PC, Chang WH, Hsieh MC, Lin CY, Hour TC, Kao MC, Tsay GJ, Hung HC (2006) Antizyme, a natural ornithine decarboxylase inhibitor, induces apoptosis of haematopoietic cells through mitochondrial membrane depolarization and caspases' cascade. Apoptosis 11:1773-1788. 9. Kanerva K, Lappalainen J, Mäkitie LT, Virolainen S, Kovanen PT, Andersson LC (2009). Expression of antizyme inhibitor 2 in mast cells and role of polyamines as selective regulators of serotonin secretion. PLoS One 31:e6858. 10. García-Faroldi G, Rodríguez CE, Urdiales JL, Pérez-Pomares JM, Dávila JC, Pejler G, Sánchez-Jiménez F, Fajardo I (2010) Polyamines are present in mast cell secretory granules and are important for granule homeostasis. PLoS One 30:e15071.