Prospecção química e avaliação biológica de Banisteriopsis laevifolia (Malpighiaceae)

The Banisteriopsis genus is widespread in traditional medicine. This work aims to contribute with information about the chemical composition and on the evaluation of the biological activity of the essential oil, the ethanol extract of the leaves and partitions of the Banisteriopsis laevifolia. The phytochemical screeningtest of ethanol extract and partitions of leaves indicated the presence of flavonoids, terpenoids, saponins, phenols and steroids compounds. Nitrogenous compounds, characteristic of some species of this family, were not detected. Flavonoids were the predominant metabolite, with the highest concentrations on the partitions ethyl acetate and n-butanol. The antibacterial activity, antifungal and cytotoxicity of the essetial oil, ethanol extract and partitions were assyed by microdilution broth method (MBM), where the minimum inhibitory concentrations (MIC) were calculated. The ethanol extract and partitions did not inhibit growth against to Gram positive bacteria tested, with MIC less than 400 mg L-1. For the Gram negative bacteria tested, the hexane and hydroethanol partitios were more effective against F. nucleatum bacteria (MIC 100 ug mL-1). The ethanol extract showed antifungal activity with MIC of 31.2 mg L-1. Ethyl acetate and n-butanol partitions showed MIC 187.5 mg L-1 and 93.7 mg L-1, respectively, arousing interest for isolation studies. The antioxidant activity was evaluated by the DPPH free radical method. The ethanolic extract, ethyl acetate and n-butanol partitions were active, since they showed EC50 values (4.53 ug mL-1, 4.07 and 8.39 ug mL-1, respectively), values equivalent to the BHT (7.3 mg L-1). The analysis by HPLC-MS/MS of the most active fractions (ethyl acetate and n-butanol) identified phenolic compounds (flavonols and phenolic acids) which exert recognized biological activity. The GC-MS analysis of the essential oils from leaves collected in two periods studied (dry and wet), showed a small variation in the number of compounds. The major classes identified for the oil collected in the dry period were aliphatic alcohols (23,4%), terpenoids (18.7%), sterols (10.4%) and long-chain alkanes (9.2%) compounds. Terpenoids (26.8%) were the major class for the rain season. The major compounds (3Z) -hexenol, phytol and untriacontano are present in the two seasons but in different amounts (19.4%, 9.8% and 7.5% during the dry season, and 17.0 %, 14.9% and 15.3% in the rainy season, respectively). The essential oil from rainy season was not effective against to the oral bacteria Gram positive and Gram negative tested. However, showed significant antifungal activity with MIC 1000 mg L-1 against Candidas. Thus, the promising results with respect to biological assays of ethanolic extract and partitions from B. laevifolia contributed to the chemical and biological knowledge of the species B. laevifolia.

Obtenção de triacetato de celulose a partir do bagaço de cana-deaçúcar para revestimento de micropartículas de goma gelana e avaliação do seu perfil de liberação in vitro e da mucoadesão ex vivo

Oral route of administration is considered to be the most comfortable, safe and greater adaptation for patients. But, oral route presents some disadvantages such as drugs bioavailability and side effects on the stomach. Some technologies are studied to soften and/or resolve these problems, such as coating with polymeric films, which are able to protect the pharmaceutical form of the acid stomachic environment and to act in the drug release, and mucoadhesive systems, which allow the pharmaceutical form remains a greater time interval in the intestine, increasing the effectiveness of the drug. Cellulose triacetate (CTA) films were produced from cellulose extracted from sugar cane bagasse. The films were prepared with different morphologies (with and without water, acting as non-solvent) and concentrations (3, 6.5 and 10%) of CTA and characterized using scanning electron microscopy (SEM), water vapor permeability (WVP), puncture resistance (PR), enzymatic digestion (DE), and mucoadhesive force evaluation (MF). Microscopy showed the formation of symmetric and asymmetric morphologies. WVP data showed that more concentrated films have higher values for WVP; moreover, asymmetric films had higher values than symmetric films. PR measurements showed that symmetric membranes are more resistant than asymmetric ones. More concentrated films were also more puncture resistant, except for symmetric membranes with CTA concentrations of 6.5 and 10% that did not show significant differences. All of the films presented large mucoadhesive capacities independent of their morphology and CTA concentration. From the results of WVP and RP, a symmetric filme with 6.5% CTA showed better ability and mechanical resistance, therefore, was selected to serve as coating of gellan gum (GG) particles incorporating ketoprofen (KET), which was confirmed by SEM. The selected film presented low values in measurements of the swelling index (SI) and in a dissolution test (DT). TGA analysis showed that the CTA coating does not influence the thermal stability of the particles and there is no incompatibility evidence between CTA, GG and KET. Coated particles released 100% of the ketoprofen in 24 h, while uncoated particles released the same amount in 4 h. The results of this study highlight the potential of CTA in the development of new controlled oral delivery systems.

Estudo fitoquímico e biológico das folhas de Banisteriopsis argyrophylla (A. Juss.) B. Gates (Malpighiaceae)

With the increasing fungi resistance compared with existing drugs on the market and the side effects reported by some compounds with antioxidant properties and enzymatic inhibitors, in particular against α-amylase and α-glucosidase, the discovery of new compounds with biological potential, becomes a need. In this context, natural products can be an important source for the discovery of new active molecular architectures. Then, this study aimed to evaluate the antioxidant activity, the enzymatic inhibitory activity of α-amylase and α-glucosidase, the antifungal and cytotoxic activities of ethanolic extract (EE) the leaves of Banisteriopsis argyrophylla (Malpighiaceae) and their fractions, obtained by liquid-liquid extraction using solvents of increasing polarity. The antioxidant activity was evaluated by the free radical DPPH scavenging method (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) and the ethyl acetate fractions (FAE) and n-butanol (FB) were the most active, confirmed by the peak current and the oxidation potential obtained by differential pulse voltammetry (DPV). The inhibitory activity of the α-amylase and α-glucosidase was analyzed considering the reactions between substrates α-(2-chloro-4-nitrophenyl)-β-1,4-galactopiranosilmaltoside (Gal-α-G2-CNP) and 4-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside (p-NPG), respectively. Initially, it was found that the EE showed considerable activity against α-amylase (EC50 = 2.89±0.1 μg m L–1) compared to the acarbose used as positive control (EC50 = 0.08±0.1 μg mL–1) and that did not showed promising activity against the α-glucosidase. After this observation we evaluated the inhibitory activity of α-amylase fractions, with FAE (EC50 = 2.33±0.1 μg mL–1) and FB (EC50 = 2.57 ± 0.1 μg mL–1) showing the best inhibitions. The antifungal activity was evaluated against Candida species, and the FAE had better antifungal potential (MIC's between 93.75 and 11.72 μg mL–1) compared with amphotericin as positive standard (MIC = 1.00 and 2.00 μg L–1 for C. parapsilosis and C. krusei used as controls, respectively). The EE (CC50 = 360.00 ± 12 μg mL–1) and fractions (CC50's> 270.00 μg mL–1) were considerably less toxic to Vero cells than the cisplatin used as positive control (CC50 = 7.01 ± 0 6 μg mL–1). The FAE showed the best results for the activities studied, this fraction was submitted to ultra performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (UPLC-MS)), and the following flavonoids have been identified: (±)-catechin, quercetin-3-O-β-D-Glc/ quercetin-3-O-β-D-Gal, quercetin-3-O-β-L-Ara, quercetin-3-O-β-D-Xyl, quercetin-3-O-α-L-Rha, kaempferol-3-O-α-L-Rha, quercetin-3-O-(2''-galoil)-α-L-Rha, quercetin-3-O-(3''-galoil)-α-L-Rha and kaempferol-3-O-(3''-galoil)-α-L-Rha,. FAE was submitted to column chromatography using C18 phase, and (±)-catechin was isolated (FAE-A1, 73 mg) and three fractions consisting of a mixture of flavonoids were obtained (FAE-A2, FAE-A3 and FAE-A4). These compounds were identified by thin layer chromatography (TLC) and (–)-ESI-MS. The (±)-catechin fraction showed an MIC = 2.83 μg ml–1 in assay using C. glabrata, with amphotericin as positive control. The fractions FAE-A2, FAE-A3, FAE-A4, showed less antifungal potential in tested concentrations. The identified flavonoids are described in the literature, regarding their antioxidant capacity and (±)-catechin, quercetin-3-O-Rha and kaempferol-3-O-Rha are described as α-amylase inhibitors. Thus, B. argyrophylla is an important species that produces compounds with antioxidant potential that can be related to the traditional use as anti-inflammatory and also has antifungal compounds and inhibitors of α-amylase. Therefore, these leaves are promising resources for the production of new drugs.

Verdigrís, pigmento histórico de cobre: estudio de su composición y color a partir de reproducciones de antiguas recetas

Bajo la denominación del verdigrís se incluye una amplia variedad de pigmento de origen sintético cuyo color puede ser verde, verde-azulado o incluso azul. Su proceso de obtención se basa en la corrosión del cobre o sus aleaciones provocada por la acción del ácido acético contenido en el vinagre o por la acción de cloruros (cloruro sódico o cloruro amónico). Ha sido uno de los pigmentos más importantes de la historia y ha sido profusamente utilizado por artistas de todas las épocas y escuelas pictóricas. Sus procesos de obtención se conocen desde la antigüedad clásica, y aparecen recogidos en textos de aquella época y en muchos otros de la época medieval y de los siglos XVI al XIX. Incluso existen patentes de invención de los siglos XIX y XX relacionadas con su obtención y con la propuesta de sistemas para mejorar su producción. Una peculiaridad de este pigmento es su solubilidad en agua, por lo que también ha sido utilizado enla elaboración de tintas que han sido profusamente utilizadas para la elaboración de planos y mapas; en este tipo de usos eran utilizadas para representar las zonas de vegetación o de agua (ríos, lagos, zonas de costa) Son numerosas las investigaciones que se han realizado en torno a este pigmento. Muchas de ellas han estado dirigidas a esclarecer su composición química y aunque son de indudable interés, estas aportaciones no resultan suficientes. La principal razón es que se trata de un pigmento que puede obedecer a una amplia variedad de composiciones; a este respecto han sido identificadas diferentes hidroxiacetatos de cobre(II) hidratados, hidroxicloruros de cobre(II) y acetato de cobre(II) hidratado, entre otros compuestos...

Assessment of metals contamination (Cd, Pb, Ni) at the Óbidos Lagoon using Cerastoderma edule as a biomonitoring tool

A poluição marinha é um problema ambiental Mundial que afeta as constituintes bióticas e abióticas do Ecossistema. Os resultados de diversas atividades antropogénicas chegam ao meio marinho através de escorrências terrestres, industriais e agrícolas assim como através de descargas domésticas, causando distúrbios neste Ecossistema. Sendo assim, a avaliação da contaminação por metais é uma das prioridades tendo em conta que estes químicos têm comportamentos acumulativos e podem ser transportados ao longo de grandes distâncias. Nos estuários, os bivalves são componentes chaves das comunidades macrobentónicas devido o seu papel vital na comunidade e também por serem uma ótima fonte de alimentação para os seres Humanos. Na Lagoa de Óbidos, uma das espécies com estas características e intensamente apanhada é o berbigão Cerastoderma edule. Este berbigão foi descrito por vários autores como sendo tolerante a diversos poluentes. Sendo assim, no presente estudo, o principal objetivo foi utilizar C. edule como ferramenta de biomonitorização de contaminações por metais na Lagoa de Óbidos, avaliando a contaminação por Cádmio, Chumbo e Níquel durante as estações do ano de 2009 e 2010 em duas estações de amostragens (estação ML e BSB). Os resultados foram complementados com a análise de contaminações por metais em amostras de águas e sedimentos. Diversas respostas fisiológicas do berbigão foram também averiguadas de modo a perceber os efeitos da presença de metais e sua acumulação. Finalmente, avaliou-se a Dose Semanal Admissível Provisória (DSAP) para o consumo de berbigão para os mínimos e máximos de concentrações de metais detetados em cada estação de amostragem. Todos os metais foram detetados em amostras de água enquanto apenas o Pb foi detetado no sedimento. O Pb e o Ni foram detetados mais vezes na amostras biológicas do que o Cd. No entanto, as contaminações por metais Pb e Cd no berbigão foram frequentemente acima do limiar fixado pelas autoridades responsáveis enquanto o Ni se encontrou perto dos valores legislados. A avaliação da DSAP revelou a necessidade de aumentar a monitorização biológica neste berbigão visto que a dose semanal admissível foi muito baixa para os três metais. De um modo geral, C. edule refletiu as modificações ambientais, respondendo a modificações físico-químicas e contaminações por metais durante o período de estudo em ambas as estações de amostragem. Assim, este estudo permitiu concluir que Cerastoderma edule foi um bom e sensível indicador de contaminações por metais, especialmente para o Pb e preferencialmente para o Ni.

Substituição de fonte de amido por fibra solúvel em detergente neutro na dieta de vacas

v. 17, n .2, p. 164-174, abr./jun. 2016.

Melhoria de procedimentos internos no laboratório do Instituto dos Vinhos do Douro e do Porto, I.P.

Este relatório foi elaborado no âmbito do estágio curricular realizado na Direção de Serviços Técnicos e de Certificação do Instituto dos Vinhos do Douro e do Porto, I.P. Teve como principal objetivo apresentar propostas de alteração de procedimentos internos do laboratório do Instituto dos Vinhos do Douro e do Porto, I.P., no sentido de reduzir o tempo de resposta às solicitações, procurando uma melhor rentabilização tanto de equipamentos como de recursos humanos. Para atingir tal objetivo, foi elaborado o diagnóstico da situação, com base na informação recolhida na Direção de Serviços Técnicos e de Certificação, incluindo os dados fornecidos pelo software GLAB que dá apoio às operações realizadas no laboratório do Instituto dos Vinhos do Douro e do Porto. Além disso, foi efetuado o acompanhamento do circuito das amostras de produtos vínicos desde a sua receção, à análise nos setores do laboratório e posterior validação dos resultados. Dado que o estudo da entrada de amostras no setor Análise Mineral foi maioritariamente inconclusivo, apurou-se o custo por análise na determinação do chumbo e, ainda, foi realizada uma simulação determinar a despesa necessária para reduzir o número de amostras analisadas de cada vez que se liga o equipamento. Foi ainda comparado o custo da determinação do parâmetro furfural, análise que tanto pode ser realizada no setor Cromatografia Gasosa como no setor Cromatografia Líquida. Para isso, foram utlizados vários testes estatísticos. Com base na avaliação efetuada foram identificadas e propostas as seguintes oportunidades de melhoria: - Automação de uma das atividades realizadas no setor Físico-Química I, atividade esta necessária à preparação das análises; - Contrabalançar a sazonalidade verificada na receção de amostras dos clientes com as amostras provenientes da Direção de Serviços de Fiscalização e Controlo; - Inserção de algumas variáveis no software GLAB. É de realçar que a proposta referente à automação de uma das atividades realizadas no setor Físico-Química foi implementada pelo IVDP. Foram, também, identificadas propostas de futuras investigações.

Chemical characterization and evaluation of biological activity of Cynara cardunculus extractable compounds

The Mediterranean species Cynara cardunculus L. is recognized in the traditional medicine, for their hepatoprotective and choleretic effects. Biomass of C. cardunculus L. var. altilis (DC), or cultivated cardoon, may be explored not only for the production of energy and pulp fibers, but also for the extraction of bioactive compounds. The chemical characterization of extractable components, namely terpenic and phenolic compounds, may valorize the cultivated cardoon plantation, due to their antioxidant, antitumoral and antimicrobial activities. In this study, the chemical composition of lipophilic and phenolic fractions of C. cardunculus L. var. altilis (DC), cultivated in the south of Portugal (Baixo Alentejo region) was characterized in detail, intending the integral valorization of its biomass. The biological activity of cultivated cardoon extracts was evaluated in terms of antioxidant, human tumor cell antiproliferative and antibacterial effects. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was used for the chemical analysis of lipophilic compounds. Sixty-five lipophilic compounds were identified, from which 1 sesquiterpene lactone and 4 pentacyclic triterpenes were described, for the first time, as cultivated cardoon components, such as: deacylcynaropicrin, acetates of β- and α-amyrin, lupenyl acetate and ψ-taraxasteryl acetate. Sesquiterpene lactones were the major family of lipophilic components of leaves (≈94.5 g/kg), mostly represented by cynaropicrin (≈87.4 g/kg). Pentacyclic triterpenes were also detected, in considerably high contents, in the remaining parts of cultivated cardoon, especially in the florets (≈27.5 g/kg). Taraxasteryl acetate was the main pentacyclic triterpene (≈8.9 g/kg in florets). High pressure liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS) was utilized for the chemical analysis of phenolic compounds. Among the identified 28 phenolic compounds, eriodictyol hexoside was reported for the first time as C. cardunculus L. component, and 6 as cultivated cardoon components, namely 1,4-di-O-caffeoylquinic acid, naringenin 7-O-glucoside, naringenin rutinoside, naringenin, luteolin acetylhexoside and apigenin acetylhexoside. The highest content of the identified phenolic compounds was observed in the florets (≈12.6 g/kg). Stalks outer part contained the highest hydroxycinnamic acids abundance (≈10.3 g/kg), and florets presented the highest flavonoids content (≈10.3 g/kg). The antioxidant activity of phenolic fraction was examined through 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging assay. Stalks outer part, and receptacles and bracts extracts demonstrated the highest antioxidant effect on DPPH (IC50 of 34.35 μg/mL and 35.25 μg/mL, respectively). (cont.) abstract (cont.) The DPPH scavenging effect was linearly correlated with the total contents of hydroxycinnamic acids (r = -0.990). The in vitro antiproliferative activity of cultivated cardoon lipophilic and phenolic extracts was evaluated on a human tumor cells line of triple-negative breast cancer (MDA-MB-231), one of the most refractory human cancers to conventional therapeutics. After 48 h of exposition, leaves lipophilic extract showed higher inhibitory effect (IC50 = 10.39 μg/mL) than florets lipophilic extract (IC50 = 315.22 μg/mL), upon MDA-MB-231 cellular viability. Pure compound of cynaropicrin, representative of the main compound identified in leaves lipophilic extract, also prevented the cell proliferation of MDA-MB-231 (IC50 = 17.86 μM). MDA-MB-231 cells were much more resistant to the 48 h- treatment with phenolic extracts of stalks outer part (IC50 = 3341.20 μg/mL) and florets (IC50 > 4500 μg/mL), and also with the pure compound of 1,5-di-O-caffeoylquinic acid (IC50 = 1741.69 μM). MDA-MB-231 cells were exposed, for 48 h, to the respective IC50 concentrations of leaves lipophilic extract and pure compound of cynaropicrin, in order to understand their ability in modelling cellular responses, and consequently important potentially signaling pathways for the cellular viability decrease. Leaves lipophilic extract increased the caspase-3 enzymatic activity, contrarily to pure compound of cynaropicrin. Additionally, leaves lipophilic extract and pure compound of cynaropicrin caused G2 cell cycle arrest, possibly by upregulating the p21Waf1/Cip1 and the accumulation of phospho-Tyr15-CDK1 and cyclin B1. The inhibitory effects of leaves lipophilic extract and cynaropicrin pure compound, against the MDA-MB-231 cell proliferation, may also be related to the downregulation of phospho-Ser473-Akt. The antibacterial activity of cultivated cardoon lipophilic and phenolic extracts was assessed, for the first time, on two multidrug-resistant bacteria, such as the Gram-negative Pseudomonas aeruginosa PAO1 and the Gram-positive methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), two of the main bacteria responsible for health care-associated infections. Accordingly, the minimum inhibitory concentrations (MIC) were determined. Lipophilic and phenolic extracts of florets did not have antibacterial activity on P. aeruginosa PAO1 and MRSA (MIC > 2048 μg/mL). Leaves lipophilic extract did not prevent the P. aeruginosa PAO1 growth, but pure compound of cynaropicrin was slightly active (MIC = 2048 μg/mL). Leaves lipophilic extract and pure compound of cynaropicrin blocked MRSA growth (MIC of 1024 and 256 μg/mL, respectively). The scientific knowledge revealed in this thesis, either by the chemical viewpoint, or by the biological viewpoint, contributes for the valorization of C. cardunculus L. var. altilis (DC) biomass. Cultivated cardoon has potential to be exploited as source of bioactive compounds, in conciliation with other valorization pathways, and Portuguese traditional cheeses manufacturing.

Proceso para la obtención y purificación de B-Ficoeritrina

Proceso en tres etapas para la obtención y purificación de la proteína B-ficoeritrina procedente de la microalga Porphyridium cruentum caracterizado por su alto rendimiento. La primera etapa consiste en una ruptura celular encaminada a liberar el material citoplasmático mediante un proceso de choque osmótico usando un tapón de ácido acético/acetato sódico. La segunda etapa utiliza un proceso cromatográfico en lecho expandido desarrollado en un columna de absorción rellena con un soporte absorbente iónico denominado Streamline-DEAE. Por último, la tercera etapa es un proceso adicional cromatográfico en columna de intercambio iónico de tipo clásico que utiliza como fase estacionaria un lecho de DEAE-celulosa DE-52.

Antibacterial activity of the marine sponge Ircinia Campana collected at Punta Uva Limón against Staphylococcus Aureus

The sponges are simple multicellularorganisms; they inhabit in marine environments from the polar seas to the tropical waterswhere they are more abundant. These species are exposed to large populations of microbes, reason that explains their complex morphological and cellular defense mechanism, which are used by these organisms to fight against pathogens. The purpose of this study was to evaluate the antibacterial activity of the marine sponge Ircinia campana, whichinhabits in the south of the Caribbean coast of Costa Rica against  Sthapylococcus aureus gram-positive bacteria. Sampleswere collected in Punta Uva in Limónduring July of 2007. The active compounds were obtainedby extraction with acetone (crude extract); and subsequently, chromatographic extracts were obtained using fractions 1:4 hexane: ethyl acetate. The antibacterial activities of the different fractions, including the  crude extract were tested.Our results suggest a zone of inhibition of 14.60 ±0.25 mm for the crude extract and18.70±0.25mm for the most active fraction separated by chromatography. The metabolite responsible for the antibacterial activity was isolated by High Performance Liquid Chromatography (HPLC)and preliminarily characterized through ultraviolet (UV) and infrared (IR) spectroscopy.

Acidez titulable del suelo a pH = 7, al filtrar el extracto y controlar el pH con electrodo

Generalmente, al determinar la acidez titulable a pH7 (AT_pH7) se coloca al suelo en una solución tampón de pH=7 y la acidez liberada se mide con álcali. No hay información comparativa de diferentes métodos analíticos utilizados en Uruguay. Se cuantificó la AT_pH7 por tres procedimientos: a) se agitó la mezcla acetato de calcio:suelo y se dejó reposar 16 horas, se filtró el extracto y la titulación a pH = 7 se controló con electrodo (AT_pH7_fil); b) igual al anterior pero se tituló el sobrenadante del extracto, sin filtrar (AT_pH7_sob); c) se hicieron cuatro extracciones sucesivas con acetato de bario, se filtró el extracto y se controló el pH = 7 con fenolftaleína (AT_pH7fen) como indicador. Consideramos los valores AT_pH7fen como referencia. Al comparar AT_pH7_sob con AT_pH7_fil consideramos a los primeros como indicador de referencia. El ajuste entre AT_pH7_sob y AT_pH7_fil fue satisfactorio. La diferencia promedio fue de 0,36 meq.100g-1, pero hubo diferencias de -1,00 a 1,70 meq.100g-1. No existió sesgo en las diferencias. Algunas fuentes de acidez pudieron permanecer en el sedimento y no fueron evaluadas al titular el sobrenadante. Las mediciones AT_pH7_fil sobreestimaron 0,73 meq.100g-1 el promedio de AT_pHfen. Los valores promedio de AT_pH_sob y AT_pHfen no difirieron. Las muestras tuvieron la misma clasificación acorde a su saturación en bases independientemente del método utilizado. Ni la medición del pH = 7 con electrodo en vez de con fenolftaleína, ni el mayor tiempo de extracción, ni tampoco la utilización de acetato de calcio como extractante introdujeron significativos errores de interpretación. El método AT_pH_fil tuvo precisión y exactitud aceptables.

Crescimento celular e produção de carotenoides pela microalga haematococcus pluvialis

O crescimento celular da microalga Haematococcus pluvialis e a bioprodução de carotenoides são influenciados pelas diferentes condições de cultivo. Dentre os corantes naturais, a astaxantina tem importante aplicação farmacêutica, cosmética e na indústria de alimentos. Este pigmento além de colorir, possui propriedades biológicas, dentre elas a atividade antioxidante. A produção de astaxantina através do cultivo de H. pluvialis pode alcançar até 4% do peso seco da microalga. O objetivo desse trabalho foi avaliar o crescimento celular, bem como a produção de carotenoides pela microalga Haematococcus pluvialis em diferentes condições de cultivo e a atividade antioxidante dos extratos carotenogênicos. Foram utilizados os meios autotróficos Blue Green-11 (BG-11), BAR (Barbera Medium) e BBM (Bold Basal Medium) e os meios mixotróficos BBM e glicose e BBM e acetato de sódio, empregando 10 ou 20% de inóculo em pHs iniciais de 6, 7 ou 8, aeração de 0,30 L.min-1 , sob iluminância de 6 Klx, 24±1ºC durante 15 dias em fotobiorreatores de 1 L. A concentração celular foi avaliada diariamente através de leitura de absorvância a 560 nm. A ruptura celular foi realizada através de 0,05 g de células secas com 2 mL de dimetilsulfóxido e a concentração de carotenoides totais determinada a partir de leitura espectrofotométrica a 474 nm. Os meios de cultivo BG-11, BBM e glicose e BBM e acetato de sódio apresentaram, respectivamente, o maior crescimento celular e produção de carotenoides totais de 0,64, 1,18 e 0,68 g.L-1 , e 3026,66, 2623,12 e 2635,38 µg.g-1 , empregando 10% de inóculo em pH inicial de 7. Com base nesses resultados, foram selecionados esses três meios para dar continuidade ao trabalho. O meio de cultivo BBM e acetato de sódio obteve o melhor valor de concentração celular máxima, com 1,29±0,07 g.L-1 e de carotenoides totais 5653,56 µg.g-1 empregando pH inicial de 7 e concentração de inóculo de 20%. Este meio foi selecionado para a realização dos cultivos com injeção de 30 % de CO2 uma vez ao dia durante 1 hora, realizados durante 22 dias, em pH inicial de 7 e 20% de inóculo, com 30% de injeção de CO2 uma vez ao dia durante 1 hora. Nestas condições o crescimento celular alcançou o máximo de 1,13 g.L-1 (10 dias), carotenoides totais específicos de 2949,91 µg.g-1 e volumétricos de 764,79 µg.g-1 .L-1 (22 dias). A capacidade antioxidante dos extratos carotenogênicos também foi avaliada pelos métodos DPPH, FRAP e ABTS, não sendo possível quantificá-la através do DPPH e FRAP. Por outro lado, utilizando o método ABTS, em 90 minutos de reação, o poder de inibição encontrado foi de 35,70 % μg-1 . Assim, a condição que mais se destaca é a utilização do meio de cultivo BBM e acetato de sódio, com pH inicial 7, com 20% de inóculo, 0,30 L.min-1 de aeração, 6 Klx e 24±1ºC, uma vez que o crescimento celular e a bioprodução de carotenoides foi significativamente superior quando comparada às demais condições estudadas. Além disso, os carotenoides produzidos pela H. pluvialis, nesta condição, apresentaram capacidade antioxidativa.

Hybrid materials for biomedical applications

The increased longevity of humans and the demand for a better quality of life have led to a continuous search for new implant materials. Scientific development coupled with a growing multidisciplinarity between materials science and life sciences has given rise to new approaches such as regenerative medicine and tissue engineering. The search for a material with mechanical properties close to those of human bone produced a new family of hybrid materials that take advantage of the synergy between inorganic silica (SiO4) domains, based on sol-gel bioactive glass compositions, and organic polydimethylsiloxane, PDMS ((CH3)2.SiO2)n, domains. Several studies have shown that hybrid materials based on the system PDMS-SiO2 constitute a promising group of biomaterials with several potential applications from bone tissue regeneration to brain tissue recovery, passing by bioactive coatings and drug delivery systems. The objective of the present work was to prepare hybrid materials for biomedical applications based on the PDMS-SiO2 system and to achieve a better understanding of the relationship among the sol-gel processing conditions, the chemical structures, the microstructure and the macroscopic properties. For that, different characterization techniques were used: Fourier transform infrared spectrometry, liquid and solid state nuclear magnetic resonance techniques, X-ray diffraction, small-angle X-ray scattering, smallangle neutron scattering, surface area analysis by Brunauer–Emmett–Teller method, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Surface roughness and wettability were analyzed by 3D optical profilometry and by contact angle measurements respectively. Bioactivity was evaluated in vitro by immersion of the materials in Kokubos’s simulated body fluid and posterior surface analysis by different techniques as well as supernatant liquid analysis by inductively coupled plasma spectroscopy. Biocompatibility was assessed using MG63 osteoblastic cells. PDMS-SiO2-CaO materials were first prepared using nitrate as a calcium source. To avoid the presence of nitrate residues in the final product due to its potential toxicity, a heat-treatment step (above 400 °C) is required. In order to enhance the thermal stability of the materials subjected to high temperatures titanium was added to the hybrid system, and a material containing calcium, with no traces of nitrate and the preservation of a significant amount of methyl groups was successfully obtained. The difficulty in eliminating all nitrates from bulk PDMS-SiO2-CaO samples obtained by sol-gel synthesis and subsequent heat-treatment created a new goal which was the search for alternative sources of calcium. New calcium sources were evaluated in order to substitute the nitrate and calcium acetate was chosen due to its good solubility in water. Preparation solgel protocols were tested and homogeneous monolithic samples were obtained. Besides their ability to improve the bioactivity, titanium and zirconium influence the structural and microstructural features of the SiO2-TiO2 and SiO2-ZrO2 binary systems, and also of the PDMS-TiO2 and PDMS-ZrO2 systems. Detailed studies with different sol-gel conditions allowed the understanding of the roles of titanium and zirconium as additives in the PDMS-SiO2 system. It was concluded that titanium and zirconium influence the kinetics of the sol-gel process due to their different alkoxide reactivity leading to hybrid xerogels with dissimilar characteristics and morphologies. Titanium isopropoxide, less reactive than zirconium propoxide, was chosen as source of titanium, used as an additive to the system PDMS-SiO2-CaO. Two different sol-gel preparation routes were followed, using the same base composition and calcium acetate as calcium source. Different microstructures with high hydrophobicit were obtained and both proved to be biocompatible after tested with MG63 osteoblastic cells. Finally, the role of strontium (typically known in bioglasses to promote bone formation and reduce bone resorption) was studied in the PDMS-SiO2-CaOTiO2 hybrid system. A biocompatible material, tested with MG63 osteoblastic cells, was obtained with the ability to release strontium within the values reported as suitable for bone tissue regeneration.

Lead (pb) toxicity in saccharomyces cerevisiae: the role of cell wall

O chumbo é utilizado em muitos produtos, tais como baterias, gasolina, tintas e corantes, resultando na sua libertação no meio ambiente. Neste trabalho, foi examinado o papel da parede celular da levedura Saccharomyces cerevisiae como uma barreira ou como alvo da toxicidade do chumbo. A biodisponibilidade do Pb é muito reduzida pelos componentes do meio de cultura YEPD, o que dificulta a avaliação da toxicidade deste elemento em concentrações ambientalmente realistas. Para avaliar a toxicidade de Pb em S. cerevisiae, em condições de crescimento, foram efetuadas diferentes diluições (10-100 vezes) do meio YEPD, as quais foram misturadas com várias concentrações de Pb (0,1-1,0 mmol/l). Observou-se que o YEPD diluído 25 vezes constituía a melhor condição de compromisso entre o crescimento celular e a precipitação de Pb. Os genes CWP1 e CWP2 codificam para duas grandes manoproteínas da parede celular da levedura S. cerevisiae; a deleção destes genes CWP aumenta a permeabilidade da parede celular. A suscetibilidade de células de levedura interrompidas no gene CWP1 (estirpe cwp1Δ) ou CWP2 (estirpe cwp2Δ) foi comparada com a da estirpe, isogénica, selvagem (WT). Verificou-se que o crescimento das estirpes cwp1Δ e cwp2Δ, no meio de cultura YEPD 25 vezes diluído, na presença de Pb, não diferiu do crescimento da estirpe WT. Este resultado sugere que a alteração da permeabilidade da parede celular não altera a sensibilidade de células de levedura ao Pb. Foi investigada o impacto do Pb na parede celular de levedura. Para este efeito, comparou-se a suscetibilidade ao dodecil sulfato de sódio (SDS), ao calcofluor (CFW) e a uma enzima que degrada a parede da célula (liticase), em células da estirpe WT não expostas ou expostas a Pb durante 4, 8 ou 24 h. Além disso, o conteúdo de quitina da parede celular de levedura foi investigada por coloração das células com CFW. Os resultados não mostraram uma alteração da suscetibilidade ao SDS e ao CFW, nas células tratadas com Pb; contudo, nas células tratadas durante 24 h com Pb, observou-se um aumento da sensibilidade à liticase e um aumento da coloração com CFW. Estes resultados sugerem que o chumbo interage com a parede celular da levedura e influencia a sua composição. Deve ser levado a cabo trabalho adicional a fim de confirmar estes resultados.

Amidos crioulos: caracterização fundamental e influência de biopolímeros nas propriedades funcionais do amido

O trabalho apresentado nesta tese focou-se no estudo do amido, nomeadamente na avaliação das características físico-químicas, morfológicas, térmicas e reológicas do amido de seis variedades de milho crioulo, preservadas no estado de Santa Catarina (Brasil), com o intuito de contribuir para a valorização e preservação de variedades locais que são cultivadas em sistemas de produção orgânica, também conhecidas como variedades crioulas. Estas sementes são importantes quer para a preservação da biodiversidade quer para os pequenos produtores que as conservam e as produzem fazendo uso de uma agricultura sustentável e independente comercialmente. Para além da caracterização dos amidos crioulos foram também analisadas as alterações que ocorrem nos processos de gelatinização e retrogradação do amido quando realizados na presença de outros biopolímeros, nomeadamente a quitosana e galactomananas. No Capítulo I é apresentada uma breve revisão do conhecimento científico sobre o amido e sobre a quitosana e galactomananas, os outros biopolímeros utilizados. Igualmente é feita uma sucinta abordagem sobre as principais técnicas analíticas que foram utilizadas: reologia fundamental, calorimetria diferencial de varrimento, microscopia eletrónica de varrimento e espectroscopia de infravermelho médio. No capítulo II apresenta-se o isolamento dos amidos das seis variedades de milho crioulo e a sua caracterização junto com um amido comercial usado como modelo de comparação. Os amidos apresentaram genericamente características físicoquímicas semelhantes e o amido extraído das variedades crioulas MT e MPA 01 apresentaram menor temperatura de gelatinização e maior percentagem de retrogradação, respetivamente. Os efeitos da adição da quitosana e de três galactomananas (goma guar, goma de alfarroba e goma cassia) em sistemas mistos com o amido são analisados nos Capítulos III e IV respetivamente. A adição dos biopolímeros aos amidos resultou no aumento das temperaturas de gelatinização, na alteração da retrogradação do amido pelas galactomananas e na alteração das propriedades viscoeláticas dos géis formados. Os dados de infravermelho esclareceram que nos sistemas com quitosana, o amido formou complexos com o ácido acético usado para dissolver a quitosana e que esta por sua vez formou acetato de quitosana. O comportamento durante a gelatinização do amido comercial quando comparado com o amido do milho crioulo MPA na sua interação com as galactomananas é diferenciado.