Estudo experimental de wetlands construídos como unidade de polimento no tratamento de lixiviados de aterros sanitários.

A grande quantidade de resíduos sólidos gerados nas cidades é um desafio para o saneamento ambiental no Brasil. A fim de se reduzir os impactos gerados ao meio ambiente e à saúde pública, é necessário que haja um gerenciamento adequado, desde a coleta até a disposição final, desses resíduos sólidos urbanos. Os aterros sanitários permitem um maior controle ambiental, desde que sejam bem projetados e operados. A decomposição da matéria orgânica presente nesses resíduos, somada às águas das chuvas gera o lixiviado, líquido com alto potencial poluidor. Várias formas de tratamento são propostas com a finalidade de tornar o lixiviado menos poluente ao meio ambiente. Wetlands construídos tem se mostrado uma alternativa eficiente para a remoção de poluentes em lixiviados, além dos baixos custos operacionais e de implantação. O presente estudo investigou o uso de wetlands subsuperficiais em escala-piloto para o tratamento de um lixiviado prétratado. Os wetlands foram monitorados com a finalidade de se obter remoções de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal. As maiores reduções percentuais de concentração de nitrogênio amoniacal, DQO e COD foram, 91%, 42% e 35%, respectivamente. As maiores reduções percentuais em carga de nitrogênio amoniacal e DQO foram, 67% e 50%, respectivamente. Os resultados dos ensaios de toxicidade realizados com os organismos Vibrio fischeri e Danio rerio revelaram que, a toxicidade do lixiviado foi reduzida ao ser tratado pelo wetland.

Avaliação ergonômica do processo de separação de materiais recicláveis utilizando um sistema modular estudo de caso em uma cooperativa de catadores do Estado do Rio de Janeiro.

O setor de separação (triagem) de materiais recicláveis de uma cooperativa localizada no estado do Rio de Janeiro foi o objeto deste estudo que teve como objetivo realizar uma avaliação ergonômica do processo de separação de resíduos recicláveis, executado por catadoras, utilizando um sistema modular. Os procedimentos metodológicos consistiram em pesquisa bibliográfica com levantamento do estado da arte, observações de campo utilizando a Análise Ergonômica do Trabalho (AET) e modelos esquemáticos da engenharia de métodos, e a realização de dois experimentos (posto-rampa e posto-bancada), utilizando a estratégia para montagem de ciclogramas proposta na Análise por Decomposição em Etapas (ADE). As análises obtidas através dos resultados de duas situações permitiram constatar que o processo atual de separação na rampa é deficitário, demorado e cansativo, deixa os catadores com dores nas costas e na coluna, além de existirem muitas perdas de tempo por transporte de materiais não agregando valor aos produtos, por conta da distância em que ficam os recipientes para o acondicionamento do material separado. O módulo bancada indicou ser a melhor alternativa para o arranjo físico da separação, encurtando as distâncias percorridas, suprimindo algumas movimentações do corpo (rotações e flexões de tronco), reduzindo os riscos de lesão na coluna vertebral. Diferente do arranjo físico atualmente adotado, o posto-bancada possibilita reduzir a duração média do ciclo e a frequência das Atividades Extra Ciclo (AECs). As recomendações para a melhoria da atividade na organização estudada visam preservar a saúde e elevar a produtividade. Elas foram elaboradas, considerando o arranjo físico, método de trabalho e qualificação dos trabalhadores.

Estudo da reação entre o metanol e o acetato de etila em catalisadores Mg/La por espectroscopia no infravermelho acoplada a espectrometria de massas

A transesterificação metílica em meio homogêneo é catalisada por bases, tais como hidróxidos e alcóxidos de sódio ou potássio e se processa em baixa temperatura de reação, mesmo em escala industrial. A utilização de catalisadores formados por sólidos básicos aparece como uma alternativa promissora aos processos homogêneos convencionais, tendo em vista as inúmeras vantagens como a redução da ocorrência das reações indesejáveis de saponificação e redução de custos dos processos pela diminuição do número de operações associadas. Em estudos anteriores realizados pelo grupo, catalisadores a base de Mg/La com diferentes composições químicas (9:1, 1:1 e 1:9) mostraram-se promissores para a obtenção de ésteres metílicos via reação de transesterificação, porém não foi possível fazer uma correlação entre atividade catalítica e as propriedades físico-químicas quando toda a série foi considerada. Assim, a realização de um estudo de caráter fundamental, baseado em reações modelo e uso de moléculas sonda, permite avançar no entendimento das propriedades de superfície destes catalisadores. Portanto, o presente trabalho estuda a reação entre metanol e acetato de etila em catalisadores a base de Mg/La utilizando espectroscopia de reflectância difusa no infravermelho com transformada de Fourier (DRIFTS) acoplada a espectrometria de massas (MS) identificando os intermediários e produtos formados para determinar a rota reacional. As análises de difração de raios X mostram que os precursores são predominantemente compostos por carbonatos hidratados de magnésio (Mg/La 1:1 e 9:1) e de lantânio (Mg/La 1:9). Os perfis de decomposição térmica e difratogramas de raios X obtidos a partir de tratamento térmico in situ indicaram que estes carbonatos se decompõem apenas a partir de 750 C. As análises de Dessorção a Temperatura Programada realizadas com moléculas sonda, metanol e acetato de etila, mostraram a adsorção em maior quantidade do metanol independente da composição química do sólido. A partir dos resultados obtidos por DRIFTS-MS foi proposta uma rota reacional para a reação de transesterificação do acetato de etila e metanol, que ocorre via adsorção do metanol e do acetato de etila na superfície do catalisador, seguida da formação de um intermediário tetraédrico formado pelas moléculas adsorvidas, que sofre um rearranjo formando etanol, acetato de metila, acetona e metano. Simultaneamente, parte do metanol adsorvido como metoxi monodentado é desidrogenado formando formiatos que são dessorvidos na forma de formaldeído e decompostos formando CO2 e H2

Manejo do solo no sistema de produção orgânico de hortaliças.

2008

Potencial de uso agrícola do sedimento salino proveniente de viveiro de tilápias.

Resumo: O objetivo deste trabalho é verificar a potencialidade do uso agrícola do sedimento salino oriundo dos viveiros de cultivo de tilápia rosa. Alíquotas de Argissolo Amarelo foram misturadas ao sedimento, em diferentes doses (10, 20 e 40 t ha-1). As misturas foram transferidas para frascos de respira- ção (500 mL), e a umidade foi ajustada para 70% da capacidade de campo. Os frascos foram incubados por 38 dias. Foram avaliados os efeitos dos tratamentos sobre a respiração microbiana e sobre as propriedades químicas e físicas do solo, antes e após o período de incubação. O sedimento, oriundo dos viveiros de cultivo de peixes mantidos com água proveniente dos dessalinizadores mostrou potencial para ser utilizado em solos ácidos, pois elevou o pH, não inibiu a atividade biológica, permitiu aporte de nitrogênio e contribuiu para a estruturação do solo.

Emissão de C-CO2 em amostras de latossolo tratadas com lodos de esgoto.

Lodos de esgoto possuem alto teor de carbono orgânico, porém, há um expressivo consumo de matéria orgânica logo após sua aplicação no solo, até que seja alcançado novo equilíbrio da relação C/N. Neste trabalho, apresentam- se resultados referentes à decomposição da fração orgânica de dois lodos de esgoto anaeróbios, provenientes das Estações de Tratamento de Esgoto de Franca/SP (esgoto doméstico) e de Barueri/SP (esgoto urbanoindustrial). Os tratamentos estudados foram de 1, 2, 4 e 8 vezes a aplicação da dose recomendada, com base no teor de N, de dois lodos de esgoto, as quais foram equivalentes à aplicação, numa camada de 0-20 cm de solo, de 3, 6, 12 e 24 Mg ha-1 (Franca) e 8, 16, 32 e 64 Mg ha-1 (Barueri). Avaliou-se o efeito dos tratamentos sobre a emissão de carbono na forma de CO2, em câmaras sem circulação forçada de ar, após 57 dias de incubação de misturas de amostras de um Latossolo Vermelho distroférrico com as doses dos lodos de esgoto. O padrão de emissão de C-CO2 foi semelhante nos dois tipos de lodos de esgoto. Houve aumento da liberação de C-CO2 com o aumento das doses dos dois lodos de esgoto. A taxa respiratória foi maior no início da incubação, observando-se 50% ou mais da decomposição total da matéria orgânica dos lodos de esgoto nos primeiros 15 dias. A biodecomposição estimada da matéria orgânica aplicada ao solo via lodos de esgoto foi de 15%.

Qualidade ambiental em sistema intensivo de produção de bovinos de leite, na microbacia do Ribeirão Canchim

Sistemas intensivos de produção animal podem causar impactos ambientais negativos, como degradação da base de recursos (naturais, humanos e financeiros) , contaminação por produtos químicos e acúmulo de dejetos, bem como competição por alimentos humanos, e reduzir a lucratividade por unidade produzida. Há a necessidade de avaliação desses impactos. O objetivo deste projeto foi: a) avaliar os impactos de um sistema intensivo de produção de bovinos de leite, em pastagem tropical, na qualidade ambiental da microbacia hidrográfica (MBH) do ribeirão Canchim; b) avaliar características físicas, químicas e biológicas da base de recursos e do manejo determinantes da qualidade ambiental, bem como selecionar possíveis indicadores de sustentabilidade ecológica para sistemas intensivos de produção de bovinos de leite. Em pastagens intensamente manejadas pode haver acúmulo de matéria orgânica e fósforo na camada superficial, à semelhança de áreas de plantio direto na palha, permitindo troca de informações entre técnicos que atuam nesses sistemas de produção. Verificou-se a necessidade de desenvolver uma técnica de rotina melhorada para quantificação de material orgânico, ocorrente na superfície e dentro do solo (raízes, biomassa microbiana), a fim de melhor avaliar a disponibilidade potencial de nutrientes para as plantas, além daquela determinada nas análises de rotina atual. A acidificação do solo ocorre com aplicação intensa de adubos nitrogenados e aplicação insuficiente de calcário, sendo que a intensificação no uso de corretivos de pH e adubos nitrogenados e/ou adubos verdes pode gerar alterações eletroquímicas nas camadas inferiores ( 100 a 250 cm) .Estas camadas podem reter nitrato lixiviado, em solos profundos. A lixiviação de nitrato, em áreas de pastagem, pode ser preocupante quando utilizadas doses de N acima de 100 kg/ha por aplicação (quatro a cinco no período das águas), em especial na forma de nitrato (nitrato de amônio). O uso mais intenso de corretivos e fertilizantes, nas condições de estudo, não elevou a condutividade elétrica do extrato de saturação a níveis preocupantes. A lixiviação de cátions, em sistemas intensivos, ocorre quando as cargas pH- dependentes estão ou são desativadas, tanto para K como para Ca e Mg, e quando são manejados adubos verdes ou adubos nitrogenados sintéticos, tanto em áreas de pastagem como de plantio direto. A taxa de decomposição de material orgânico no solo é mais intensa no período das águas em solo menos protegido da insolação, variando de 12% a 49% por mês. Não foi detectada alteração na taxa de decomposição por microartrópodes, o que sugere que a quantidade de resíduos de acaricidas nos excrementos é baixa ou inexistente e assim contraria a hipótese inicial de presença desses pesticidas nas fezes. No monitoramento do sistema de produção, os dados levantados permitiram verificar grande variabilidade espacial do ambiente na MBH, que se constitui em laboratório real complexo e completo para representar grande extensão do ambiente na região Sudeste e Centro-Oeste, onde ocorre o manejo de pastagens e áreas agrícolas de forma intensiva e de onde poderão surgir respostas de manejo e impacto ambienta! bastante significativos para a economia da região. Verificou-se que a variabilidade temporal de características do solo é muito sensível a mudanças nas práticas de manejo. A medida da condutividade hidráulica é muito sensível, mas parece sofrer influência de variações grandes na umidade do solo e na umidade relativa e na temperatura do ar, podendo dificultar comparações temporais. Verificou-se que o teor de iodo no leite tem sua fonte na ração concentrada ou no sal enriquecido com minerais, podendo o leite de sistemas intensivos constituir fonte complementar de iodo para a dieta humana deficiente, além de indicador para a qualidade de manejo do sistema de produção. O monitoramento das caracterfsticas físicas, qufmicas e microbiológicas da água permite diferenciar bem os corpos de água segundo o manejo em sua área de captação. Foram detectados "vazamentos" de nitrato e fósforo para os corpos de água, mesmo em áreas consideradas protegidas, e, embora estejam ocorrendo em baixo nfvel, necessitam de maiores estudos para seu estancamento. Verificou-se a necessidade de ajustes metodológicos e de legislação que contemplem não somente a saúde pública, mas também o impacto ecológico. As caracterfsticas atmosféricas mantiveram-se dentro da média dos últimos anos, embora tenha sido observada pior distribuição das chuvas, agravando os perfodos de déficit hfdrico ao longo do ano. Os possíveis indicadores de qualidade do solo, em sua maior parte, exigem ajustes e maiores estudos, embora já possam constituir ferramentas de grande valia. Foi verificado que o monitoramento de nitrato precisa ocorrer também em profundidade (mfnimo até 160 cm), sendo aconselhável a determinação do pH em água junto com a do Ca,CI2, também em profundidade. Para monitorar a qualidade da água, é aconselhável a determinação de, pelo menos, de fósforo total, nitrato e coliformes fecais.

Avaliação dos níveis de metais pesados em solos e sedimentos do Grupo Barreiras sob depósito de resíduos sólidos urbanos - caso de Canabrava - Salvador - Bahia.

O Lixão de Canabrava situado a 10 km do centro de Salvador, Estado da Bahia - Brasil recebeu por mais de 30 anos os resíduos da cidade. Cerca de 8.000.000 m3 de lixo foram depositados em uma área de 66 hectares compreendida entre a Planta A (15 anos de deposição) e Planta B (30 anos de deposição), sem que houvesse uma metodologia, planejamento e monitoramento adequados. A decomposição e transformação da matéria orgânica desses materiais geraram um líquido escuro, de cheiro forte, conhecido como chorume, rico em matéria orgânica, contendo metais pesados e outros elementos químicos. O estudo realizado em 7 perfis, situados no interior da Planta A (SCB1), na encosta da Planta A (SCB2, SCB3 e SCB4), na Planta B (CCL) e dois perfis, em tese, sem presença de lixo (SCB5 e CCB) indicou que o chorume produzido na área tem provocado diversas mudança físicas e químicas nos solos e sedimentos oriundos do Grupo Barreiras. Tais modificações foram observadas através das características naturais desses solos, que indicou elevação do pH, aumento de cátions básicos e alta percentagem de saturação por bases, além disso, com as extrações parciais e totais realizadas nas amostras, pôde-se evidenciar concentrações bastante elevadas de metais pesados na maioria dos solos, principalmente arsênio, cromo, ferro e manganês. Esses metais oriundos da decomposição dos resíduos e dos solos e sedimentos transformados pelo chorume estão sendo lixiviados para o lençol freático, rios e lagos próximos, já que os solos em questão apresentam textura arenosa e baixa capacidade de troca catiônica. Avalia-se também que esse estudo possa servir para identificar graus de contaminação em solos e como procedimento para monitoramento de aterros sanitários.

Aspergillus e Aspergilose

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Properties of self-assembled diluted magnetic semiconductor nanostructures

Este trabalho centra-se na investigação da possibilidade de se conseguir um semicondutor magnético diluído (SMD) baseado em ZnO. Foi levado a cabo um estudo detalhado das propriedades magnéticas e estruturais de estruturas de ZnO, nomeadamente nanofios (NFs), nanocristais (NCs) e filmes finos, dopadas com metais de transição (MTs). Foram usadas várias técnicas experimentais para caracterizar estas estruturas, designadamente difracção de raios-X, microscopia electrónica de varrimento, ressonância magnética, SQUID, e medidas de transporte. Foram incorporados substitucionalmente nos sítios do Zn iões de Mn2+ e Co2+ em ambos os NFs e NCs de ZnO. Revelou-se para ambos os iões dopantes, que a incorporação é heterogénea, uma vez que parte do sinal de ressonância paramagnética electrónica (RPE) vem de iões de MTs em ambientes distorcidos ou enriquecidos com MTs. A partir das intensidades relativas dos espectros de RPE e de modificações da superfície, demonstra-se ainda que os NCs exibem uma estrutura core-shell. Os resultados, evidenciam que, com o aumento da concentração de MTs, a dimensão dos NCs diminui e aumentam as distorções da rede. Finalmente, no caso dos NCs dopados com Mn, obteve-se o resultado singular de que a espessura da shell é da ordem de 0.3 nm e de que existe uma acumulação de Mn na mesma. Com o objectivo de esclarecer o papel dos portadores de carga na medição das interacções ferromagnéticas, foram co-dopados filmes de ZnO com Mn e Al ou com Co e Al. Os filmes dopados com Mn, revelaram-se simplesmente paramagnéticos, com os iões de Mn substitucionais nos sítios do Zn. Por outro lado, os filmes dopados com Co exibem ferromagnetismo fraco não intrínseco, provavelmente devido a decomposição spinodal. Foram ainda efectuados estudos comparativos com filmes de ligas de Zn1-xFexO. Como era de esperar, detectaram-se segundas fases de espinela e de óxido de ferro nestas ligas; todas as amostras exibiam curvas de histerese a 300 K. Estes resultados suportam a hipótese de que as segundas fases são responsáveis pelo comportamento magnético observado em muitos sistemas baseados em ZnO. Não se observou nenhuma evidência de ferromagnetismo mediado por portadores de carga. As experiências mostram que a análise de RPE permite demonstrar directamente se e onde estão incorporados os iões de MTs e evidenciam a importância dos efeitos de superfície para dimensões menores que ~15 nm, para as quais se formam estruturas core-shell. As investigações realizadas no âmbito desta tese demonstram que nenhuma das amostras de ZnO estudadas exibiram propriedades de um SMD intrínseco e que, no futuro, são necessários estudos teóricos e experimentais detalhados das interacções de troca entre os iões de MTs e os átomos do ZnO para determinar a origem das propriedades magnéticas observadas.

Exact and numerical solutions for diffusio-reaction equations with convection term

Esta dissertação estuda essencialmente dois problemas: (A) uma classe de equações unidimensionais de reacção-difusão-convecção em meios não uniformes (dependentes do espaço), e (B) um problema elíptico não-linear e paramétrico ligado a fenómenos de capilaridade. A Análise de Perturbação Singular e a dinâmica de Hamilton-Jacobi são utilizadas na obtenção de expressões assimptóticas para a solução (com comportamento de frente) e para a sua velocidade de propagação. Os seguintes três métodos de decomposição, Adomian Decomposition Method (ADM), Decomposition Method based on Infinite Products (DIP), e New Iterative Method (NIM), são apresentados e brevemente comparados. Adicionalmente, condições suficientes para a convergência da solução em série, obtida pelo ADM, e uma aplicação a um problema da Telecomunicações por Fibras Ópticas, envolvendo EDOs não-lineares designadas equações de Raman, são discutidas. Um ponto de vista mais abrangente que unifica os métodos de decomposição referidos é também apresentado. Para subclasses desta EDP são obtidas soluções numa forma explícita, para diferentes tipos de dados e usando uma variante do método de simetrias de Bluman-Cole. Usando Teoria de Pontos Críticos (o teorema usualmente designado mountain pass) e técnicas de truncatura, prova-se a existência de duas soluções não triviais (uma positiva e uma negativa) para o problema elíptico não-linear e paramétrico (B). A existência de uma terceira solução não trivial é demonstrada usando Grupos Críticos e Teoria de Morse.

Subspace-based techniques and applications

Este trabalho focou-se no estudo de técnicas de sub-espaço tendo em vista as aplicações seguintes: eliminação de ruído em séries temporais e extracção de características para problemas de classificação supervisionada. Foram estudadas as vertentes lineares e não-lineares das referidas técnicas tendo como ponto de partida os algoritmos SSA e KPCA. No trabalho apresentam-se propostas para optimizar os algoritmos, bem como uma descrição dos mesmos numa abordagem diferente daquela que é feita na literatura. Em qualquer das vertentes, linear ou não-linear, os métodos são apresentados utilizando uma formulação algébrica consistente. O modelo de subespaço é obtido calculando a decomposição em valores e vectores próprios das matrizes de kernel ou de correlação/covariância calculadas com um conjunto de dados multidimensional. A complexidade das técnicas não lineares de subespaço é discutida, nomeadamente, o problema da pre-imagem e a decomposição em valores e vectores próprios de matrizes de dimensão elevada. Diferentes algoritmos de préimagem são apresentados bem como propostas alternativas para a sua optimização. A decomposição em vectores próprios da matriz de kernel baseada em aproximações low-rank da matriz conduz a um algoritmo mais eficiente- o Greedy KPCA. Os algoritmos são aplicados a sinais artificiais de modo a estudar a influência dos vários parâmetros na sua performance. Para além disso, a exploração destas técnicas é extendida à eliminação de artefactos em séries temporais biomédicas univariáveis, nomeadamente, sinais EEG.

Global atmospheric energetics under present and future climate conditions

An evaluation of the global atmospheric energetics is presented in the framework of the basic decomposition into the zonal mean and eddy components, the zonal wavenumber decomposition, and the three-dimensional normal mode decomposition. An extension to the normal mode energetics formulation is also presented in the study, which enables the explicit evaluation of the conversion rate between available potential energy and kinetic energy along with their generation and dissipation rates, in both the zonal wavenumber and vertical mode domains. In addition, it has been proposed an extended energy cycle diagram describing the flow of energy among the zonal mean and eddy components, and also among the barotropic and baroclinic components. The energetics is first assessed for three reanalysis datasets and five state-ofthe- art climate models simulations representing the present climate conditions. It is performed a comparative analysis between the observationally based energetics and that based on the climate models' simulations. In order to appraise possible changes in the atmospheric energetics of a future climate scenario relative to that of the present climate conditions, the analysis is extended using the datasets simulated by the same five climate models for a future climate scenario experiment, as defined in the Special Report on Emissions Scenarios (SRES) of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

Toxicity assessment of essential metals in aquatic detritivores

Os contaminantes provenientes quer de fontes naturais quer como consequência da atividade humana, têm contribuído para a degradação dos ecossistemas aquáticos. Entre estes encontram-se os metais que podem, ou não ser essenciais mediante o papel que desempenham no metabolismo dos organismos. O cobre e o zinco são exemplos de metais essenciais, contudo quando atingem concentrações elevadas podem tornar-se tóxicos. Os detritívoros aquáticos desempenham um papel fundamental na decomposição da matéria orgânica, alimentando-se de carcaças e partes de plantas que caem nos cursos de água. Assim, estes organismos permitem que o ciclo dos nutrientes se complete e servem como elo de ligação entre todos os grupos funcionais do ecossistema mantendo o seu equilíbrio estrutural e funcional. Sendo a matéria orgânica a sua principal fonte de energia estão sujeitos à contaminação existente no meio, pelo que é de todo o interesse proceder-se à avaliação dos efeitos da toxicidade de metais nestes organismos. Uma vez que as diferenças comportamentais consequentes desta exposição podem originar variações na densidade e diversidade, o que se refletirá a nível das comunidades, originando alterações na estrutura e funcionamento do ecossistema. Tendo em vista a avaliação dos efeitos da contaminação por metais em detritívoros, o principal objetivo deste trabalho foi comparar a sensibilidade a metais essenciais de dois detritivoros aquáticos, o camarão Atyaephyra desmarestii e o anfípode Echinogammarus meridionalis. Para tal, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco a diferentes níveis de organização biológica. Primeiro, foram determinadas as preferências alimentares de A. desmarestii e E. meridionalis considerando tanto a área das folhas como a contaminação por metais das folhas. Em seguida, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco na sobrevivência e inibição alimentar de ambas as espécies. Finalmente, avaliaram-se os efeitos destes mesmos metais a nível bioquímico utilizando uma bateria de biomarcadores que incluiu enzimas de stresse oxidativo, o sistema de defesa antioxidante e as colinesterases. Ambos os organismos não mostraram preferência em relação a folhas de área diferente. A presença de uma maior ou menor concentração de metais essenciais no alimento não teve qualquer influência na sua escolha pelo alimento (contaminado ou não). Os ensaios agudos de cobre e zinco mostraram que o cobre é mais tóxico para ambas as espécies do que o zinco. O camarão demonstrou ser mais sensível ao zinco que o anfípode, tendo este sido mais sensível ao cobre ( CL50 do cobre para A. desmarestii foi de 0,128 mg.l-1 e o de E. meridionalis foi de 0,050 mg.l-1; os valores correspondentes para o zinco foram 7,951 e 11,860 mg.l-1, respectivamente. Em relação aos efeitos subletais, o cobre teve efeitos notórios na taxa de alimentação de E. meridionalis, mas não afectou a de A. desmarestii. No que diz respeito à exposição ao zinco, ambas as espécies parecem apresentar tendência para inibir a alimentação. A caracterização das colinesterases revelou que a principal forma presente em ambas as espécies é a acetilcolinesterase, a qual que não foi afetada pela presença dos metais, no caso do camarão, mas parece ser inibida pelo zinco no caso do anfípode. O cobre inibiu o sistema de defesa enzimático de ambas as espécies, sem sinais de danos lipídicos. Para além disto, inibiu uma das enzimas antioxidantes (GPx) do anfípode. Apesar de não ter ocorrido dano lipídico após exposição ao cobre, observou-se um ligeiro aumento dos níveis das LPO, o que pode ser indicativo de uma potencial existência de dano oxidativo, como resultado da falha do sistema de defesa antioxidante. Por outro lado, o zinco induziu o sistema de defesa em E. meriodionalis prevenindo o dano lipídico. Enquanto em A. desmarestii o sistema enzimático antioxidante não respondeu, tendo ocorrido dano celular oxidativo considerando-se, assim, que o sistema de defesa antioxidante do camarão pode ser comprometido por exposição a metais. Ainda que os danos celulares oxidativos tivessem ocorrido a baixas concentrações de zinco. A exposição a este metal também induziu a actividade da GST de E. meriodionalis. Considerando que a taxa de alimentação foi severamente reduzida no caso deste organismo, o zinco parece ser o metal cuja concentração no ecossistema requer maior atenção. Integrando as respostas dos biomarcadores parece também evidente que A. desmarestii responde de uma maneira geral a maiores concentrações dos dois metais, enquanto a resposta de E. meridionalis ocorre a concentrações inferiores. Pelo que, E. meridionalis parece ser mais sensível ao nível bioquímico. Neste trabalho, os dois detritívoros, com ligeiras diferenças no modo como utilizam a matéria orgânica disponível, apresentam diferenças na sensibilidade aos metais essenciais a vários níveis de organização biológica, sendo o zinco o metal que poderá causar maior preocupação a nível bioquímico, enquanto o cobre parece ser o mais tóxico ao nível do organismo, causando mortalidade a concentrações mais baixas.

Synthesis and functionalization of hydroxyapatite nanoparticles

Graças aos desenvolvimentos na área da síntese de nanomaterais e às potentes técnicas de caracterização à nanoescala conseguimos hoje visualizar uma nanopartícula (NP) como um dispositivo de elevado potencial terapêutico. A melhoria da sua efectividade terapêutica requer no entanto o aprofundamento e sistematização de conhecimentos, ainda muito incipientes, sobre toxicidade, selectividade, efeitos colaterais e sua dependência das próprias características físico-químicas da NP em análise. O presente trabalho, elegendo como alvo de estudo uma substância considerada biocompatível e não tóxica, a hidroxiapatite (Hap), pretende dar um contributo para esta área do conhecimento. Definiram-se como metas orientadoras deste trabalho (i) estudar a síntese de nanoparticulas de Hap (Hap NP), e a modificação das características físico-químicas e morfológicas das mesmas através da manipulação das condições de síntese; (ii) estudar a funcionalização das Hap NP com nanoestruturas de ouro e com ácido fólico, para lhes conferir capacidades acrescidas de imagiologia e terapêuticas, particularmente interessantes em aplicações como o tratamento do cancro (iii) estudar a resposta celular a materiais nanométricos, com propriedades físico-químicas diversificadas. No que se refere à síntese de Hap NP, comparam-se dois métodos de síntese química distintos, a precipitação química a temperatura fisiológica (WCS) e a síntese hidrotérmica (HS), em meios aditivados com ião citrato. A síntese WCS originou partículas de tamanho nanométrico, com uma morfologia de agulha, pouco cristalinas e elevada área superficial especifica. A síntese HS à temperatura de 180ºC permitiu obter partículas de dimensões também nanométricas mas com área específica inferior, com morfologia de bastonete prismático com secção recta hexagonal e elevada cristalinidade. Com o objectivo de aprofundar o papel de algumas variáveis experimentais na definição das características finais das partículas de hidroxiapatite, designadamente o papel do ião citrato (Cit), variou-se a razão molar [Cit/Ca] da solução reagente e o tempo de síntese. Demonstrou-se que o ião citrato e outras espécies químicas resultantes da sua decomposição nas condições térmicas (180ºC) de síntese tem um papel preponderante na velocidade de nucleação e de crescimento dessas mesmas partículas e por conseguinte nas características físico-químicas das mesmas. Elevadas razões [Cit/Ca] originam partículas de dimensão micrométrica cuja morfologia é discutida no contexto do crescimento com agregação. Com o objectivo de avaliar a citotoxicidade in vitro das nanopartículas sintetizadas procedeu-se à esterilização das mesmas. O método de esterilização escolhido foi a autoclavagem a 121º C. Avaliou-se o impacto do processo de esterilização nas características das partículas, verificando-se contrariamente às partículas WCS, que as partículas HS não sofrem alterações significativas de morfologia, o que se coaduna com as condições de síntese das mesmas, que são mais severas do que as de esterilização. As partículas WCS sofrem processos de dissolução e recristalização que se reflectem em alterações significativas de morfologia. Este estudo demonstrou que a etapa de esterilização de nanopartículas para aplicações biomédicas, por autoclavagem, pode alterar substancialmente as propriedades das mesmas, sendo pois criticamente importante caracterizar os materiais após esterilização. Os estudos citotoxicológicos para dois tipos de partículas esterilizadas (HSster e WCSster) revelaram que ambas apresentam baixa toxicidade e possuem potencial para a modelação do comportamento de células osteoblásticas. Tendo em vista a funcionalização da superfície das Hap NP para multifunções de diagnóstico e terapia exploraram-se condições experimentais que viabilizassem o acoplamento de nanopartículas de ouro à superfície das nanopartículas de Hidroxiapatite (Hap-AuNP). Tirando partido da presença de grupos carboxílicos adsorvidos na superfície das nanopartículas de Hap foi possível precipitar partículas nanométricas de ouro (1,5 a 2,5 nm) na superfície das mesmas adaptando o método descrito por Turkevich. No presente trabalho as nanopartículas de Hap funcionaram assim como um template redutor do ouro iónico de solução, propiciando localmente, na superfície das próprias nanopartículas de Hap, a sua redução a ouro metálico. A nucleação do ouro é assim contextualizada pelo papel redutor das espécies químicas adsorvidas, designadamente os grupos carboxílicos derivados de grupos citratos que presidiram à síntese das próprias nanopartículas de Hap. Estudou-se também a funcionalização das Hap NP com ácido fólico (FA), uma molécula biologicamente interessante por ser de fácil reconhecimento pelos receptores existentes em células cancerígenas. Os resultados confirmaram a ligação do ácido fólico à superfície das diferentes partículas produzidas HS e Hap-AuNPs. Graças às propriedades ópticas do ouro nanométrico (efeito plasmão) avaliadas por espectroscopia vis-UV e às potencialidades de hipertermia local por conversão fototérmica, as nanoestruturas Hap-AuNPs produzidas apresentam-se com elevado interesse enquanto nanodispositivos capazes de integrar funções de quimio e terapia térmica do cancro e imagiologia. O estudo da resposta celular aos diversos materiais sintetizados no presente trabalho foi alvo de análise na tentativa de se caracterizar a toxicidade dos mesmos bem como avaliar o seu desempenho em aplicações terapêuticas. Demonstrou-se que as Hap NP não afectam a proliferação das células para concentrações até 500 g/ml, observando-se um aumento na expressão genética da BMP-2 e da fosfatase alcalina. Verificou-se também que as Hap NP são susceptíveis de internalização por células osteoblásticas MG63, apresentando uma velocidade de dissolução intracelular relativamente reduzida. A resposta celular às Hap-AuNP confirmou a não citotoxicidade destas partículas e revelou que a presença do ouro na superfície das Hap NP aumenta a taxa proliferação celular, bem como a expressão de parâmetros osteogénicos. No seu conjunto os resultados sugerem que os vários tipos de partículas sintetizadas no presente estudo apresentam também comportamentos interessantes para aplicações em engenharia de tecido ósseo.