Construção de um biossensor para o doseamento de ureia baseado na inibição enzimática da amidase de pseudomonas aeruginosa com recurso a um eléctrodo selectivo de iões amónio

Era objectivo do presente trabalho o desenvolvimento de um biossensor baseado na inibição da amidase de Pseudomonas aeruginosa para a quantificação de ureia em diversas amostras com recurso a um eléctrodo selectivo de iões amónio (ISE). A ureia é um poderoso inibidor do centro activo da amidase (Acilamida hidrolase EC 3.5.1.4) de Pseudomonas aeruginosa a qual catalisa a hidrólise de amidas alifáticas produzindo o ácido correspondente e amónia. O extracto celular de Pseudomonas aeruginosa L10 contendo actividade de amidase foi imobilizado em membranas de poliétersulfona modificadas (PES) e em membranas de nylon Porablot NY Plus na presença de gelatina e de glutaraldeído (GA) como agente bifuncional. Estas membranas foram posteriormente utilizadas na construção do biossensor baseado no ISE, utilizando acetamida como substrato, a reacção enzimática foi seguida medindo os iões amónio produzidos pela hidrólise da amida alifática, e a resposta do biossensor apresentada como a velocidade inicial da reacção (mV.min-1). A optimização dos parâmetros de imobilização foi efectuada de acordo com a metodologia ANOVA. Assim, a mistura de 30μL extracto celular, 2μL GA (5%) e 10 μL Gelatina 15% (p/v) foi a que conduziu a uma melhor resposta do biossensor. Efectuou-se ainda o estudo de optimização de alguns parâmetros experimentais pH e tempo de incubação em ureia, este conduziu ao valor pH=7,2 como pH óptimo de resposta do biossensor e 20 min como tempo óptimo de incubação das membranas nas soluções de ureia, sendo neste caso a resposta do biossensor dada pela diferença das respostas do biossensor antes e após incubação. A calibração do biossensor foi efectuada em soluções contendo concentrações conhecidas de ureia preparadas em tampão Tris, leite e vinho caseiro, exibindo um limite de detecção de 2,0 ×10-6 M de ureia. A incubação das membranas em hidroxilamina 2M por um período de 2h permitiu a recuperação de 70% da actividade enzimática da membrana. O biossensor apresentou uma elevada estabilidade de armazenamento por um período de 55 dias revelando uma perda de apenas 15% da sua resposta. O biossensor desenvolvido apresenta uma sensibilidade de 58,245 mV.min-1 e um tempo de resposta de aproximadamente 20s. A resposta do biossensor foi linear para concentrações de ureia presentes no vinho na gama de 4-10 μM de ureia.

Biossensores de pH, ureia e glicose utilizando a microeletrônica de filmes finos de AZO e TIO2

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de biossensores de pH, ureia e glicose, utilizando óxidos como plataforma para a parte seletiva. Os filmes finos de óxidos condutores foram produzidos por diferentes técnicas de deposição, como spin-coat, dip-coat, spray-pyrolysis e casting. Os materiais fabricados foram AZO e TiO2, ambos depositados sobre substratos de FTO, ITO ou vidro hidroflilizado. O número de camadas foi variado para cada técnica e as caracterizações morfológicas e estruturais foram feitas por MEV, DRX e FTIR. As caracterizações elétricas foram feitas por EGFET e voltametria cíclica. Os filmes foram testados como sensores de pHs na faixa de 2 a 8. O filme depositado com AZO em substrato de FTO pela técnica de spray-pyrolysis apresentou melhor resposta, com sensibilidade de 31,7 mV/pH entre toda a faixa de pHs do 2 ao 8. Já para os filmes de TiO2, o filme produzido por dip-coat com 5 camadas em substrato de FTO apresentou sensibilidade de 37,8 mV/pH entre a faixa de pHs de 2 a 8. Paralelamente, os filmes tiveram suas superfícies funcionalizadas com proteínas como urease ou glicose oxidase. Neste caso, os dispositivos foram testados entre as concentrações de 5 a 200 mg/dL de ureia e glicose. Como biossensor de ureia, o filme de TiO2 depositado por spin-coat com 5 camadas em substrato de FTO apresentou a maior sensibilidade, com valor 3,32 mV/(mg/dL) entre as concentrações de 5 a 120 mg/dL. Para os filmes estudados como biossensores de glicose, o melhor resultado também foi obtido pelo filme de TiO2 depositado por spin-coat com 5 camadas em substrato de FTO, apresentando sensibilidade em torno de 6,18 mV/(mg/dL) entre as concentrações de 5 a 200 mg/dL. Alguns resultados encontrados foram iguais ou melhores aos encontrados na literatura vigente, mesmo que os dispositivos ainda são passíveis de otimização.

Desenvolvimento e aplicação de um biossensor para monitorização de creatinina, um biomarcador associado a doenças emergentes

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um material sensor para creatinina por impressão molecular em estrutura polimérica (MIP) e a sua aplicação no desenvolvimento de um dispositivo de natureza potenciométrica para a determinação da molécula alvo em fluidos biológicos. A creatinina é um dos biomarcadores mais utilizados no acompanhamento da doença renal, já que é um bom indicador da taxa de filtração glomerular (TFG). Os materiais biomiméticos desenhados para interação com a creatinina foram obtidos por polimerização radicalar, recorrendo a monómeros de ácido metacríclico ou de vinilpiridina e a um agente de reticulação apropriado. De modo a aferir o efeito da impressão da creatinina na resposta dos materiais MIP à sua presença, foram também preparados e avaliados materiais de controlo, obtidos sem impressão molecular (NIP). O controlo da constituição química destes materiais, incluindo a extração da molécula impressa, foi realizado por Espectroscopia de Raman e de Infravermelho com Transformada de Fourrier. A afinidade de ligação entre estes materiais e a creatinina foi também avaliada com base em estudos cinéticos. Todos os materiais descritos foram integrados em membranas selectivas de elétrodos seletivos de ião, preparadas sem ou com aditivo iónico lipófilo, de carga negativa ou positiva. A avaliação das características gerais de funcionamento destes elétrodos, em meios de composição e pH diferentes, indicaram que as membranas com materiais impressos e aditivo aniónico eram as únicas com utilidade analítica. Os melhores resultados foram obtidos em solução tampão Piperazine-N,N′-bis(2- ethanesulfonic acid), PIPES, de pH 2,8, condição que permitiu obter uma resposta quasi-Nernstiana, a partir de 1,6×10-5 mol L-1. Estes elétrodos demonstraram ainda uma boa selectividade ao apresentaram uma resposta preferencial para a creatinina quando na presença de ureia, carnitina, glucose, ácido ascórbico, albumina, cloreto de cálcio, cloreto de potássio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio. Os elétrodos foram ainda aplicados com sucesso na análise de amostras sintéticas de urina, quando os materiais sensores eram baseados em ácido metacrilico, e soro, quando os materiais sensores utilizados eram baseados em vinilpiridina.

Dosimetria esporular: Bacillus subtilis TKJ6312 como biossensor de radiação solar biologicamente ativa

Since 2000, spore dosimetry and spectral photometry have been performed in parallel at the Southern Space Observatory, São Martinho da Serra (Southern Brazil). A comparative study involving data from Punta Arenas - Chile (53.2º S), São Martinho da Serra (29.5º S), Padang - Indonesia (0.9ºS), Brussels - Belgium (50.9º N) and Kiyotake - Japan (31.9º N) from 2000 to 2006 is presented. The Spore Inactivation Doses presented the higher values in summer (973 ± 73 for Punta Arenas and 4,369 ± 202 for São Martinho da Serra, as well 1,402 ± 170 and 3,400 ± 1,674 for Brussels and Kiyotake, respectively). The simplicity, robustness and high resistance of bacterial spores makes the biosensor an potential biological tool for UV-B monitoring.

Suplementação nitrogenada com ureia comum ou encapsulada sobre parâmetros ruminais de novilhos alimentados com feno de baixa qualidade

Foi realizado um experimento de suplementação com novilhos fistulados no rúmen com o objetivo de verificar a utilização de ureia encapsulada como fonte de nitrogênio de liberação mais lenta e uniforme ao longo do tempo, bem como seu efeito sobre a degradabilidade da parede celular do feno. Os tratamentos foram: Feno + sal mineralizado (SM); Feno + suplemento proteico com ureia comum (SU); Feno + suplemento proteico com ureia encapsulada fórmula 1 (UE1); e Feno + suplemento proteico com ureia encapsulada fórmula 2 (UE2). O volumoso utilizado foi feno de Tifton (Cynodon dactylon L.) de baixa qualidade (PB: 4,62% e FDN: 83,46%). Foram realizadas medidas de pH e N-NH3 ruminais e parâmetros de degradação ruminal da FDN do volumoso. Verificou-se efeito (P<0,05) da suplementação nitrogenada sobre a concentração de nitrogênio amoniacal no rúmen; no entanto, a ureia encapsulada não foi diferente (P>0,05) da ureia comum. Os valores de pH e degradabilidade in situ não foram afetados pelos tratamentos (P>0,05), ao serem comparados os suplementados ou não suplementados com proteína degradável no rúmen e ao serem comparadas fontes de nitrogênio não proteico. A ureia encapsulada não demonstrou superioridade sobre a ureia comum, provavelmente pela baixa eficiência da sua proteção. A utilização de ureia encapsulada e a suplementação de proteína degradável não foram eficientes em aumentar a degradabilidade da parede celular do volumoso utilizado.

Crescimento e produtividade da bananeira cv. Grande Naine sob diferentes combinações de nitrato de cálcio e ureia

A utilização de fontes nitrogenadas via fertirrigação requer que as técnicas de manejo da aplicação sejam aperfei­çoadas, de modo que os produtores possam obter o máximo benefício econômico, combinado com um menor impacto no solo ao se utilizarem esses fertilizantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar diferentes combinações de duas fontes nitrogenadas aplicadas por fertirrigação sobre o crescimento e a produtividade da bananeira Grande Naine no primeiro, segundo e terceiro ciclos de produção. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com cinco repetições em que se utilizaram seis percentagens complementares de ureia e nitrato de cálcio, aplicados via água de irrigação em sistema de gotejamento. As variáveis avaliadas foram: altura da planta, diâmetro do pseudocaule e área foliar total, além de produtividade, comprimento e diâmetro do fruto da segunda penca. Os resultados indicaram que as diferentes combinações das fontes nitrogenadas aplicadas por fertirrigação não tiveram efeito sobre a produtividade e o cresci­mento da bananeira Grande Naine.

Rastreio neonatal dos défices do ciclo da ureia em Portugal

Os défices do ciclo da ureia são um grupo de doenças hereditárias do metabolismo caracterizadas fundamentalmente por uma acumulação de amónia. Clinicamente o espectro é muito alargado, com formas de apresentação no período neonatal até situações mais moderadas de apresentação tardia em adultos. O tratamento é fundamentalmente de base nutricional e traduz-se numa redução significativa da mortalidade e morbilidade. Com a introdução da espectrometria de massa nos laboratórios de rastreio neonatal em meados dos anos 90, passou a ser possível quantificar alguns intermediários do ciclo, o que associado à existência de um intervalo livre e um tratamento eficaz, permitiu o rastreio de algumas das doenças deste grupo. Em 2004 iniciou-se em Portugal o rastreio dos défices do ciclo da ureia, tendo-se rastreado até ao presente, 988 687 recém-nascidos e identificado 19 casos positivos. Recentes desenvolvimentos técnicos vieram possibilitar a quantificação de novos marcadores, mais concretamente do ácido orótico, o que abre a possibilidade de rastrear o défice em ornitina transcarbamilase, o défice do ciclo da ureia mais frequente. Os autores apresentam a situação atual do rastreio dos défices do ciclo da ureia e as perspetivas em virtude dos novos desenvolvimentos técnicos.

Valorização nutritiva da fibra para a alimentação animal : tratamento com ureia

Dissertação de Mestrado, Engenharia Zootécnica, 11 de Setembro de 2015, Universidade dos Açores.

Desenvolvimento de um biossensor de ADN integrado num chip de microfluídica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Consenso para o Tratamento Nutricional das Doenças do Ciclo da Ureia

Resumo: As doenças do ciclo da ureia são o resultado do défice enzimático de uma das enzimas que compõem a via metabólica de excreção do azoto. Com a excepção do défice na transcarbamilase da ornitina, que está ligado ao cromossoma X, todas as doenças são autossómicas recessivas. A apresentação clínica destas doenças pode ocorrer no período neonatal, durante a infância ou mesmo na adolescência ou idade adulta. A hiperamoniemia, as alterações urinárias e plasmáticas dos aminoácidos e ácidos orgânicos, constituem os principais marcadores bioquímicos das doenças do ciclo da ureia. O tratamento nutricional baseia-se na implementação de uma dieta restrita em proteína natural e suplementada com uma mistura de aminoácidos essenciais. O aporte proteico tem de ser constantemente ajustado em função do controlo metabólico, da avaliação antropométrica e da medicação usada para explorar as vias alternativas de excreção do azoto. A monitorização do estado nutricional assume uma importância crucial no seguimento destes doentes, de modo a melhor aferir as suas reais necessidades, prevenindo a insuficiência proteica, a qual poderá afectar negativamente o crescimento e desenvolvimento.

Desenvolvimento de um biossensor para Ácido Glutâmico

A presente dissertação tem com objetivo o desenvolvimento de um biossensor com base nos polímeros de impressão molecular para a deteção de uma molécula alvo, o ácido glutâmico que é convertido em glutamina pela glutamina sintetase, recorrendo à potenciometria. Nas células neoplásicas a glutamina não é sintetizada podendo-se considerar que o ácido glutâmico é um potencial agente anti-cancro. A técnica de impressão molécular utilizada foi a polimerização em bulk, combinando a acrilamida e a bis acrilamida com o ácido glutâmico. Para se verificar se a resposta potenciométrica obtida era de facto da molécula alvo foram preparados em paralelo com os sensores, materiais de controlo, ou seja, moléculas sem impressão molécular (NIP). Para se controlar a constituíção química dos vários sensores nomeadamente, do NIP e do polímero de impressão molecular (MIP) antes e após a remoção bem como a molécula foram realizados estudos de Espetroscopia de Infravermelhos de Transformada de Fourier (FTIR), Scanning electron microscope (SEM) e Espetroscopia de Raios X por dispersão em energia (EDS). Os materiais desenvolvidos foram aplicados em várias membranas que diferiam umas das outras, sendo seletivas ao ião. A avaliação das características gerais das membranas baseou-se na análise das curvas de calibração, conseguidas em meios com pHs diferentes, comparando os vários elétrodos. O pH 5 foi o que apresentou melhor resultado, associado a uma membrana que continha um aditivo, o p-tetra-octilphenol, e com o sensor com percentagem de 3%. Posto isto, testou-se em material biológico, urina, com as melhores características quer em termos de sensibilidade (18,32mV/década) quer em termos de linearidade (1,6x10-6 a 1,48x10-3 mol/L). Verificou-se ainda que aplicando iões interferentes na solução, estes não interferem nesta, podendo ser aplicados na amostra sem que haja alteração na resposta potenciométrica. O elétrodo é capaz de distinguir o ácido glutâmico dos restantes iões presentes na solução.

Saccharomyces cerevisiae como biossensor de arsénio na água: caso de estudo da Ribeira do Bodelhão e do Rio Zêzere

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar

Recuperação de 15N-ureia no sistema solo-planta de pastagem de capim-tanzânia

O atrativo econômico e o impacto ambiental da adubação nitrogenada em pastagens dependem da eficiência de uso do nitrogênio (N) do fertilizante no sistema solo-planta. Entretanto, a recuperação do 15N-ureia em pastagem de Panicum maximum cv. Tanzânia, uma das forrageiras mais utilizadas na intensificação de sistemas pastoris, permanece desconhecida. Este experimento, seguindo um delineamento de blocos completos casualizados, com quatro tratamentos (0, 40, 80 e 120 kg ha-1 de N-ureia) e três repetições, foi realizado para determinar a recuperação do 15N-ureia pelo capim-tanzânia. A produção de forragem, o teor de N total e a quantidade de N na planta não foram afetados pelas doses de 15N-ureia, refletindo as elevadas perdas do N aplicado nas condições do experimento. Entretanto, a baixa eficiência agronômica do uso da ureia pode ser explicada pelo decréscimo da recuperação do N do fertilizante no sistema solo-planta com o aumento da dose de 15N-ureia em situações climáticas bastante adversas, que contribuíram para aumentar as perdas de 15N-ureia no sistema solo-planta.

Absorção foliar pelo capim-tanzânia da amônia volatilizada do 15N-ureia aplicado ao solo

Avaliou-se o efeito da dose de N-ureia (40, 80 e 120 kg ha-1 de N) e da distância (0, 27 e 35 cm) entre dreno (folhas) e fonte (ureia aplicada ao solo) sobre a absorção foliar de amônia por pastagem de Panicum maximum cv. Tanzânia. Adotou-se um delineamento inteiramente casualizado no esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições. Não houve efeito da distância sobre a absorção foliar de amônia (p > 0,05), mas esta diminuiu exponencialmente (p < 0,05) com o incremento das doses de N-ureia ou da taxa de volatilização de amônia, variando de 2,5 a 16,4 % do N volatilizado.

Volatilização de amônia do solo após a aplicação de ureia convencional ou com inibidor de urease

Volatilização de NH3 é a principal reação que diminui a eficiência de utilização pelas plantas do N proveniente da ureia, quando ela é aplicada sobre a superfície do solo. A fim de minimizar essa perda, produtos têm sido misturados à ureia para inibir temporariamente a ação da urease. Este trabalho objetivou avaliar alternativas de aplicação de um fertilizante com inibidor de urease, visando a diminuir a volatilização de NH3 relativamente à ureia convencional, em algumas condições ambientais e de solo. Foram desenvolvidos quatro experimentos, todos em condições de laboratório, em 2007 e 2008, em Cambissolo Húmico. Os tratamentos variaram em cada estudo e incluíram combinações de níveis de pH do solo (natural; 5,5; 6,3; e 6,8), umidade do solo (5, 10 ou 20 % de água) e temperaturas ambientais (18 e 35 ºC), além de estados físicos (sólido ou líquido) e de métodos de aplicação dos fertilizantes (na superfície ou incorporado ao solo). As unidades experimentais foram constituídas por bandejas plásticas (23 x 51 x 17 cm) com 12 kg de solo, numa espessura de 15 cm, sobre as quais foram instaladas câmaras coletoras de NH3. A amônia volatilizada foi determinada em várias épocas, nos primeiros 28 dias após a aplicação dos fertilizantes. O pico de volatilização diária de NH3 ocorreu sempre na primeira semana depois da adição dos fertilizantes ao solo, e aconteceu dois a três dias mais tarde para a ureia com inibidor de urease, em relação à ureia convencional. A volatilização de NH3 nem sempre foi maior para a ureia convencional em comparação ao fertilizante contendo inibidor de urease, tampouco para o estado líquido em relação ao granulado. A volatilização de NH3 aumentou com a elevação do pH, da temperatura e da dose aplicada de N e foi menor nos extremos de umidade (solo com 5 % ou com 20 % de água). Para os fertilizantes aplicados sobre a superfície do solo, a taxa máxima de perda diária foi correspondente a 14 kg ha-1 de N, e a perda total acumulada variou de 2 a 50 % do N aplicado, dependendo principalmente do estado físico em que o fertilizante foi aplicado, da umidade do solo e da temperatura ambiente. A incorporação dos fertilizantes amídicos ao solo foi a maneira mais eficaz de minimizar as perdas de N por volatilização.