Intercomparison of soil pore water extraction methods for stable isotope analysis

Peer reviewed

Sortase as a Tool in Biotechnology and Medicine

We have harnessed two reactions catalyzed by the enzyme sortase A and applied them to generate new methods for the purification and site-selective modification of recombinant protein therapeutics.

We utilized native peptide ligation —a well-known function of sortase A— to attach a small molecule drug specifically to the carboxy-terminus of a recombinant protein. By combining this reaction with the unique phase behavior of elastin-like polypeptides, we developed a protocol that produces homogenously-labeled protein-small molecule conjugates using only centrifugation. The same reaction can be used to produce unmodified therapeutic proteins simply by substituting a single reactant. The isolated proteins or protein-small molecule conjugates do not have any exogenous purification tags, eliminating the potential influence of these tags on bioactivity. Because both unmodified and modified proteins are produced by a general process that is the same for any protein of interest and does not require any chromatography, the time, effort, and cost associated with protein purification and modification is greatly reduced.

We also developed an innovative and unique method that attaches a tunable number of drug molecules to any recombinant protein of interest in a site-specific manner. Although the ability of sortase A to carry out native peptide ligation is widely used, we demonstrated that Sortase A is also capable of attaching small molecules to proteins through an isopeptide bond at lysine side chains within a unique amino acid sequence. This reaction —isopeptide ligation— is a new site-specific conjugation method that is orthogonal to all available protein-small conjugation technologies and is the first site-specific conjugation method that attaches the payload to lysine residues. We show that isopeptide ligation can be applied broadly to peptides, proteins, and antibodies using a variety of small molecule cargoes to efficiently generate stable conjugates. We thoroughly assessed the site-selectivity of this reaction using a variety of analytical methods and showed that in many cases the reaction is site-specific for lysines in flexible, disordered regions of the substrate proteins. Finally, we showed that isopeptide ligation can be used to create clinically-relevant antibody-drug conjugates that have potent cytotoxicity towards cancerous cells

Reversibly Photo-Crosslinkable Polycarbonate-Based Polymersomes for Drug Encapsulation and Delivery

This thesis describes the preparation of polymersomes from poly(ethylene glycol)-block-polycarbonate (PEG-PC) copolymers functionalized with pendant coumarin groups. Coumarin groups undergo photo-reversible dimerization when irradiated with specific ultraviolet wavelengths, so they can be used to prepare polymers with photo-responsive properties. In this case, the pendant coumarin groups enable stabilization of the polymersome membrane through photo-crosslinking of the hydrophobic block. Initially, several novel cinnamoyl and coumarin functionalized cyclic carbonate monomers were synthesized using ester, ether, or amide linkages. While the homopolymerization of these functionalized monomers proved challenging due to their high melting points, both cinnamoyl and coumarin functionalized monomers were successfully copolymerized with trimethylene carbonate (TMC) at 100 ℃ using a catalyst-free melt polymerization process where the TMC doubled as a solvent for the higher melting point monomer. Using this system, polycarbonate copolymers with up to 33% incorporation of the functionalized monomers were prepared. In addition, an investigation of some anomalous polymerization results identified previously unreported triethylamine-based catalysts for the melt polymerization of carbonate monomers. These studies also demonstrated that the catalyst-free polymerization of TMC occurs faster and at lower temperatures than previously reported. Subsequently, the photo-crosslinking of cinnamoyl and coumarin functionalized polycarbonates was compared and coumarin was identified as the more effective crosslinking agent when using 300-400 nm UV. An investigation of the photo-reversibility of the coumarin dimerization revealed no discernible change in the properties of crosslinked networks, but rapid photo-reversion in dilute solutions. The photo-crosslinking and photo-reversion kinetics of the coumarin functionalized polycarbonates were determined to be second-order in both cases. Finally, the self-assembly of PEG-PC diblock copolymers functionalized with coumarin was examined and both reverse solvent evaporation and solvent displacement were found to induce self-assembly, with hydrophilic mass fractions (f-factors) of 12-28% resulting in the formation of solid microparticles and nanoparticles and f-factors of 33-43% resulting in the formation of polymersomes. The stabilization of these polymersome membranes through photo-initiator-free photo-crosslinking was demonstrated with the crosslinking allowing polymersomes to withstand centrifugation at 12,000 x g. In addition, the encapsulation of calcein, as a model small molecule drug, in the stabilized polymersomes was successfully demonstrated using confocal microscopy.

Diseño mecánico conceptual de rotores para centrífugas.

En la actualidad casi la totalidad de los reactores nucleares necesitan, como combustible, uranio con una concentración de U"235 mayores a las naturales. En un marco de autoabastecimiento se impone la necesidad de dominar la tecnología necesaria para enriquecer uranio, siendo las centrifugas el método usado industrialmente hoy en día. Esta tecnología, por cuestiones de proliferación, es considerada sensitiva y en consecuencia la información sobre la misma se encuentra fuertemente limitada. En el presente trabajo se propone un modelo simplificado para diseñar y evaluar conceptualmente diseños mecánicos de rotores, proponiendo como figura de merito el trabajo separativo para centrifugas de gas. Con el mismo se pudo, evaluando distintos materiales para el rotor, encontrar radios y alturas óptimos para la capacidad separativa por unidad de masa para cada uno de ellos. Se evaluaron los parámetros que definen la recirculación interna del flujo dentro del rotor y los parámetros de diseño mecánico. Al comparar los resultados con los disponibles en bibliografía se vio que presentan buena concordancia mecánica.

Diseño mecánico conceptual de rotores para centrífugas.

En la actualidad casi la totalidad de los reactores nucleares necesitan, como combustible, uranio con una concentración de U"235 mayores a las naturales. En un marco de autoabastecimiento se impone la necesidad de dominar la tecnología necesaria para enriquecer uranio, siendo las centrifugas el método usado industrialmente hoy en día. Esta tecnología, por cuestiones de proliferación, es considerada sensitiva y en consecuencia la información sobre la misma se encuentra fuertemente limitada. En el presente trabajo se propone un modelo simplificado para diseñar y evaluar conceptualmente diseños mecánicos de rotores, proponiendo como figura de merito el trabajo separativo para centrifugas de gas. Con el mismo se pudo, evaluando distintos materiales para el rotor, encontrar radios y alturas óptimos para la capacidad separativa por unidad de masa para cada uno de ellos. Se evaluaron los parámetros que definen la recirculación interna del flujo dentro del rotor y los parámetros de diseño mecánico. Al comparar los resultados con los disponibles en bibliografía se vio que presentan buena concordancia mecánica.

Desenvolvimento e caracterização de um sabonete contendo borras de café

Desde da antiguidade que o ser humano se preocupa com a sua aparência externa, em especial com a pele. Para além do desenvolvimento de cosméticos, surgiram também produtos mais complexos, os cosmecêuticos, que diferem dos cosméticos devido a poderem influenciar a função biológica da pele, causando modificações positivas e duráveis. O conceito de sustentabilidade é usado para definir ações e atividades humanas que visam suprir as necessidades atuais dos seres humanos, sem comprometer o futuro das próximas gerações. Ou seja, a sustentabilidade está diretamente relacionada ao desenvolvimento económico e material sem agredir o meio ambiente, utilizando os recursos naturais de forma inteligente para que eles se mantenham no futuro. Seguindo estes parâmetros, a humanidade pode garantir o desenvolvimento sustentável. As borras de café são consideradas como um subproduto alimentar, sem grande reutilização, o que promove danos no impacto ambiental. Por outro lado, as borras de café podem exercer grandes benefícios para a pele, pois são consideradas excelentes exfoliantes naturais com propriedades refirmantes. Os produtos à base de cafeína são aliados no combate à celulite, na estimulação da regeneração celular e da circulação sanguínea, bem como, no rejuvenescimento e revitalização da pele. Este trabalho consistiu no desenvolvimento de um sabonete, contendo borras de café, como forma de reaproveitamento de um subproduto alimentar rico em cafeína, com o intuito de obter produtos com boas propriedades cosméticas e elevada estabilidade física e química. As borras de café foram analisadas em termos da sua estabilidade física e química através de ensaios de estabilidade acelerada por centrifugação, textura, reologia e doseamento do teor de cafeína por HPLC. Os resultados obtidos através do controlo físico-químico dos sabonetes, da determinação do potencial irritante cutâneo e da análise sensorial efectuada em voluntários humanos, demonstraram que é possível preparar sabonetes de borra de café com boa estabilidade físico-química, boa tolerância cutânea e com características sensoriais adequadas, utilizando uma base de sabão constituída pelos ingredientes (INCI): Sodium Palmate, Sodium Palm Kernelate, Aqua (water), Glycerine, Fragância de café, Sodium Chloride, Butyrospermum Parkii Butter (Shea Butter), CI 778911 (Titanium Dioxide), Tetrasodium EDTA, CI 77499, Linalool e à qual foi adicionada 5% de borras de café.

The lipid- and lipoprotein- [LDL-Lp(a)] apheresis techniques. Updating

Therapeutic plasmapheresis allows the extracorporeal removal of plasmatic lipoproteins (Lipid-apheresis) (LA). It can be non selective (non specific), semi - selective or selective low density lipoprotein-lipoprotein(a) (specific [LDL- Lp(a)] apheresis) (Lipoprotein apheresis, LDLa). The LDL removal rate is a perfect parameter to assess the system efficiency. Plasma-Exchange (PEX) cannot be considered either specific nor, selective. In PEX the whole blood is separated into plasma and its corpuscular components usually through centrifugation or rather filtration. The corpuscular components mixed with albumin solution plus saline (NaCl 0.9%) solution at 20%-25%, are then reinfused to the patient, to substitute the plasma formerly removed. PEX eliminates atherogenic lipoproteins, but also other essential plasma proteins, such as albumin, immunoglobulins, and hemocoagulatory mediators. Cascade filtration (CF) is a method based on plasma separation and removal of plasma proteins through double filtration. During the CF two hollow–fiber filters with pores of different diameter are used to eliminate the plasma components of different weight and molecular diameter. A CF system uses a first polypropylene filter with 0.55 µm diameter pores and a second one of diacetate of cellulose with 0.02 µm pores. The first filter separates the whole blood, and the plasma is then perfused through a second filter which allows the recovery of molecules with a diameter lower than 0.02 µm, and the removal of molecules larger in diameter as apoB100–containing lipoproteins. Since both albumin and immunoglobulins are not removed, or to a negligible extent, plasma-expanders, substitution fluids, and in particular albumin, as occurs in PEX are not needed. CF however, is characterized by lower selectivity since removes also high density lipoprotein (HDL) particles which have an antiatherogenic activity. In the 80’s, a variation of Lipid-apheresis has been developed which allows the LDL-cholesterol (LDLC) (-61%) and Lp(a) (-60%) removal from plasma through processing 3 liters of filtered plasma by means of lipid-specific thermofiltration, LDL immunoadsorption, heparin-induced LDL precipitation, LDL adsorption through dextran sulphate. More recently (90’s) the DALI®, and the Liposorber D® hemoperfusion systems, effective for apoB100- containing lipoproteins removal have been developed. All the above mentioned systems are established LDL-apheresis techniques referable to the generic definition of LDLa. However, this last definition cannot describe in an appropriate manner the removal of another highly atherogenic lipoprotein particle: the Lp(a). Thus it would be better to refer the above mentioned techniques to the wider scientific and technical concept of lipoprotein apheresis. Lipid apheresis - Lipoprotein apheresis - LDL-apheresis - Severe Dyslipidemia.

A aplicação de plasma rico em plaquetas na regeneração dos tecidos periodontais

O periodonto é uma unidade biológica e funcional, constituída pela gengiva, pelo cemento, pelo ligamento periodontal e pelo osso alveolar. O seu processo de cicatrização envolve mecanismos fisiológicos complexos que requerem a ação dos fatores de crescimento, péptidos oriundos da desgranulação das plaquetas. Neste sentido surge o Plasma Rico em Plaquetas como um produto autólogo, obtido a partir da centrifugação do sangue do próprio paciente e que visa melhorar a cicatrização dos tecidos após procedimentos enquadrados na Medicina Dentária. Esta revisão bibliográfica baseou-se numa pesquisa realizada na base de dados MEDLINE, via pubmed. Foram utilizadas as palavras-chave “plasma rich in growth factors”, “platelet-rich plasma”, “oral surgery”, “dental implants”, “sinus lift”, “third molar surgery” e “bone regeneration”. Após leitura de 40 artigos, foram descartados 9 pela sua pouca relevância no contexto. O objetivo é avaliar a efetividade da aplicação de plasma rico em plaquetas na regeneração dos tecidos periodontais em situações clínicas como alvéolos pós-extracionais, cirurgias de implantes, cirurgias de elevação do seio maxilar e na regeneração óssea. A efetividade em tecidos moles parece ser consensual. A efetividade no tecido ósseo é alvo de contradição entre os diversos autores, concluindo-se que há necessidade de mais estudos randomizados e controlados para que se possa responder à questão com evidência científica suficiente.

Biofuels and high value added products from the yeast Rhodosporidium toruloides NCYC 921: Strategies towards a true cost-effective and environmentally sustainable integrated multiproduct driven biorefinery [Poster]

Single-cell oils (SCO) have been considered a promising source of 3rd generation biofuels mainly in the final form of biodiesel. However, its high production costs have been a barrier towards the commercialization of this commodity. The fast growing yeast Rhodosporidium toruloides NCYC 921 has been widely reported as a potential SCO producing yeast. In addition to its well-known high lipid content (that can be converted into biodiesel), is rich in high value added products such as carotenoids with commercial interest. The process design and integration may contribute to reduce the overall cost of biofuels and carotenoid production and is a mandatory step towards their commercialization. The present work addresses the biomass disruption, extraction, fractionation and recovery of products with special emphasis on high added valued carotenoids (beta-carotene, torulene, torularhodin) and fatty acids directed to biodiesel. The chemical structure of torularhodin with a terminal carboxylic group imposes an additional extra challenge in what concern its separation from fatty acids. The proposed feedstock is fresh biomass pellet obtained directly by centrifugation from a 5L fed-batch fermentation culture broth. The use of a wet instead of lyophilised biomass feedstock is a way to decrease processing energy costs and reduce downstream processing time. These results will contribute for a detailed process design. Gathered data will be of crucial importance for a further study on Life-Cycle Assessment (LCA).

Role of catestatin as such as slowly released by fibronectin-coated pharmacologically active microcarriers (Fn-Pam) in limiting hypoxicinduced cell death

International audience

Ruptura celular, extração e encapsulamento de Astaxantina de Haematococcus pluvialis (Volvocales, Chlorophyta)

O interesse na produção de astaxantina de fontes naturais vem aumentando significativamente, devido principalmente à sua capacidade como potente agente antioxidante. Na obtenção da astaxantina por via biotecnológica, a microalga Haematococcus pluvialis é um dos micro-organismos industrialmente mais interessantes. Entretanto, como a maioria dos carotenoides, a astaxantina é uma molécula altamente insaturada que pode ser facilmente degradada por processos térmicos. Em função desta instabilidade, uma possibilidade que se abre, a fim de proteger sua atividade biológica de fatores ambientais e reforçar a sua estabilidade física, é o encapsulamento. Neste sentido, este trabalho vem contribuir em inovações relacionadas ao desenvolvimento de tecnologia para ruptura celular, extração e nanoencapsulamento de astaxantina produzida por via biotecnológica, mais especificamente de astaxantina obtida através do cultivo de H. pluvialis. Neste estudo, os cultivos foram realizados em meio BBM e acetato de sódio e conduzidos a temperatura constante de 25±1 ºC em fotobiorreatores de 1 L com aeração por borbulhamento de ar de 300 mL.min-1 , agitação manual diária e sob iluminância constante de 444 µmol fótons.m-2 s -1 durante 15 dias, sendo inoculados com suspensão de microalgas previamente preparada, na proporção de 10%, e pH ajustado em 7,0. A biomassa foi recuperada dos cultivos por centrifugação e seca a 35 °C por 48 h. Em seguida, foram empregadas diferentes técnicas de ruptura celular (química, mecânica e enzimática). Após a ruptura, foi realizada a extração dos carotenoides e a quantificação dos carotenoides totais (µg.g-1 ) e da extratibilidade (%). Entre os solventes testados no método de ruptura química, o diclorometano foi o selecionado para a extração dos pigmentos carotenoides. Dentre as técnicas mecânicas de ruptura celular, a maceração da biomassa congelada com terra diatomácea resultou na maior extratibilidade e carotenoides totais (66,01% e 972,35 μg.g-1 ). A melhor condição de lise da parede celular de H. pluvialis, utilizando o preparado enzimático Glucanex® , ocorreu em pH do meio reacional de 4,5 a 55 ºC, com atividade inicial de β-1,3-glucanase de 0,6 U.mL-1 e um tempo de reação de 30 min, alcançando-se 17,73% de atividade lítica relativa. Nestas condições, com a reação enzimática assistida por ultrassom sem congelamento prévio da biomassa, atingiu-se 83,90% e 1235,89 µg.g -1 , respectivamente, para extratibilidade e carotenoides totais. Dentre as técnicas combinadas testadas, a maceração com terra diatomácea associada à lise enzimática apresentou valores de extratibilidade e carotenoides totais de, respectivamente, 93,83% e 1382,12 µg.g-1 . No encapsulamento do extrato contendo astaxantina obtido por lise enzimática associada por ultrassom, envolvendo a coprecipitação com PHBV (poli(3-hidroxibutirato-cohidroxivalerato)) em fluidos supercríticos, o aumento da pressão tendeu a reduzir o diâmetro da partícula formada, enquanto que o aumento da relação biomassa contendo astaxantina:diclorometano usada na etapa de extração incrementou o percentual de encapsulamento e a eficiência de encapsulamento para ambas pressões testadas (80 e 100 bar). Os maiores valores de percentual de encapsulamento (17,06%) e eficiência de encapsulamento (51,21%) foram obtidos nas condições de 80 bar e relação biomassa:diclorometano de 10 mg.mL -1 . Nestas condições, o diâmetro médio de partícula foi de 0,228 µm. Com base nos resultados obtidos, técnicas para a obtenção de astaxantina de H. pluvialis e seu encapsulamento foram desenvolvidas com sucesso, podendo ser extendidas a outros produtos intracelulares de microalgas.

Otimização e validação de métodos empregando DLLME, SPE, HPLC-DAD e LC-ESI-MS/MS para determinação de agrotóxicos em água subterrânea

A preocupação com a poluição das águas por agrotóxicos tem aumentado, visto que aumentou o número de detecções de agrotóxicos em águas. A falta de avaliação da qualidade da água consumida pela população de áreas rurais onde não existe o abastecimento público de água potável, deve ser considerada, pois essas águas se encontram próximo a áreas de cultivo, onde há intensa aplicação de agrotóxicos. Nessas regiões, o abastecimento de água para as residências e para a irrigação é feito geralmente através das águas de poços. Neste trabalho, um método para determinação dos agrotóxicos carbofurano, clomazona, 2,4-D e tebuconazol em água subterrânea foi desenvolvido e validado. O método utilizou a Extração em Fase Sólida (SPE) e determinação por Cromatografia Líquida de Alta eficiência com Detecção por Arranjo de Diodos (HPLC-DAD) e confirmação por Cromatografia Líquida tandem Espectrometria de Massas (LC-MS/MS). Para a SPE utilizou-se cartuchos C18 de 200 mg, e eluição com 1 mL de metanol. Após a otimização dos parâmetros de extração e separação dos compostos, o método foi validado avaliando-se curva analítica, linearidade, limites de detecção e quantificação, precisão (repetitividade e precisão intermediária) e exatidão (recuperação). Todas as curvas analíticas apresentaram valores de r maiores que 0,99. Os LOQs para o método, considerando a etapa de pré-concentração de 250 vezes, foram de 0,2 µg L -1 para todos os agrotóxicos por HPLC-DAD e, por LC-MS/MS, 4,0 ng L -1 para clomazona, carbofurano e tebuconazol e de 40,0 ng L -1 para 2,4-D. As recuperações foram entre 60,3 e 107,7% para a repetitividade e entre 67,5 e 115,3% para a precisão intermediária, com RSD de 0,8 a 20,7% para todos os compostos por HPLC-DAD. Para o LC-MS/MS a precisão em termos de repetitividade, variou entre 0,97 e 20,7%, e as recuperações entre 67,0 e 108,9%. O método foi aplicado na determinação de agrotóxicos em amostras de águas subterrâneas durante um ano. Nas amostras foram detectados agrotóxicos em níveis de µg L -1 . Dentro do contexto atual da Química Analítica, de desenvolver métodos mais rápidos, que utilizem menor quantidade de solvente, de amostra e com altos fatores de enriquecimento, foi otimizado um método de extração para os agrotóxicos carbofurano, clomazona e tebuconazol utilizando a Microextração Líquido-Líquido Dispersiva (DLLME) e determinação por LC-MS/MS. Foram otimizados alguns parâmetros que influenciam no processo de extração, como: tipo e volume dos solventes dispersores e extratores, tempo de extração, força iônica e velocidade de centrifugação. Nas condições otimizadas, as recuperações para os níveis de concentração entre 0,02 e 2,0 g L -1 variaram entre 62,7 e 120,0%, com valores de RSD entre 1,9 e 9,1%. O LOQ do método foi de 0,02 µg L -1 para todos os compostos. Quando comparado com a SPE se demonstrou rápido, simples, de baixo custo, além de necessitar de menores volumes de amostra para determinação de agrotóxicos em águas. O método mostrou-se adequado à análise dos agrotóxicos em água subterrânea e todos os parâmetros de validação obtidos estão dentro dos limites sugeridos para validação de métodos cromatográficos

Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos

A Refinaria de Matosinhos é um dos complexos industriais da Galp Energia. A sua estação de tratamento de águas residuais industriais (ETARI) – designada internamente por Unidade 7000 – é composta por quatro tratamentos: o pré-tratamento, o tratamento físico-químico, o tratamento biológico e o pós-tratamento. Dada a interligação existente, é fundamental a otimização de cada um dos tratamentos. Este trabalho teve como objetivos a identificação dos problemas e/ou possibilidades de melhoria do pré-tratamento, tratamento físico-químico e pós-tratamento e principalmente a otimização do tratamento biológico da ETARI. No pré-tratamento verificou-se que a separação de óleos e lamas não era eficaz uma vez que se formam emulsões destas duas fases. Como solução, sugeriu-se a adição de agentes desemulsionantes, que se revelou economicamente inviável. Assim, sugeriu-se como alternativa o recurso a técnicas de tratamento da emulsão gerada, tais como a extração com solvente, centrifugação, ultrassons e micro-ondas. No tratamento físico-químico constatou-se que o controlo da unidade de saturação de ar na água era feito com base na análise visual dos operadores, o que pode conduzir a condições de operação afastadas das ótimas para este tratamento. Assim, sugeriu-se a realização de um estudo de otimização desta unidade com vista à determinação da razão ar/sólidos ótima para este efluente. Para além disto, constatou-se, ainda, que os consumos de coagulante aumentaram cerca de -- % no último ano, pelo que foi sugerido o estudo da viabilidade do processo de eletrocoagulação como substituto do sistema de coagulação existente. No pós-tratamento identificou-se o processo de lavagem dos filtros como sendo a etapa com possibilidade de ser otimizada. Através de um estudo preliminar concluiu-se que a lavagem contínua de um filtro por cada turno melhorava o desempenho dos mesmos. Constatou-se, ainda, que a introdução de ar comprimido na água de lavagem promove uma maior remoção de detritos do leito de areia, no entanto esta prática parece influenciar negativamente o desempenho dos filtros. No caso do tratamento biológico, identificaram-se problemas ao nível do tempo de retenção hidráulico do tratamento biológico II, que apresentou elevada variabilidade. Apesar de identificado concluiu-se que este problema era de difícil solução. Verificou-se, também, que o oxigénio dissolvido não era monitorizado, pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de oxigénio dissolvido numa zona de baixa turbulência do tanque de arejamento. Concluiu-se que o oxigénio era distribuído de forma homogénea por todo o tanque de arejamento e tentou-se identificar quais os fatores que influenciariam este parâmetro, no entanto, dada a elevada variabilidade do efluente e das condições de tratamento, tal não foi possível. Constatou-se, também, que o doseamento de fosfato para o tratamento biológico II era pouco eficiente já Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos que em -- % dos dias se verificaram níveis baixos de fosfato no licor misto (< - mg/L). Foi, por isso, proposta a alteração do atual sistema de doseamento por gravidade para um sistema de bomba doseadora. Para além disso verificou-se que os consumos deste nutriente aumentaram significativamente no último ano (cerca de --%), situação que se constatou estar relacionada com um aumento da população microbiana para este período. Foi possível relacionar-se o aparecimento frequente de lamas à superfície dos decantadores secundários com incrementos repentinos de condutividade, pelo que se sugeriu o armazenamento do efluente nas bacias de tempestade, nestas situações. Verificou-se que a remoção de azoto era praticamente ineficaz uma vez que a conversão de azoto amoniacal em nitratos foi muito baixa. Assim, sugeriu-se o recurso à técnica de bio-augmentação ou a transformação do sistema de lamas ativadas num sistema bietápico. Por fim, constatou-se que a temperatura do efluente à entrada da ETARI apresenta valores bastante elevados para o tratamento biológico (aproximadamente de --º C) pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de temperatura no tanque de arejamento de modo a controlar de forma mais eficaz a temperatura do licor misto. Ainda no que diz respeito ao tratamento biológico, foi possível desenvolver-se um conjunto de ferramentas que visaram o funcionamento otimizado deste tratamento. Nesse sentido, foram apresentadas várias sugestões de melhoria: a utilização do índice volumétrico de lamas como indicador da qualidade das lamas em alternativa à percentagem de lamas; foi desenvolvido um conjunto de fluxogramas para a orientação dos operadores de exterior na resolução de problemas; foi criada uma “janela de operação” que pretende ser um guia de apoio à operação; foi ainda proposta a monitorização frequente da idade das lamas e da razão alimento/microrganismo.

Extraction and purification of immunoglobulin G with aqueous biphasic systems

The immune system is able to produce antibodies, which have the capacity to recognize and to bind to foreign molecules or pathogenic organisms. Currently, there are a diversity of diseases that can be treated with antibodies, like immunoglobulins G (IgG). Thereby, the development of cost-efficient processes for their extraction and purification is an area of main interest in biotechnology. Aqueous biphasic systems (ABS) have been investigated for this purpose, once they allow the reduction of costs and the number of steps involved in the process, when compared with conventional methods. Nevertheless, typical ABS have not showed to be selective, resulting in low purification factors and yields. In this context, the addition of ionic liquids (ILs) as adjuvants can be a viable and potential alternative to tailor the selectivity of these systems. In this work, ABS composed of polyethylene glycol (PEG) of different molecular weight, and a biodegradable salt (potassium citrate) using ILs as adjuvants (5 wt%), were studied for the extraction and purification of IgG from a rabbit source. Initially, it was tested the extraction time, the effect on the molecular weight of PEG in a buffer solution of K3C6H5O7/C6H8O7 at pH≈7, and the effect of pH (59) on the yield (YIgG) and extraction efficiency (EEIgG%) of IgG. The best results regarding EEIgG% were achieved with a centrifugation step at 1000 rpm, during 10 min, in order to promote the separation of phases followed by 120 min of equilibrium. This procedure was then applied to the remaining experiments. The results obtained in the study of PEGs with different molecular weights, revealed a high affinity of IgG for the PEG-rich phase, and particularly for PEGs of lower molecular weight (EEIgG% of 96 % with PEG 400). On the other hand, the variation of pH in the buffer solution did not show a significant effect on the EEIgG%. Finally, it was evaluated the influence of the addition of different ILs (5% wt) on the IgG extraction in ABS composed of PEG 400 at pH≈7. In these studies, it was possible to obtain EEIgG% of 100% with the ILs composed of the anions [TOS]-, [CH3CO2]-and Cl-, although the obtained YIgG% were lower than 40%. On the other hand, the ILs composed of the anions Br-, as well as of the cation [C10mim]+, although not leading to EEIgG% of 100%, provide an increase in the YIgG%. ABS composed of PEG, a biodegradable organic salt and ILs as adjuvants, revealed to be an alternative and promising method to purify IgG. However, additional studies are still required in order to reduce the loss of IgG.

Atividades biológicas de xilana de sabugo de milho

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