Search

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Não foi possível inserir o abstract. Não foi possível inserir o resumo.

A cefepima (CEF) e o metronidazol (MTZ) são dois antimicrobianos que podem ser usados para o tratamento da peritonite secundária. Diferentes metodologias analíticas estão descritas para a quantificação desses analitos em matrizes biológicas, mas não há relatos para a determinação das concentrações livres desses antimicrobianos no fluido peritoneal de ratos. Assim, este estudo tem o objetivo de desenvolver e validar duas metodologias analíticas para medir as concentrações livres desses fármacos no fluido peritoneal de ratos Wistar. Desse modo, para a CEF, foi desenvolvido um método de quantificação empregando a técnica de cromatografia líquida e de detecção por espectrometria de massas de alta resolução com ionização por eletrospray (LC-ESI-QTOF-MS), onde foi empregada uma coluna C18 Shimadzu Shim-pack CLC-ODS (250 mm × 4,6 mm) e uma pré coluna (C18 4 mm, 5 um; Phenomenex). A fase móvel foi composta por (A) água ultrapura com pH a 3,5 e (B) acetonitrila (80:20, v/v). A taxa de fluxo foi de 0,8 mL/min e o volume de injeção de 20 uL. A quantificação foi realizada no modo positivo para monitorar os íons com m/z 481,1311 para CEF e com m/z 171,0283 para o PI. Para o MTZ, a quantificação foi conduzida empregando-se cromatografia líquida de alta eficiência com detecção ultravioleta (CLAE-UV/VIS). A corrida cromatográfica foi realizada em uma coluna C18, com fluxo de 1,6 mL/min a 40ºC, com fase móvel composta por acetonitrila e solução aquosa de tampão fosfato monobásico 50 mM, com 0,1% de trietilamina a pH 3,0 (10:90, v/v). A linearidade foi atingida em ambos os métodos com coeficiente de determinação > 0,99 para as matrizes plasma e fluido peritoneal. Os resultados dos parâmetros de desempenho analítico para os analitos investigados atenderam ao preconizado pelo guia de validação de métodos bioanalíticos da Food and Drug Administration. A aplicabilidade dos métodos foi demonstrada em estudo farmacocinético piloto em ratos Wistar após a administração intravenosa (bolus) de 110 mg/kg de CEF e de 30 mg/kg de MTZ. Para a determinação dos parâmetros farmacocinéticos foi utilizado o software Phoenix versão 6.4. [resumo fornecido pelo autor] Cefepime (CEF) and metronidazole (MTZ) are two antimicrobial agents which can be used to treat secondary peritonitis. Different analytical methodologies have been described for the quantification of these analytes in biological matrices, but there are no reports addressing the determination of concentrations free of these antimicrobials in the peritoneal fluid of rats. Therefore, this study aimed to develop and validate two analytical methodologies to measure concentrations free of these substances in the peritoneal fluid of Wistar rats. Regarding CEF, a quantification method has been developed by using the technique of liquid chromatography coupled with electrospray ionization high-resolution mass spectrometry (LC-ESI-QTOF-MS), with a Shimadzu Shim-pack CLC-ODS C18 column (250 mm x 4.6 mm) and a pre-column (5 um C18, 4 mm; Phenomenex). The mobile phase consisted of (A) ultrapure water with a pH of 3.5, and (B) acetonitrile (80:20, v/v). The flow rate was 0.8 mL/min, and the injection volume was 20 uL. Quantification was carried out in the positive mode to monitor ions with m/z of 481.1311 for CEF and with m/z of 171.0283 for IS. Regarding MTZ, quantification has been conducted using high-performance liquid chromatography with ultraviolet detection (HPLC-UV/VIS). Chromatography run was carried out on a C18 column, with a flow rate of 1.6 mL/min at 40ºC, with a mobile phase composed of acetonitrile and an aqueous solution of 50 mM monobasic phosphate buffer, with 0.1% of triethylamine at pH 3.0 (10:90, v/v). Linearity was achieved in both methods with a coefficient of determination > 0.99 for plasma and peritoneal fluid matrices. The results of the analytical performance parameters for the analyzed analytes met the criteria of the Food and Drug Administration's Bioanalytical Method Validation Guidance. The applicability of the methods was demonstrated in a pilot pharmacokinetic study in Wistar rats after intravenous administration (bolus) of 110 mg/kg of CEF and 30 mg/kg of MTZ. To determine the pharmacokinetic parameters, the version 6.4 of the Phoenix software was used. [resumo fornecido pelo autor]

As redes metalorgânicas (MOF) são materiais porosos constituídos de íons metálicos coordenados com ligantes orgânicos, formando estruturas bidimensionais e tridimensionais. Desde seu surgimento, essas estruturas têm despertado a atenção para diversas aplicações considerando-se suas propriedades, como por exemplo, elevada área superficial, volume de poros e possibilidade de ajustes estruturais. Neste trabalho, foram sintetizadas à temperatura ambiente redes metalorgânicas constituídas pelo íon cobalto(II) e o ligante 2-metilimidazol, denominadas como ZIF-67, com três diferentes morfologias. As redes ZIF-67 com morfologia de microplacas (ZIF-67(MP)), nanofolhas (ZIF-67(NF)) e de dodecaedros rômbicos (ZIF-67(DR)), foram obtidas simplesmente variando-se a natureza do solvente no procedimento sintético. A caracterização morfológica e a análise da composição elementar das ZIF-67 revelaram que além da morfologia desejada, os materiais são constituídos de carbono, oxigênio, nitrogênio e cobalto, sem a presença de contaminantes. As técnicas de ATR - FTIR e de Difração de Raios-X foram empregadas para a avaliar a formação da rede e análise de fase cristalina, respectivamente. O método BET foi utilizado na determinação de porosidade e área superficial, sendo que a ZIF-67(DR) apresentou área superficial de 1.223,86 m2 g-1 e volume de poros de 0,72 cm3 g-1. Já para a ZIF-67(NF) e para a ZIF-67(MP), a área superficial foi estimada em 104,49 m2 g-1 e 38,18 cm3 g-1, respectivamente. Já o volume de poros foi de 0,47 cm3 g-1 (ZIF-67(NF)) e 0,048 cm3 g-1 (ZIF-67(MP)), respectivamente. As ZIF-67 sintetizadas foram aplicadas como catalisadores da reação de oxidação do substrato fenólico 2-metoxifenol (guaiacol) na presença de H2O2, apresentando comportamento mimético às enzimas peroxidases. A atividade específica (SA) e as constantes cinéticas de estado estacionário dos catalisadores ZIF-67 foram determinadas a partir do monitoramento da formação do produto tetraguaiacol utilizando para isso medidas de espectrofotometria no UV-Vis no comprimento de onda de 470 nm. A ZIF 67(MP) apresentou inicialmente a maior atividade específica (SA=0,006 U mg-1), seguida da ZIF-67(NF) (SA=0,003 U mg-1) e pela ZIF-67(DR) (SA=0,002 U mg-1). Os parâmetros reacionais de temperatura, pH e concentração de catalisador foram otimizados alterando-se um e mantendo os demais constantes. Assim, determinou-se que as condições ótimas de reação, entre os parâmetros estudados são em temperatura de 50ºC, pH 9 e concentração de catalisador de 0,284 mg mL-1. Com os parâmetros reacionais ajustados, as constantes cinéticas (Km e Vmáx) para as 3 morfologias de redes ZIF-67 foram determinadas pelo método de Michaelis-Menten e linearização de gráficos de duplo recíproco. As três redes exibiram comportamento cinético enzimático, atingindo o platô de saturação do sítio ativo. A rede ZIF-67(DR) foi o catalisador mimético com maior afinidade tanto para o substrato guaiacol, quanto para o H2O2 e também o que promoveu a maior taxa de conversão. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel Superior - CAPES Metal-organic frameworks (MOF) are porous materials made up of metallic ions coordinated with organic ligands, forming two-dimensional and three-dimensional structures. Since their appearance, these structures have attracted attention for several applications considering their properties, such as high surface area, pore volume, and the possibility of structural adjustments. In this work, metalorganic frameworks constituted by the cobalt(II) ion and 2-methylimidazole as the organic ligand, denominated as ZIF-67, were synthesized at room temperature in three different morphologies. The ZIF-67 networks with microplate (ZIF-67(MP)), nanosheet (ZIF 67(NF)), and rhombic dodecahedron (ZIF-67(DR)) morphology were obtained by altering the nature of the solvent in the synthetic procedure. The morphological and elemental composition of the materials were characterized by MEV-FEG-EDS technique, revealing that, in addition to the desired morphology, the materials are made up of carbon, oxygen, nitrogen, and cobalt, without the presence of contaminants. The ATR - FTIR and X-Ray Diffraction techniques were used to check lattice formation and crystalline phase analysis. The BET method was used to determine porosity and surface area, and ZIF-67(DR) had a surface area of 1,223.86 m2 g-1 and a porosity of 0.72 cm3 g-1. For ZIF-67(NF) and ZIF-67(MP) the surface area was estimated as 104.49 m2 g-1 and 38.18 cm3 g-1, respectively, and the porosity was estimated as 0.47 cm3 g-1 for the ZIF-67(NF) and 0.048 cm3 g-1 for the ZIF-67(MP). The synthesized ZIF-67 networks were applied as catalysts for the oxidation of the phenolic substrate 2 methoxyphenyl (guaiacol) in the presence of H2O2, showing mimetic behavior of the peroxidase enzymes. The specific activity (SA) and steady-state kinetic constants of the ZIF-67 catalysts were determined by UVVis spectroscopy through monitoring the formation of the tetraguaiacol product, which absorption occurs at 470 nm. ZIF-67(MP) initially showed the highest specific activity (SA = 0.006 U mg-1), followed by ZIF-67(NF) (SA = 0.003 U mg-1) and finally the ZIF-67(DR) (SA= 0.002 U mg-1). The reaction parameters of temperature, pH, and catalyst concentration were optimized by changing one and keeping the others constant. Thus, it was determined that the optimal reaction conditions, among the parameters studied, are at a temperature of 50 ºC, pH 9, and a catalyst concentration of 0.284 mg mL-1. With the reaction parameters adjusted, the kinetic constants (Km and Vmáx ) for the three morphologies of ZIF-67 networks were determined by the Michaelis-Menten method and linearization of double reciprocal graphics. The three networks exhibited enzymatic kinetic behavior, reaching the active site saturation plateau. The ZIF-67(DR) network was the mimetic catalyst with the highest affinity for guaiacol and H2O2 substrate and promoted the highest conversion rate. [resumo fornecido pelo autor]

A prostatite é considerada um conjunto de doenças que acomete a próstata, que pode ser causada por agentes microbianos infecciosos como o Propionibacterium acnes, patógeno envolvido com a acne vulgar. Este microrganismo tem sido identificado em prostatites e relacionado ao desenvolvimento de tumores prostáticos. A clindamicina, por ter efeito sobre este microrganismo, foi objeto de estudo desta pesquisa. Os microrganismos são combatidos pela presença de concentrações livres do antimicrobiano capazes de penetrar o sítio infeccioso e alcançar concentrações suficientes nesta biofase, sendo melhor relacionadas com o efeito farmacológico do que o emprego das concentrações plasmáticas totais. Desta forma, nosso estudo realizou previamente o desenvolvimento de um método bioanalítico por cromatografia líquida de alta eficiência, acoplada à espectrometria de massas, para determinação da clindamicina tanto em matriz plasmática quanto no microdialisado prostático, evidenciando cumprir com os requisitos de performance analítica. As sondas de microdiálise foram calibradas previamente in vitro por diálise e retrodiálise (fluxos de 1,0 e 2,0 µL/min), e in vivo através da retrodiálise (1,0 µL/min). A clindamicina foi administrada a ratos Wistar na dose de 80 mg/kg pela via intravenosa. Amostras plasmáticas e do microdialisado prostático foram obtidas por um período de 8 horas. Os parâmetros farmacocinéticos foram determinados por abordagem não compartimental e compartimental empregando-se o software Phoenix (WinNonlin). A relação próstata/plasma foi determinada considerando-se a área sob a curva (ASC) do perfil concentração livre versus tempo do tecido e a ASC do perfil concentração plasmática total versus tempo, corrigida pela fração livre da clindamicina [ASCtecido, livre /(fu.ASCplasma, total)], onde fu é a fração livre de clindamicina no plasma de ratos (fu = 0,325). A metodologia analítica desenvolvida e validada apresentou-se seletiva, linear, precisa e exata, sem efeito de matriz e com estabilidade analítica dentro dos padrões estabelecidos. A taxa de recuperação das sondas de microdiálise in vitro empregando-se a diálise e a retrodiálise para o fluxo de 1,0 ?L/min variou de 42,87 ± 1,94%, a 45,13 ± 1,27%, e no fluxo de 2,0 ?L/min de 32,30 ± 1,54% a 35,87 ± 2,04%, sendo a recuperação in vivo de 38,11 ± 1,14%. O perfil farmacocinético plasmático foi modelado por modelo farmacocinético de dois compartimentos. A ASC foi de 58,53 ±14,78 h.mg/L e 19,40 ±4,40 h.mg/L para plasma e microdialisado prostático. O fator de penetração da clindamicina no microdialisado prostático foi de 1,02. As concentrações livres teciduais de clindamicina medidas excederam a concentração inibitória mínima para o P. acnes descrito na literatura para isolados prostáticos. A clindamicina poderia ser sugerida como uma opção para estudos envolvendo prostatite com a presença de P. acnes. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES The prostatitis is considered a set of disease which assails the prostate, which can be caused by infectious microbial agents such pathogen evolved with the vulgar acne. This microorganism has been identified in prostatitis and related to the development of prostatic tumors. The clindamycin was the subject of study due to its effects on this microorganism. The microorganisms combated by the presence of antimicrobials free concentrations which can penetrate the infectious site and reach sufficient concentrations in this biophase, better related to the pharmacological effect than the employment of total plasmatic concentrations. In this way, our study previously performed the development of a bioanalytical method by high performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry, to the clindamycin determination in the plasmatic matrix as much as the prostate microdialysate, substantiating to comply with the analytical performance requirements. The microdialysis probes were previously calibrated, in vitro by dialysis and retrodialysis (flow of 1.0 and 2.0 µL/min) and in vivo throughout retrodialysis (1.0 µL/min). The clindamycin was administered in Wistar rats with doses of 80 mg/kg by intravenous route. Plasma samples and from the prostate microdialysate were obtained for 8 hours. Pharmacokinetic parameters were determined by non-compartmental and compartmental analysis employing the Phoenix (WinNolin) software. The relation prostate/plasma was obtained considering the area under the curve (AUC) from the free concentration profile versus tissue and AUC from the total plasma profile versus tissue, corrected by the free fraction of clindamycin [AUC free tissue/(fu.AUCplasma, total)], where fu is the clindamycin free fraction in the rat plasma (fu = 0.325). The developed analytical methodology has been validated and presented itself as selective, linear, precise, and accurate, without matrix effect and with analytical stability within the established standards. The recovery rates of microdialysis probes in vitro employing dialysis and retrodialysis for the flow of 1.0 ?L/min ranged from 42.87 ± 1.94% to 45.13 ± 1.27%, and in the flow at 2.0 ?L/min of 32.30 ± 1.54% to 35.87 ± 2.04%. In vivo recovery was 38.11 ± 1.14%. The plasmatic pharmacokinetic was modeled by the pharmacokinetic model of two compartments. The AUC was 58.53 ±14.78 h.mg/L and 19.40 ±4.40 h.mg/L for plasma and prostate microdyalisate. The penetration factor of clindamycin at prostate microdyalisate was 1.02. Concentration of free clindamycin exceeded the minimum inhibitory concentrations to P. acnes described in the literature for prostate isolates. Clindamycin could have been suggested as an option for studies evolving prostatitis with the presence of P.acnes. [resumo fornecido pelo autor]

Em abril de 2019 a mecanoquímica foi citada pela União Internacional da Química Pura e Aplicada (IUPAC) como uma das dez inovações químicas com maior potencial para o desenvolvimento de processos mais sustentáveis. O princípio da síntese mecanoquímica, a partir do uso de moinhos de bolas, é promover reações químicas por meio da energia liberada pelos choques das esferas de moagem, resultando em uma técnica de síntese alternativa que segue os princípios da química verde, principalmente devido ao não uso de solventes. A mecanoquímica foi a técnica empregada neste trabalho para a síntese de nanopartículas de óxido de cobre (II) (CuONPs), visando um procedimento rápido e operacionalmente simplificado em meio reacional sem solvente. A síntese das CuONPs foi promovida pela energia mecânica gerada em um moinho de bolas de alta energia que combina movimentos vibracionais e circulares. A síntese partiu de uma mistura de hidróxido de cobre (II), o qual foi empregado como reagente precursor de cobre (II), e cloreto de sódio, empregado como agente dispersante. Os efeitos da velocidade de rotação, do tempo de moagem e da razão de carga (razão entre a massa das esferas de moagem e a massa dos reagentes) sobre o tamanho hidrodinâmico das CuONPs foram avaliados a partir de um experimento fatorial 23 completo, em que cada fator foi avaliado em dois níveis, totalizando oito experimentos. Observou-se, todavia, que, sob as condições experimentais impostas, nenhum fator apresentou influência estatisticamente significativa sobre o tamanho hidrodinâmico das partículas. Dessa forma, foram estabelecidas como as melhores condições de síntese das CuONPs a combinação dos seguintes fatores: velocidade de rotação de 1000 rpm, tempo de moagem de 20 min e razão de carga de 40:1. Nestas condições foi obtido o menor tamanho hidrodinâmico médio, com um valor de 82 ± 34 nm. Com a avaliação das partículas pelas técnicas de microscopia eletrônica, observou-se uma morfologia majoritariamente esférica e com tamanho de partícula de 26 ± 12 nm. A estrutura cristalina foi identificada como monoclínica de fase única de óxido de cobre (II) com tamanho de cristalito de 11 nm e microdeformação de 0,012. As CuONPs apresentaram boa estabilidade térmica segundo análise termogravimétrica, uma área superficial de 68 ± 10 m2 g-1, valor este que corrobora com a escala nanométrica, e banda proibida de 2,0 eV. Essas partículas foram aplicadas como catalisadores na reação de redução de nitroarenos a seus respectivos aminoarenos em meio aquoso. A conversão e a seletividade atingiram valores acima de 99% para oito substratos com tempos reacionais variando entre 10 e 60 min. Desse modo, em acordo com os objetivos predefinidos, a síntese mecanoquímica promoveu, de modo efetivo, a produção de CuONPs com boas propriedades catalíticas e possibilidades de escalonamento, além do reuso por até 5 ciclos consecutivos sem perdas na conversão ou seletividade. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, Mechanochemistry was recently cited by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) as one of the ten chemical innovations with the potential for the development of more sustainable processes. The principle of the mechanochemical synthesis, through ball milling, is to promote chemical reactions from the energy released by the impacts between grinding balls. It results in an alternative one-pot method that follows the green chemistry principles, especially due to the non-use of solvents. In this work, mechanochemistry was the technique employed to synthesize copper (II) oxide nanoparticles (CuONPs), aiming for a fast and operationally simplified procedure in a dry medium. The synthesis was promoted by mechanical energy generated in a high energy ball mill that combines vibration and circular movements. The synthesis was carried out using copper (II) hydroxide as the copper precursor and sodium chloride as a diluent agent. The effects of rotation speed, milling time, and charge ratio (ball-to-powder weight ratio) over the final characteristics of the CuONPs were evaluated based on a two-level full factorial design, totalizing eight experiments. It was observed that, under the imposed experimental conditions, none factor showed statistically significant influence over the hydrodynamic diameter of the particles. Thus, it was established the combination of the following factors: rotation speed of 1000 rpm, milling time of 20 min, and the charge ratio of 40:1 as the best milling conditions for CuONPs synthesis. Under these conditions, an average hydrodynamic size of 82 ± 34 nm was obtained. Also, by microscopy techniques, it was observed a majority spherical morphology with a particle size of 26 ± 12 nm. The crystalline structure was identified as monoclinic with a single phase of copper (II) oxide. It shows a crystallite size of 11 nm and a microstrain of 0,012. Also, the CuONPs presented good thermal stability according to thermogravimetric analysis, a surface area of 68 ± 10 m2 g-1, which corroborates with the nanometric scale, and band gap of 2.0 eV. The synthesized CuONPs were applied as a catalyst in nitroarenes reduction to its corresponding aminoarenes in an aqueous medium. The conversion and selectivity reached values up to >99% for eight substrates, with reaction times ranging between 10 and 60 minutes. Therefore, according to our goals, the mechanochemical synthesis promoted, in an effective way, the synthesis of CuONPs with good catalytic properties and possibilities of scalability and reuse for five consecutive runs without loss on conversion or selectivity.

O desenvolvimento de novos fármacos é um processo longo, árduo e contínuo, que envolve uma ação multidisciplinar e altos investimentos. A descoberta de novas doenças, a tolerância e a resistência adquirida por patógenos ou células tumorais, bem como a procura pela redução dos efeitos adversos de medicamentos já existentes são alguns dos motivos desta busca. A síntese orgânica possui um papel essencial no processo inicial do desenvolvimento de novos compostos bioativos, não somente na concepção de novas estruturas, bem como na modificação de estruturas já existentes para que elas possam se adequar às necessidades de um fármaco. Visando otmizar o processo de obtenção de novas moléculas biotivas, empregamos a estratégia da hibridação molecular, a qual consiste na união de dois ou mais farmacóforos em um único esqueleto molecular. Assim, buscou-se integrar as propriedades farmacológicas de dois núcleos de origem natural, a uracila e a cumarina, bem como seus derivados, com atividades biológicas já conhecidas, tendo como unidade de ligação o núcleo 1,2,3-triazólico. Foram sintetizadas uma série de 12 moléculas híbridas, compreendendo uma unidade de uracila, timina, tiouracila ou teobromina, ligadas a uma variedade de núcleos cumarínicos por meio de núcleos triazólicos. Os híbridos bis-(cumaronil-triazolil)uracilas 7a b, (cumaronil-triazolil)uracila, timina, tiouracila 8a-f, (cumaronil-triazolil)teobrominas 9a-d foram obtidos a partir de uma reação de cicloadição catalisada por cobre-(I) (CuAAC) entre derivados 4-(azidometil)cumarínicos (4a-d) e a 1-propargiluracila 6a, 1-propargiltimina 6b, 2 propargilmercaptouracil 6c, 1,3-dipropargiluracila 6d e 1-propargilteobromina 6e com rendimentos de 70% a 92%. Os compostos sintetizados foram avaliados quanto a sua atividade antiproliferativa e antitumoral frente às linhagens de células tumorais HCT116 (colorretal), A549 (pulmão) e Hep2 (laringe) e não tumoral HaCat (queratinócitos humanos), em ensaio do brometo de (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio) (MTT). Verificou-se que cinco dos compostos avaliados (7a ?b, 8d, 9a-b) apresentaram citotoxicidade (CI50

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES

A vulcanização é um processo de reticulação pelo qual a estrutura química do elastômero é alterada pela interligação das longas cadeias do polímero, resultando numa rede tridimensional. A indústria de reforma de pneus vende produtos finais de borracha não vulcanizados com prazos de validade relativamente curtos, de poucos meses. Esses produtos são vulcanizados apenas posteriormente, nas reformadoras. Por esse motivo, há um grande interesse no aumento do tempo de prateleira sem afetar a qualidade do material, ou seja, garantindo a estabilidade de suas propriedades reométricas. O objetivo deste trabalho é analisar o uso de diferentes sistemas de aceleração na estabilidade ao longo do tempo das propriedades de composições elastoméricas de borracha natural não vulcanizadas. Para o estudo, doze composições foram preparadas: seis formulações utilizando o acelerador 2,2-ditiomercaptobenzotiazol (MBTS) e outras seis utilizando o acelerador N-cicloexil-2-benzotiazol sulfenamidas (CBS). Para cada acelerador formulou-se os três sistemas de aceleração: convencional, eficiente e semi-eficiente. As mesmas formulações também foram realizadas incluindo o inibidor de vulcanização (PVI) N-cicloexiltioftalimida (CTP). As composições foram caracterizadas quanto às propriedades reométricas, com análises periódicas, ao longo de seis meses. Quanto ao torque máximo, parâmetro relacionado à densidade de ligações cruzadas, o CBS apresentou valores superiores em todos os sistemas de aceleração em comparação ao MBTS. Com relação ao tipo de acelerador usado, o MBTS possui uma estabilidade maior na aceleração ao longo dos seis meses ensaiados. Já o CBS possui um tempo de segurança maior nos primeiros meses, perdendo essa característica ao longo do tempo. O uso do PVI reduziu os tempos de segurança, porém, aumentou também o tempo ótimo de vulcanização, t90. Depois de avaliado o tipo de acelerador e sistema de aceleração em condições climáticas padrão (23 °C) e selecionado apenas um sistema de aceleração (semi-eficiente, acelerador CBS com e sem PVI), foi estudado o comportamento desse sistema sob variações climáticas mais severas, simulando o ambiente a que estas formulações são submetidas durante o transporte e armazenamento. Nesta segunda parte do estudo, identificou-se a necessidade da utilização do PVI principalmente em situações onde materiais não vulcanizados ficam estocados em condições de temperatura até 45 °C. Nessa condição, o uso do PVI possibilitou um aumento de cerca de 38% na vida útil se comparado com material nas mesmas condições, porém, sem PVI. Demais propriedades avaliadas não foram afetadas pela utilização deste aditivo inibidor de pré-vulcanização. De forma geral, os resultados levam a concluir que o comportamento reométrico ao longo do tempo de prateleira da composição não vulcanizada depende diretamente do tipo de acelerador utilizado, do uso ou não de inibidor de pré-vulcanização e do tipo de sistema de aceleração empregado. Vulcanization is a crosslinking process in which the chemical structure of the elastomer is changed by the interlinking of the long chains of the polymer, resulting in a three-dimensional network. The tire repairing industry sells unvulcanized rubber products with relatively short shelf life. These products are vulcanized later, by the retreaders. For this reason, there is a big interest in increasing this shelf life without affecting the quality of the material. In other words, ensuring the stability of its rheometric properties. The objective of this work is to analyze the use of different sulfur-curing systems in the stability over time of the properties of natural rubber unvulcanized compositions. In this work, twelve compositions were prepared: six formulations using the 2,2-dithiomercaptobenzothiazole accelerator (MBTS) and another six using the accelerator N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulphenamide (CBS). For each accelerator, three vulcanization systems were formulated: conventional, efficient and semi-efficient. The same formulations were also prepared including the prevulcanization inhibitor (PVI) N-cyclohexylthiophthalimide (CTP). The cure properties of the compositions were periodically analyzed over six months. Regarding the maximum torque, parameter related to the crosslink density, the CBS presented higher values for all the acceleration systems compared to the MBTS. Regarding the type of accelerator used, the MBTS had greater acceleration stability over the six months. CBS showed a longer safety time in the first months, losing this characteristic over time. The use of PVI reduced the scorch time. However, the optimum vulcanization time, t90, was increased. After evaluating the type of accelerator and vulcanization system under standard conditions (23 °C) and selecting only one system (semi-efficient, CBS with and without PVI), this system was studied under more severe climatic variations, simulating the conditions which these formulations are submitted during transportation and storage. In this second part of the study, the need to use PVI was confirmed, mainly in situations where unvulcanized materials are stored under 45 °C. In this case, the use of PVI allowed an increase of about 38% in the shelf life when compared with material under the same conditions without PVI. Other properties were not affected by the use of this pre-vulcanization inhibitor additive. In general, it can concluded that the rheometric behavior over the shelf life of unvulcanized composition depends directly on the type of accelerator used, the use of the pre-vulcanization inhibitor, and the type of vulcanization system used.

O ácido maltobiônico consiste em um polihidroxiácido derivado da maltose que, devido ao seu poder umectante e atividade antioxidante, vem sendo usado, em maior proporção, em formulações de produtos com finalidade cosmetológica e dermatológica. O ácido maltobiônico é obtido em associação com sorbitol via ação do complexo enzimático glicose-frutose oxidorredutase (GFOR) e glicono-δ-lactonase (GL) presente em células da bactéria Zymomonas mobilis. Neste trabalho foi avaliada a produção de ácido maltobiônico e sais – maltobionato, a partir de maltose e xarope de maltose, frente à concentração de substratos e diferentes valores de pH e de temperatura da reação enzimática. Tendo em vista a potencialidade de aplicações, foram realizadas as etapas de purificação e de caracterização físico-química dos referidos compostos. Na produção de ácido maltobiônico com o uso de xarope de maltose (700 mmol/L), valores superiores de concentração final de produto, produtividade e de máxima velocidade específica de formação de produto foram atingidas a 39 °C e pH 6,4, de 615 mmol/L, 5,62 mmol/h e 2,17 mmol/h/g, respectivamente. Utilizando maltose purificada, a concentração final de produto, a produtividade e a máxima velocidade específica de formação de produto foram superiores com o uso de 1000 mmol/L de substrato (868 mmol/L, 8,25 mmol/h, 5,24 mmol/h/g, respectivamente) quando comparados com 700 e 1500 mmol/L (618 mmol/L, 5,67 mmol/h, 4,06 mmol/h/g e 1131 mmol/L, 3,77 mmol/h, 1,73 mmol/h/g, respectivamente). Com relação à purificação, tanto com o uso de metanol ou etanol 80% (v/v), a 22 ± 2 °C, elevado grau de pureza dos sais de maltobionato foi atingido (~98%). Considerando a caracterização do ácido maltobiônico e seus sais, foram obtidos os dados sobre a estrutura molecular, análises térmicas, solubilidade, constante de dissociação ácida, ponto de fusão e poder rotatório específico. De forma geral, neste trabalho foi demonstrada a obtenção de alto rendimento em produtos - ácido maltobiônico e sais - via ação de GFOR/GL de Z. mobilis, a purificação e a caracterização dos produtos formados, com contribuições importantes considerando a potencialidade de aplicação destes compostos e as reduzidas informações abordadas na literatura especializada. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES Maltobionic acid consists in a polyhydroxy acid derived from maltose. Due to its humectant power and antioxidant activity, has been used to a greater extent in formulations of products with cosmetological and dermatological purposes. Maltobionic acid is obtained in association with sorbitol by the action of glucose-fructose oxidoreductase (GFOR) and glucono-δ-lactonase (GL) enzymatic complex present in Zymomonas mobilis bacteria cells. In this work the production of maltobionic acid and respective salts – maltobionate - from maltose and maltose syrup, was evaluated in relation to substrate concentration and with respect to pH and temperature of the enzymatic reaction. In view of the potential applications, the purification and physicochemical characterization of these compounds were carried out. In maltobionic acid production using 700 mmol/L of maltose syrup, higher values of productivity and maximum specific production rate were reached at 39 °C and pH 6.4 (5.62 mmol/h and 2.17 mmol/h/g, respectively). Using 1000 mmol/L of purified maltose, productivity and maximum specific production rate were superior (8.25 mmol/h and 5.24 mmol/h/g) when compared to utilization of 700 and 1500 mmol/L of maltose (5.67 mmol/h, 4.06 mmol/h/g and 3.77 mmol/h, 1.73 mmol/h/g, respectively). Regarding purification, using methanol or ethanol 80% (v/v) at 22 ± 2 °C, high purity of the maltobionate salts (~98%) was achieved. Considering the characterization of maltobionic acid and its salts, information of molecular structure, thermal analyzes, solubility, acid dissociation constant, melting point and specific rotational power were obtained. In general, this work demonstrated the high yield of products - maltobionic acid and salts – obtained in enzymatic reaction catalyzed by GFOR/GL and relevant data of products purification and characterization. These results are important considering the potentiality of application of these compounds and the reduced information addressed in the specialized literature.

A utilização de biomassas lignocelulósicas representa uma oportunidade para a implementação sustentável de biorrefinarias capazes de gerar biocombustíveis, energia e um amplo leque de produtos com alto valor comercial. Além de serem fundamentais para a utilização de qualquer biomassa lignocelulósica, os pré-tratamentos são a principal etapa de processamento para que esta matéria-prima seja adequada e eficientemente fracionada para possibilitar a obtenção de mais de um produto. Este estudo teve por objetivo avaliar diferentes estratégias de pré-tratamento quanto à capacidade de fracionar biomassas lignocelulósicas para a obtenção de frações mais puras dos principais componentes lignocelulósicos, focando principalmente na alta recuperação e seletividade de mono e oligossacarídeos. O capim-elefante foi utilizado como matéria-prima base devido, entre outras características, à sua alta produtividade e sua adaptatibilidade favorável para o cultivo em diversas condições de clima e solo, sendo uma cultura energética alternativa no cenário regional e nacional, além de apresentar similaridade com outras gramíneas avaliadas como cultura energética nos Estados Unidos e na Europa, o que permitiria a transposição tecnológica. Neste trabalho foram avaliados os pré-tratamentos de alta pressão utilizando H2O e CO2, em condições supercríticas para o CO2, variando as condições operacionais que foram representadas pelo fator de severidade combinado (CSpCO2). A avaliação em paralelo das biomassas de capim-elefante e bagaço de cana-de-açúcar permitiu observar o impacto significativo na eficiência desse tipo de pré-tratamento causado pelas características intrínsecas de cada biomassa. Os pré-tratamentos de alta pressão utilizando H2O e CO2 foram capazes de fracionar as hemiceluloses das biomassas recuperando principalmente xilose e arabinose na forma de mono e oligossacarídeos em uma fração líquida resultante. A utilização de imidazol como solvente de pré-tratamento também foi avaliada e mostrou ser uma tecnologia eficiente para a deslignificação da biomassa lignocelulósica e a obtenção de uma fração sólida com elevada concentração de polissacarídeos e alta digestibilidade enzimática. Um adequado planejamento experimental permitiu otimizar as condições de tempo e temperatura para maximizar a deslignificação no pré-tratamento do capim-elefante ao se utilizar uma razão imidazol/biomassa de 9 g.g-1. A condição otimizada calculada prediz que em temperatura de 140 °C para o tempo de residência de 313,2 min uma deslignificação máxima de 85,7% é obtida, o que representa apenas 4% de deslignificação a mais que a observada em condições mais amenas testadas. Por fim, foi proposta uma nova combinação de pré-tratamento em dois estágios para o fracionamento completo da biomassa. O pré-tratamento hidrotérmico foi realizado como primeiro estágio objetivando a separação das hemiceluloses e a obtenção de uma fração líquida rica nos seus açúcares constituintes. Já a deslignificação com imidazol foi proposta como segundo estágio para a obtenção de um sólido enriquecido em celulose e de alta digestibilidade. O melhor conjunto de condições avaliado permitiu obter aproximadamente 30 kg de glicose, 7,5 kg de xilose e 1,3 kg de arabinose, separados em duas frações na forma de mono e oligossacarídeos, totalizando aproximadamente 39 kg de açúcares recuperados a cada 100 kg de capim-elefante processado. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES

O 2,3-butanodiol (2,3-BDO) é um composto com potencial de uso em diferentes segmentos industriais, podendo ser obtido por síntese química tradicional ou via processos fermentativos a partir de diferentes fontes de carbono. Entre suas aplicações potenciais, destaca-se a utilização como precursor na indústria de polímeros, matéria-prima na produção de solventes, agente anticongelante, combustível líquido ou aditivo de combustíveis. A síntese de 2,3-BDO pela fermentação do glicerol subproduto da indústria de biodiesel por bactérias anaeróbias facultativas é particularmente atrativa, considerando-se a grande disponibilidade desta matéria-prima e a possibilidade de integração de processos e produtos no conceito de biorrefinaria. Entretanto, o uso do glicerol subproduto para este fim, deve ser ainda cuidadosamente avaliado, considerando a significativa quantidade de impurezas nele contidas. Neste trabalho, avaliou-se a utilização do glicerol subproduto em meio mineral, para o crescimento celular e produção de estereoisômeros de 2,3-BDO e acetoína por Klebsiella oxytoca ATCC 8724 e Enterobacter aerogenes ATCC 13048. Os resultados foram comparados com os alcançados om o uso de glicerol puro e glicose, em ensaios em regime descontínuo alimentado com concentração inicial de substrato (S0) de 80 g/L, em meio mineral padrão (PC), frequência dos agitadores de 700 rpm e fluxo específico de ar de 0,50 volumes de ar por volume de meio por minuto (vvm). Na sequência, foram realizados ensaios fermentativos com E. aerogenes com glicerol subproduto e diferentes meios de cultivo relatados na literatura, com S0 = 40 g/L, variação da frequência dos agitadores (650 a 750 rpm) e do fluxo específico de ar (0,50 a 0,87 vvm). Para a otimização do meio de cultivo, realizou-se um planejamento experimental do tipo Box-Behnken Design-3k, com a avaliação de três variáveis independentes - (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 e MgSO4.7H2O -, em três níveis. A avaliação cinética do cultivo de E. aerogenes no meio definido foi realizada em regime descontínuo em comparação ao uso do meio mineral padrão (PC). As metodologias analíticas utilizadas no decorrer da pesquisa foram validadas. Como resultados, nos cultivos com E. aerogenes em regime descontínuo alimentado, empregando-se glicerol puro e subproduto como substratos, rendimentos (ρ) da ordem de 82 e 84%, respectivamente, foram atingidos, sendo superiores ao obtido com glicose (71%). Nos ensaios conduzidos com diferentes formulações de meios de cultivos, a produção de biomassa foi favorecida na primeira etapa da fermentação com o uso do meio MD4, sendo cerca de 38% superior em relação ao meio mineral padrão (PC). Nos ensaios de otimização, E. aerogenes foi capaz de adaptar-se frente às diferentes concentrações dos sais presentes no meio contendo glicerol subproduto. Visando maximizar os resultados em termos de produção específica em relação à biomassa (YP/X), fator de conversão de substrato em produtos (YP/S) e concentração final de produtos (Pf), a partir dos resultados da otimização, sugere-se a utilização de um meio de cultivo definido contendo (g/L): glicerol, 80; (NH4)2SO4, 7,71; (NH4)2HPO4, 3,15; MgSO4.7H2O, 0,6; KOH, 0,45. Considerando o conjunto de características dos métodos cromatográficos e espectrofotométricos utilizados, ambos são adequados para aplicação nesta pesquisa, fornecendo resultados confiáveis das fermentações. De forma geral, os resultados alcançados indicam a aplicabilidade do glicerol subproduto como substrato para a produção fermentativa de 2,3-BDO e acetoína pelas bactérias anaeróbias facultativas Klebsiella oxytoca ATCC 8724 e Enterobacter aerogenes ATCC 13048. Além disso, também foi demonstrado que a produção de 2,3-BDO pode ser conduzida com E. aerogenes a partir de glicerol subproduto, empregando-se meios simplificados em comparação ao padrão descrito na literatura, significando um ganho econômico para esta fermentação. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES 2,3-butanediol (2,3-BDO) is a compound with potential to be used in different industrial segments, that can be obtained by traditional chemical synthesis or via fermentative processes from different carbon sources. Among its potential applications, it is included the use as chemical building blocks in polymer industries, raw material for the production of solvents, antifreeze agent, liquid fuel or fuel additive. The synthesis of 2,3-BDO by the fermentation of glycerol by-product of the biodiesel industry by facultative anaerobic bacteria is particularly attractive considering the high availability of this substrate and the possibility of integrating processes and products into the concept of biorefinery. However, the use of the by-product glycerol for this purpose is still to be carefully assessed considering the significant amount of impurities it contains. In this work, the use of by-product glycerol in mineral medium for the cell growth and the production of stereoisomers of 2,3-BDO and acetoin by Klebsiella oxytoca ATCC 8724 and Enterobacter aerogenes ATCC 13048 was evaluated. The results were compared with those obtained with the use of pure glycerol and glucose, in fed-batch cultivations with initial substrate concentration (S0) of 80 g.L-1, standard mineral medium (PC), impeller speed of 700 rpm, and air flow rate of 0.50 volumes of air per volume of medium per minute (vvm). In order, cultivations with E. aerogenes with by-product glycerol and different culture media reported in the literature, with S0 = 40 g.L-1, variation of the impeller speed (650 to 750 rpm) and the specific air flow rate (0.50 to 0.87 vvm), were carried out. For the optimization of the culture medium, an experimental Box-Behnken Design -3k was performed, with the evaluation of three independent variables – (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 and MgSO4.7H2O –, at three levels. The kinetic evaluation of the cultivation of E. aerogenes in the defined medium was performed in batch fermentations in comparison to the use of the standard mineral medium (PC). The analytical methodologies used during the research were validated. As results, in fed-batch cultivations with E. aerogenes, using pure glycerol and by-product as substrates, yields (ρ) of the order of 82 and 84%, respectively, were reached, higher than that obtained with glucose (71%). In the trials conducted with different formulations of culture media, biomass production was favored in the first fermentation stage using the MD4 medium, about 38% higher than the standard mineral medium (PC). In the optimization experiments, E. aerogenes was able to adapt to the different concentrations of the salts present in the medium containing by-product glycerol. In order to maximize the results in terms of specific production factorin relation to biomass (YP/X), product from substrate conversion factor (YP/S) and final product concentration (Pf), from the optimization results, it is suggested the use of a defined medium containing (g.L-1): glycerol, 80; (NH4)2SO4, 7.71; (NH4)2HPO4, 3.15; MgSO4.7H2O, 0.6, KOH, 0.45. Considering the set of characteristics of the chromatographic and spectrophotometric methods used, both are suitable for application in this research, providing reliable results of the fermentations. In general, the results indicate the applicability of by-product glycerol as a substrate for the fermentative production of 2,3-BDO and acetoin by the facultative anaerobic bacteria Klebsiella oxytoca ATCC 8724 and Enterobacter aerogenes ATCC 13048. In addition, it has also been demonstrated that the production of 2,3-BDO can be conducted by E. aerogenes from by-product glycerol, using simplified media in comparison to the standard one described in the literature, which would positively reflect in the costs for this fermentation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES

O fornecimento e o acesso à água potável é um dos grandes desafios deste século. Nesta perspectiva, o rápido avanço da Nanotecnologia tem contribuído significativamente para o desenvolvimento e a produção de nanomateriais, objetivando melhorar o desempenho e a eficiência dos processos de descontaminação da água. Desse modo, o presente trabalho teve por objetivo preparar e caracterizar filmes automontados de poli(hidrocloreto de alilamina) (PAH) e poli(ácido acrílico) (PAA) contendo nanopartículas de prata (AgNPs) e de cobre (CuNPs), visando sua posterior aplicação no tratamento terciário de efluentes industriais para reuso. As AgNPs e CuNPs foram sintetizadas por meio da (i) redução de sais de prata e de cobre (II) em meio aquoso, com posterior incorporação das mesmas nos filmes finos de PAH/PAA, e (ii) pela irradiação direta dos filmes finos de PAH/PAA com luz ultravioleta (UV), após a imersão dos mesmos em soluções salinas de prata e cobre (II). Após a automontagem, os filmes foram caracterizados por meio de diferentes técnicas instrumentais, incluindo a espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), a espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES), a microscopia de força atômica (AFM), a microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), a espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), a espectrometria de emissão óptica com plasma de argônio indutivamente acoplado (ICP-OES) e a microscopia eletrônica de transmissão (MET). De maneira geral, os espectros de UV-Vis e GD-OES comprovaram a incorporação/formação de AgNPs e de CuNPs/óxido de cobre (II) nos filmes finos desse trabalho. Os testes realizados com o efluente industrial evidenciaram que todos os filmes desenvolvidos apresentaram atividade bactericida frente a coliformes totais, com variação de 14 a 100% em termos de inibição. Os filmes contendo AgNPs, por sua vez, apresentaram atividade bactericida 5% superior, quando comparados aos filmes contendo CuNPs. Além disso, os filmes preparados a partir da irradiação direta com luz UV apresentaram a maior eficiência inibitória (superior a 90%) e, dessa forma, foram avaliados em função da variação da concentração do sal precursor. De maneira geral, observou-se através da caracterização por MEV-FEG e MET que a alteração na concentração do sal promoveu uma variação em termos de tamanho das nanopartículas incorporadas aos filmes (10-250 nm para as AgNPs e 10-170 nm para as CuNPs). O tratamento do efluente industrial para reuso com os filmes obtidos pelo método (ii), por sua vez, reduziu de 91 a 100% a contagem total de coliformes presentes no efluente industrial bruto (sem tratamento), sendo que o filme obtido na concentração 0,1098 mmol/L de Ag+ foi o material com maior eficácia. Finalmente, considerando-se a facilidade de aplicação, o baixo impacto ambiental, e a ação inibidora satisfatória, os filmes desenvolvidos neste trabalho apresentam um grande potencial para serem utilizados como auxiliares no tratamento terciário de efluentes industriais. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES The supply and access to drinking water is one of the great challenges of this century. In this perspective, the rapid advancement of Nanotechnology has contributed significantly to the development and production of nanomaterials, aiming to improve the performance and efficiency of water decontamination processes. Thus, the main goal of this work was to prepare and characterize self-assembled thin films of poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly(acrylic acid) (PAA) containing silver nanoparticles (AgNPs) and copper (CuNPs) for their subsequent application in the tertiary treatment of industrial effluents for reuse. The AgNPs and CuNPs were synthesized by (i) reducing silver and copper (II) salts in aqueous medium, with subsequent incorporation in PAH/PAA thin films, and (ii) by direct irradiation of the PAH/PAA thin films with ultraviolet (UV) light after immersion in silver and copper (II) salt solutions. After self-assembling, the thin films were characterized by different instrumental techniques, including ultraviolet and visible (UV-Vis) molecular absorption spectroscopy, glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), atomic force microscopy (AFM), field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), inductively coupled argon plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) and transmission electron microscopy (TEM). In general, the UV-Vis and GD-OES spectra confirmed the incorporation/formation of AgNPs and CuNPs/copper (II) oxide in the thin films. The tests carried out with the industrial effluent showed that all the films developed presented bactericidal activity against total coliforms, ranging from 14 to 100% in terms of inhibition. The films containing AgNPs, by other hand, presented bactericidal activity 5% higher when compared to the films containing CuNPs. In addition, the films prepared from direct irradiation with UV light showed the highest inhibitory efficiency (greater than 90%) and, therefore, were evaluated as a function of the variation of the precursor salt concentration. In general, it was observed through the characterization by FESEM and TEM that the change in salt concentration promoted a variation in terms of size incorporated into the films (10-250 nm for AgNPs and 10-170 nm for CuNPs). The treatment of the industrial effluent for reuse with the films obtained by method (ii), in turn, reduced the total count of coliforms present in the raw industrial effluent (untreated) from 91 to 100%, being that the film obtained at the concentration 0.1098 mmol/L Ag+ was the most efficient material. Finally, considering the ease of application, the low environmental impact, and the satisfactory inhibitory action, the films developed in this work present a great potential to be used as auxiliaries in the tertiary treatment of industrial effluents.

Ácido lactobiônico e sorbitol têm importantes aplicações na indústria cosmética e farmacêutica. Esses produtos podem ser obtidos de forma equimolar em reações catalisadas por glicosefrutose oxidorredutase (GFOR) e glicono-δ-lactonase (GL), enzimas presentes no periplasma de Zymomonas mobilis. As reações são geralmente conduzidas com células bacterianas imobilizadas, sendo que a técnica de preparo deste biocatalisador demanda tempo, além de ser onerosa. Alternativas para a simplificação do preparo do biocatalisador imobilizado em alginato de cálcio e sua aplicação em diferentes regimes de operação e reatores foram estudadas neste trabalho, com o objetivo de aumentar o potencial de transferência dessa tecnologia para o setor industrial. Modificações na técnica de imobilização de Z. mobilis foram avaliadas quanto às concentrações do polímero e da solução de CaCl2 e do tempo de gelificação, buscando melhorar as propriedades mecânicas do gel e possibilitar sua utilização em reações repetidas. No caso, não foram observadas alterações significativas na resistência do suporte e nos parâmetros de avaliação da reação em qualquer das condições avaliadas. Assim, a técnica foi mantida na forma previamente definida: alginato de sódio, 2% (m/v); CaCl2, 0,3 mol/L; tempo de gelificação, 10 a 240 minutos. A reutilização do biocatalisador imobilizado por sete bateladas repetidas, num total de 176 horas, possibilitou a obtenção de cerca de 500 mmol/L de produtos (ácido lactobiônico e sorbitol) por ciclo, com valores médios de rendimento e de produtividade específica de 80% e 1,12 mmol/g/h. A possibilidade de supressão da permeabilização celular com brometo de cetil trimetil amônio (condição CTAB) foi demonstrada, uma vez que se constatou que a reticulação de células de Z. mobilis com glutaraldeído (condição Glu), além de inibir o metabolismo fermentativo de carboidratos como glicose ou frutose, permitiu o acúmulo dos produtos de bioconversão, sem afetar a atividade catalítica das enzimas. A atividade enzimática para a condição Glu (35 U/g de células) foi semelhante à da condição de referência CTAB (31 U/g). Adicionalmente, com o sistema imobilizado, constatou-se que o tratamento das células com glutaraldeído, normalmente feito antes da imobilização (condição Glu Imb), também pode ser suprimido, uma vez que o tratamento único das esferas do suporte (condição Branco Imb) com o agente de reticulação é suficiente para inativar o metabolismo de Z. mobilis. Os rendimentos em ácido lactobiônico e sorbitol, independentemente da condição (Glu Imb ou Branco Imb), foram da ordem de 80%, com concentrações de produto de cerca de 500 mmol/L. A estabilidade das enzimas nas reações de bioconversão manteve-se próxima à inicial após 150 dias de armazenagem. Reações de bioconversão foram conduzidas em regime descontínuo, em reator de agitação mecânica, com 20 e 30 g/L do biocatalisador imobilizado, resultando em 530 mmol/L de produtos em 24 horas. O processo foi testado, ainda, em regime descontínuo alimentado a fim de possibilitar o uso de maior massa de lactose, que não poderia ser empregada em descontínuo devido à baixa solubilidade deste carboidrato em água. Com 20 g/L de biomassa imobilizada, concentrações de produtos de 745 mmol/L foram obtidas em 42 horas, enquanto com 30 g/L foram necessárias 32 horas para atingir-se 776 mmol/L. Os resultados para as reações conduzidas em biorreator tubular com agitação pneumática, com 20 g/L de células, em regimes descontínuo e descontínuo alimentado foram muito próximos aos encontrados no sistema com agitação mecânica, demonstrando a flexibilidade do processo sob esse aspecto. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. Lactobionic acid and sorbitol have important applications in cosmetic and pharmaceutical industries. These products can be obtained in equimolar basis in reactions catalysed by glucose-fructose oxidoreductase (GFOR) and glucono-δ-lactonase (GL), enzymes that are present in the periplasm of Zymomonas mobilis. The reactions are usually conducted with immobilized bacterial cells, the preparation technique of this biocatalyst being time demanding and expensive. Some alternatives for the simplification of the preparation of calcium alginate-immobilized biocatalyst and its application in different operation modes and types of bioreactors were studied in this work, with the aim of increasing the potential of this technology to be transferred to the industrial sector. Modifications in the technique of Z. mobilis immobilization were evaluated regarding the concentrations of sodium alginate and CaCl2 solution and the time of gelification, as an attempt to improve the mechanical properties of the gel and to allow its use in repeated reactions. In this case, no significant changes in both the support resistance and the reaction evaluation parameters were observed for any condition assessed. As such, the technique remained as previously defined: sodium alginate, 2% (w/v); CaCl2, 0.3 mol/L; gelification time, from 10 to 240 minutes. The reuse of the immobilized biocatalyst for seven consecutive batches, totalling 176 hours of reaction, allowed the attainment of products (lactobionic acid and sorbitol) concentrations of about 500 mmol/L, with approximately 80% of yield and 1.12 mmol/g/h of specific productivity. The possibility of suppression of the cell permeabilization with cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB condition) was demonstrated, since the crosslink of Z. mobilis with glutaraldehyde (Glu condition), besides inhibiting the fermentative metabolism of carbohydrates such as glucose or fructose, allowed the bioconversion products accumulation, without affecting the catalytic activity of the enzymes. The activity of GFOR/GL for the Glu condition (35 U/g of cell) was similar to the reference condition CTAB (31 U/g). Additionally, for the immobilized process, it was found that the cell treatment with glutaraldehyde, that is usually done before immobilization (Glu Imb condition), can also be suppressed because the sole treatment of the support beads with the crosslink agent (White Imb Condition) is enough to inactivate Z. mobilis metabolism. The yields in lactobionic acid and sorbitol, independently of the condition (Glu Imb or White Imb), were about 80%, with products concentrations nearly to 500 mmol/L. The enzymes stability remained stable after 150 days of storage. Bioconversion reactions were carried out in batch mode in a mechanically stirred reactor, with 20 and 30 g/L of the immobilized biocatalyst, resulting in 530 mmol/L of products after 24 h. The process was also tested in fed-batch mode with the purpose of allowing the use of a larger mass of lactose, which could not be employed in batch because of the relatively low solubility of this carbohydrate in water. With 20 g/L of immobilized biomass, product concentrations of 745 mmol/L were obtained in 42 h, whereas with 30 g/L 32 h were needed to reach 776 mmol/L. The results for the reactions conducted in pneumatic-agitated tubular bioreactor with 20 g/L of cells, in batch and fed-batch modes, were very close to those found in the system with mechanical agitation, evidencing the flexibility of the process under this aspect

O ácido lactobiônico e seus sais (lactobionatos), compostos que apresentam aplicações na área farmacêutica, foram obtidos via ação do complexo enzimático glicose-frutose oxidorredutase (GFOR)/gliconolactonase (GL) - presente no periplasma de células da bactéria Zymomonas mobilis - imobilizado em alginato de cálcio. Nas reações catalisadas por este sistema enzimático, o pH do meio deve ser controlado em valores ligeiramente ácidos. Para este fim, foram empregados NaOH, KOH ou Ca(OH)2 e, como consequência, os respectivos sais foram formados. O estudo da cinética de formação dos lactobionatos de sódio, potássio e cálcio e do próprio ácido lactobiônico foi seguido das etapas de purificação, caracterização e avaliação da estabilidade físico-química, visando à potencial utilização destes compostos na área farmacêutica. Em ensaios de bioprodução dos lactobionatos de sódio, potássio e cálcio, foram obtidos rendimentos de 74, 77 e 84%, respectivamente. Em bateladas sucessivas de bioconversão, totalizando 96 h de uso do biocatalisador, rendimentos de 80 e 56 % em lactobionatos de cálcio e de potássio foram atingidos. Na etapa de purificação dos sais, foram alcançados teores de pureza de aproximadamente 95%, sendo então procedida a caracterização dos compostos por cromatografia líquida de alta eficiência, espectrometria de massas e RMN de 13C. Nos estudos de estabilidade acelerada, de longa duração e degradação forçada, os lactobionatos de sódio, potássio e cálcio obtidos nos ensaios de bioconversão conduzidos em maior volume reacional, foram inicialmente purificados e, então, comparados frente ao ácido lactobiônico, obtido por troca iônica a partir do lactobionato de sódio, e com o ácido lactobiônico comercial (Sigma-Aldrich). Nos testes de estabilidade acelerada e de longa duração, foi constatada a estabilidade de todos os compostos por até seis meses quando expostos a 30 e 40oC e 75% de umidade relativa. Por outro lado, a presença da lactobionolactona foi identificada nas amostras dos compostos na forma ácida. Com relação aos testes de degradação forçada, os lactobionatos de sódio, potássio, e cálcio e o ácido lactobiônico se mostraram estáveis frente à exposição a soluções ácidas e alcalinas e às temperaturas avaliadas. Contudo, observou-se degradação no tratamento com solução oxidativa, com cinética de degradação de ordem zero para os sais e de segunda ordem para o ácido lactobiônico. Elevadas concentrações de produtos - lactobionatos de sódio, potássio e cálcio - foram atingidas com a utilização do sistema GFOR/GL imobilizado em alginato de cálcio. Considerando o conjunto de informações obtido, quanto à caracterização físico-química dos compostos produzidos, foi demonstrada a estabilidade frente aos diferentes parâmetros avaliados atendendo aos requisitos mínimos legais para sua aplicação na área farmacêutica. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. Lactobionic acid and its salts (lactobionate) are substances that have several applications in pharmaceutical area. These products were obtained by enzymatic complex glucose-fructose-oxidoreductase (GFOR)/gluconolactonase (GL) present in the periplasm of Zymomonas mobilis cells that were immobilized in calcium alginate. In the reactions catalyzed by this enzyme system, the medium pH must be controlled at slightly acid values. For this purpose, NaOH, KOH, or Ca(OH)2 were used and as a result the respective salts were formed. The kinetic study on the formation of sodium, potassium and calcium lactobionate and lactobionic acid itself was followed by the steps of purification, characterization and evaluation of the physicochemical stability, aiming the potential use of these compounds in the pharmaceutical area. In the assays for the bioproduction of sodium, potassium or calcium lactobionates, yields of 74, 77 and 84% were obtained, respectively. In repeated bioconversion batches, totalizing 96 hours of use of the biocatalyst, yields of 80 and 56% were attained for calcium and potassium lactobionate. In the salts purification step, purity levels of approximately 95% were achieved, and subsequently these compounds were characterized by high performance liquid chromatography, mass spectrometry, and C13 NMR. In the studies of accelerated, long term and forced degradation stability, the production of sodium, potassium and calcium lactobionate was carried out at higher reaction volume. The products were purified and then evaluated together with lactobionic acid that was obtained by ion-exchange from sodium lactobionate, and with a commercial lactobionic acid (Sigma-Aldrich). In the accelerated and long term stability tests, it was demonstrated the stability of all compounds when exposed to 30 and 40oC and of 75%of relative humidity for up to six months. On the other hand, the presence of lactobionolactone was identified in samples of compounds in the acid form. With respect to the forced degradation tests, sodium, potassium and calcium lactobionates and lactobionic acid have shown to be stable after exposing to both acidic and alkaline solutions and the temperatures evaluated. However, degradation was observed in the treatment with oxidative solution, with a zero-order degradation kinetics for the salts forms and second-order for lactobionic acid. High concentrations of products - sodium, potassium and calcium lactobionate - were achieved by using the Ca-alginate immobilized GFOR/GL complex. Considering the set of information obtained in regarding to physicochemical characterization, it was demonstrated the high stability of these compounds in front of different parameters evaluated, endorsing the legal minimum requirements for their application in the pharmaceutical area.

In this work, we reported the developed study for the preparation of substituted benzo[b]furans via double anionic intramolecular cyclization process promoted by t-BuOK. Firstly, a variety of 5H-benzo[d]benzofuro[3,2-b]azepines 2 was prepared by the reaction of 2-((2- ethynyl)benzyloxy)benzonitriles 1 with a catalytic amount of t-BuOK (Equation 1). Subsequently, the aryldiynes 3 were subjected to carbocyclization reaction promoted by t- BuOK, which allowed the synthesis of 5aH-benzo[4,5]cyclohepta[1,2-b]benzofurans 4 in good yields (Equation 2). Both methodologies proceeded selectively through a 5-exo-dig intramolecular cyclization followed by a 7-endo-dig cyclization furnishing the benzo[b]furans in a one pot procedure. Neste trabalho, relata-se o estudo desenvolvido para a preparação de benzo[b]furanos substituídos via processo de dupla ciclização intramolecular aniônica promovido por t-BuOK. Primeiramente, uma variedade de 5H-benzo[d]benzofuro[3,2-b]azepinos 2 foi preparada através da reação das 2-((2-etinil)benziloxi)benzonitrilas 1 com quantidades catalíticas de t- BuOK (Equação 1). Posteriormente, os arildiinos 3 foram submetidos à reação de carbociclização com t-BuOK, o que permitiu a síntese dos 5aH-benzo[4,5]ciclohepta[1,2- b]benzofuranos 4 em bons rendimentos (Equação 2). Ambas metodologias desenvolvidas ocorreram seletivamente através de uma ciclização intramolecular 5-exo-dig seguida de uma ciclização 7-endo-dig, fornecendo os benzo[b]furanos em um procedimento one pot.

Os agentes de controle biológico têm recebido grande reconhecimento, e o seu uso tem contribuído como um complemento ou substituição de agroquímicos. No entanto, existem poucos estudos sobre o controle biológico da Pinta Preta dos Citros, causada pelo fungo Guignardia citricarpa, o que impede o seu mercado in natura, além de prejudicar a sua exportação pelo uso intensivo de insumos químicos para controlar este patógeno. Os fungos do gênero Trichoderma são agentes de controle utilizados em todo o mundo contra vários fitopatógenos relevantes. Este estudo visou identificar proteínas extracelulares secretadas por T. atroviride T17 e por T.harzianum T1A, eficazes para o controle de G. citricarpa. Por eletroforese bidimensional (2D) foram obtidos perfis de proteínas secretadas por Trichoderma em meio de glicose (controle) e em meio suplementado com micélio desativado de G. citricarpa. As proteínas foram identificadas por LC-MS/MS mostrando que ambas as espécies secretam proteínas diferentes. Foram identificadas 68 proteínas das 178 diferencialmente expressas por T. harzianum, sendo a maioria relacionada aos mecanismos de biocontrole, mesmo no meio controle. Foi verificado que em contato com o patógeno a expressão de proteínas relacionadas com o metabolismo primário diminui. Por outro lado, Trichoderma atroviride mostrou uma maior expressão de proteínas relacionadas com biocontrole na presença de micélio do patógeno. Nesta espécie identificamos 59 proteínas de 116 diferencialmente expressas, principalmente proteínas relacionadas com a degradação da parede celular: α- manosidase, quitinase, mutanase, glicosidase, endoquitinase e, algumas famílias de glicoside hidrolases. Os resultados indicam que estas espécies apresentam um elevado potencial como agentes de controle de G. citricarpa. Os resultados são pioneiros em detalhar a interação de Trichoderrma com G. citricarpa, por meio da análise do secretoma. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. Biological control agents (BCA) have received great recognition, and their use has contributed as a complement or replacement of agrochemicals. However, there are few studies on the biological control of Black spot of citrus, caused by the fungus Guignardia citricarpa, which prevents the market in natura, besides damaging their export by the intensive use of chemical inputs to control this pathogen. Trichoderma fungi are the most applied worldwide BCA against various relevant plant pathogens. The purpose of this study was to identify extracellular proteins secreted by T. atroviride T17 and of T. harzianum T1A, which are effective for the control of G. citricarpa. Bidimensional electrophoresis (2D) allowed obtaining the secreted protein profiles of Trichoderma grown in glucose medium (control) and in medium containing inactivated mycelium of G. citricicarpa. From the 178 differentially expressed proteins by T. harzianum, 68 were identified, most of them related to biocontrol mechanisms, even in the control medium. In the presence of the pathogen, the expression of proteins related to the metabolism decreases. On the other hand, Trichoderma atroviride showed higher expression of proteins related to biocontrol pathogen when grown in the presence of pathogen mycelium, when compared to the control medium. From the 116 differentially expressed proteins, 59 were identified, mainly proteins related to fungi cell wall degradation such as α-mannosidase, chitinase, mutanase, glycosidase, endochitinase and, some families of glycoside hydrolases. The results indicate that these species have a high potential as biocontrol agents of G. citricicarpa. These results are pioneers in to detail the Trichoderrma interaction with G. citricicarpa through the secretome analysis.