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Dissertações |
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JEANE CAROLINE DA SILVA MELO
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Estudo da Corrosão em Superfícies Metálicas Eletrodepositadas com Polímeros Condutores para Revelação de Impressões Digitais Latentes
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Orientador : ADRIANA SANTOS RIBEIRO
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANA SANTOS RIBEIRO
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ANDREA SANTOS LIU
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JOSEALDO TONHOLO
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JULIO COSME SANTOS DA SILVA
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Data: 21/02/2022
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Tendo em vista os trabalhos já desenvolvidos pelo grupo de pesquisa no desenvolvimento de novos materiais e metodologias para aplicação em química forense visando a revelação de impressões digitais, este trabalho busca integrar o conhecimento do grupo com um estudo mais aprofundado acerca dos processos de corrosão que ocorrem nas superfícies metálicas eletrodepositadas com polímeros condutores. O comportamento eletroquímico destes materiais será investigado a partir do estudo dos potenciais de corrosão, curvas de Tafel e medidas de impedância; considerando o eletrólito perclorato de lítio e a variação do tempo de envelhecimento da impressão digital latente. Pretende-se avaliar quais meios favorecem ou desfavorecem os processos de corrosão e qual a relação da composição e do tempo de envelhecimento da impressão digital nestes processos. O estudo de tal comportamento se relaciona com o aprimoramento da técnica de eletropolimerização aplicada a revelação das impressões digitais latentes. Neste sentido, a partir dos ensaios eletroquímicos e do aspecto físico visual das superfícies foi verificado a existência de processos de oxidação ocorrendo nas superfícies metálicas por meio da alteração do aspecto das amostras devido a formação de produtos de corrosão, comprovados pelos deslocamentos dos potenciais de corrosão, taxas de corrosão, resistência a polarização etc. Também foi possível observar o efeito da impressão digital e do tempo de envelhecimento, na evolução destes processos, devido a presença de sais inorgânicos, em especial os íons cloreto presentes nestes resíduos. A eletrodeposição do PEDOT resultou em um direcionamento dos processos de oxidação para a região entre as cristas da impressão digital, resultando em um aprimoramento da visualização da impressão digital e em uma corrosão residual nessas regiões, que permite, também, um aprimoramento na visualização do padrão das cristas da impressão digital.
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In view of the work already carried out by the research group in the development of new materials and methodologies for application in forensic chemistry aimed at developing latent fingerprints, this work seeks to integrate the group's knowledge with a more in-depth study of the corrosion processes that occur on metallic surfaces electrodeposited with conductive polymers. The electrochemical behavior of these materials will be investigated through the study of corrosion potentials, Tafel curves and impedance measurements; considering lithium perchlorate electrolyte and the variation in the aging time of the latent fingerprint. It is intended to evaluate which media favor or disfavor corrosion processes and what is the relationship between the composition and aging time of the fingerprint in these processes. The study of such behavior is related to the improvement of the electropolymerization technique applied to the development of latent fingerprints. In this sense, from the electrochemical tests and the visual physical aspect of the surfaces, it was verified the existence of oxidation processes occurring on the metallic surfaces through the alteration of the appearance of the samples due to the formation of corrosion products, proven by the displacements of the corrosion potentials , corrosion rates, polarization resistance, etc. It was also possible to observe the effect of fingerprint and aging time on the evolution of these processes, due to the presence of inorganic salts, especially the chloride ions present in these residues. The electrodeposition of PEDOT resulted in a direction of the oxidation processes to the region between the fingerprint ridges, resulting in an improvement of the fingerprint visualization and in a residual corrosion in these regions, that also allows, a enhancement of the visualization of the pattern of the fingerprint ridges.
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DANYELLE CÂNDIDO SANTOS
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Avaliação Antioxidante e Investigação Bioeletroquímica de Nitronas e Derivados
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Orientador : MARILIA OLIVEIRA FONSECA GOULART
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MEMBROS DA BANCA :
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MARILIA OLIVEIRA FONSECA GOULART
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JADRIANE DE ALMEIDA XAVIER DOS SANTOS
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JOSUE CARINHANHA CALDAS SANTOS
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VINICIUS DEL COLLE
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THAISSA LUCIO SILVA
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AYRES GUIMARÃES DIAS
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Data: 24/02/2022
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As nitronas são conhecidas por sua habilidade em capturar radicais e consequentemente em diminuir o estresse oxidativo tornando-se promissores antioxidantes sintéticos com elevado potencial terapêutico. Elas estão sendo estudadas para o tratamento de diversas patologias, como o câncer, AVC, doenças de Parkinson e Alzheimer, inclusive doenças tropicais negligenciadas. Uma vez que o mecanismo molecular de ação biológica desse grupo de compostos ainda não está completamente elucidado, o presente trabalho investigou o comportamento eletroquímico, espectroeletroquímico e espectrofotométrico de nitronas sintéticas, derivados e precursores. Investigou-se as propriedades ópticas das nitronitronas, precursores e derivados usando a espectrofotometria no UV-Vis. Além disso, avaliou-se a capacidade antioxidante das mesmas, pelos métodos espectroscópicos de FRAP (Ferric reducing/antioxidant power) e capacidade antioxidante sequestradora frente ao radical DPPH• (2-2-difenil-1-picrilhidralazina). Voltamogramas cíclicos (VCs) e de pulso diferencial (VPDs), em eletrodo de carbono vítreo (ECV), foram registrados em meio aprótico (acetonitrila + TBAPF6 0,1 M), a fim de mimetizar os ambientes lipofílicos biológicos e obter dados sobre o mecanismo de redução, oxidação, análise dos intermediários eletrogerados, na perspectiva de contribuir para elucidação de seus mecanismos moleculares de ação biológica. Os padrões p-nitrobenzaldeído e 5- nitro-2-furaldeído foram estudados eletroquimicamente, nas mesmas condições. Todos os compostos estudados mostraram atividade eletroquímica nas faixas catódicas dos voltamogramas. As nitronas LQB-109 e LQB-123 apresentaram comportamento semelhante, com ondas de redução de natureza irreversível e potencial mais negativo que -2,0 V, relativo à redução da nitrona. Já para os compostos LQB-569, LQB-303, LQB-484, LQB-304 e LQB-534 que possuem dupla função redox, isto é, grupo nitrona e grupo nitro, observou-se picos característicos de ambos. Quando comparado aos padrões (compostos que possuem somente o grupo nitrona ou somente o grupo nitro), notase que o grupo nitroaromático é reduzido primeiro em uma transferência monoeletrônica reversível. A investigação espectroeletroquímica para a nitronitrona LQB-303 revelou o decréscimo da absorvência de algumas bandas de absorção e surgimento de novas, durante a aplicação dos potenciais catódicos, as quais sugerem a redução da nitronitrona e formação de seus produtos de redução. Na investigação da capacidade antioxidante, os valores do percentual de atividade sequestradora de radicais (%RSA) para o radical DPPH• variaram entre 10,14 – 37,25% de inibição, enquanto os valores de FRAP variaram entre 126,86 - 196,84 mg de equivalente trolox (ET)/mol do composto. Na análise das propriedades ópticas destes compostos usando a espectroscopia no UV-Vis todos os compostos apresentaram absorções na região do UV-Vis entre 190 - 900 nm. A interação entre DDQ e LQB-109 revelou o surgimento de novas bandas na região 400 – 600 nm sugerindo a formação do complexo de transferência de carga. Métodos eletroquímicos se mostraram adequados no estudo redox de nitronas, derivados e precursores e foram correlacionados a atividades leishmanicidas, principalmente para as nitronitronas LQB-303 e LQB-484, que foram significativamente leishmanicidas, com baixa toxicidade.
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Nitrones are known for their ability to capture radicals and consequently reduce oxidative stress, making them promising synthetic antioxidants with high therapeutic potential. They are being studied for the treatment of various pathologies, such as cancer, stroke, Parkinson's and Alzheimer's diseases, including neglected tropical diseases. Since the molecular mechanism of biological action of this group of compounds is not yet fully elucidated, the present work investigated the electrochemical, spectroelectrochemical and spectrophotometric behavior of synthetic nitrones, derivatives and precursors. In addition, their antioxidant capacity was evaluated by spectroscopic methods of FRAP (Ferric reducing/antioxidant power) and antioxidant capacity against the DPPH• radical (2-2-diphenyl-1-picrylhydralazine). Cyclic (CVs) and differential pulse (DPVs) voltammograms on a glassy carbon electrode (GCE) were recorded in an aprotic medium (acetonitrile + 0.1 M TBAPF6) in order to mimic the lipophilic biological environments and obtain data on the mechanism of reduction, oxidation, analysis of electrogenerated intermediates, in the perspective of contributing to the elucidation of their molecular mechanisms of biological action. The pnitrobenzaldehyde and 5-nitro-2-furaldehyde standards were studied electrochemically under the same conditions. All compounds studied showed electrochemical activity in the cathodic bands of the voltammograms. The LQB-109 and LQB-123 nitrones showed similar behavior, with irreversible reduction waves and a potential more negative than -2.0 V, relative to the nitrone reduction. As for the compounds LQB-569, LQB-303, LQB-484, LQB-304 and LQB-534 that have double redox function, that is, nitrone group and nitro group, peaks characteristic of both were observed. When compared to the standards (compounds that have only the nitrone group or only the nitro group), it is noted that the nitraromatic group is reduced first in a reversible monoelectronic transfer. The spectroelectrochemical investigation for the nitronitrone LQB-303 revealed a decrease in the absorbance of some absorption bands and the emergence of new ones, during the application of cathodic potentials, which suggest the reduction of nitronitrone and formation of its reduction products. In the investigation of the antioxidant capacity, the values of the percentage of radical scavenging activity (%RSA) for the DPPH• radical ranged from 10.14 - 37.25% inhibition, while the FRAP values ranged from 126.86 - 196, 84 mg trolox equivalent (TE)/mol of compound. In the analysis of the optical properties of these compounds using UV-Vis spectroscopy, all compounds showed absorptions in the UV-Vis region between 190 - 900 nm. The interaction between DDQ and LQB-109 revealed the emergence of new bands in the region 400 – 600 nm, suggesting the formation of the charge transfer complex. Electrochemical methods proved to be adequate in the redox study of nitrones, derivatives and precursors and were correlated with leishmanicidal activities, mainly for the nitronitrones LQB-303 and LQB-484, which were significantly leishmanicidal, with low toxicity
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LEANDRO ROCHA SILVA
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Síntese e Avaliação Antiviral de Potenciais Inibidores Baseados em Fragmentos (FBDD) Contra os Vírus Dengue e Zika
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Orientador : EDEILDO FERREIRA DA SILVA JUNIOR
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MEMBROS DA BANCA :
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SAMUEL SILVA DA ROCHA PITA
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EDEILDO FERREIRA DA SILVA JUNIOR
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JOAO XAVIER DE ARAUJO JUNIOR
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SILVIA HELENA CARDOSO
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Data: 24/02/2022
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Bilhões de pessoas em todo o mundo são infectadas por patógenos causadores de doenças debilitantes anualmente. Os maiores responsáveis por tais doenças são os vírus, dentre os quais merecem destaque aqueles pertencentes ao gênero Flavivirus. Estes pertencem à família Flaviviridae, composta por mais de 70 vírus, incluindo Dengue (DENV) e Zika (ZIKV), cujo são responsáveis pela maioria de infecções em humanos. Estima-se que mais de 300 milhões de pessoas são infectadas com DENV e outras milhares com ZIKV a cada ano. Apesar do número alarmante dos casos de DENV e ZIKV, bem como suas graves consequências em pacientes, tais como choque hemorrágico e microcefalia em neonatos, respectivamente; não há uma farmacoterapia eficaz aprovada para combater ambas ameaças. Entretanto, existe vacina disponível contra DENV, chamada Dengvaxia®, a qual não fornece proteção efetiva contra todos os 5 sorotipos do vírus. DENV e ZIKV compartilham significante semelhança genômica entre si, sendo possível o planejamento de inibidores duais contra ambos. Considerando a proteína estrutural de envelope (E), fundamental para mediar a entrada/fusão do vírus na célula hospedeira; e o complexo de proteínas não estruturais NS2B-NS3, indispensável para o processamento da poliproteína viral durante o ciclo de replicação, bem como supressão da resposta imune do hospedeiro, novos agentes antivirais podem ser planejados visando tais macromoléculas. Almejando descobrir potenciais inibidores de tais alvos, buscou-se elaborar um protocolo de FBDD via docking molecular para triar os melhores fragmentos moleculares a partir de uma quimioteca in-house. Assim, 254 fragmentos foram desenhados e otimizados (AM1), seguido da realização do docking molecular (Gold®) e (AutoDock Vina®) frente às proteínas supracitadas. A partir do FBDD e adotando os valores de 30 (FitScore) e -3,0 kcal/mol (energia de afinidade), como critério de corte, 24 fragmentos promissores foram selecionados, compondo um conjunto de aldeídos e aminas. Então, o aldeído mais promissor, indol-3-carboxaldeído, foi selecionado para a síntese de cianoacrilamidas e acrilatos, rendendo um conjunto de 165 novas moléculas, as quais foram novamente filtradas por docking. Esta etapa permitiu ranquear as melhores moléculas, as quais apresentaram os maiores valores de energia de afinidade pelos alvos. Posteriormente, vários análogos foram sintetizados dos quais apenas o LRS 25 apresentou perfil citotóxico. Os compostos LRS01 e LRS02 inibiram 27 e 26% do DENV em ensaio enzimático, respectivamente; LRS05 e LRS08 ambos tiveram uma porcentagem de inibição do ZIKV de 25%. O composto LRS04 foi capaz de inibir ZIKV e DENV em 26 e 25%, respectivamente. Portanto, novas modificações no LRS04 foram realizadas a fim de potencializar a atividade contra os dois flavivírus.
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Billions of people around the world are infected with debilitating disease-causing pathogens annually. The most responsible for such diseases are the viruses, among which belonging to the genus Flavivirus deserve to be highlighted. These belong to the Flaviviridae family, composed of more than 70 viruses, including Dengue (DENV) and Zika (ZIKV), which are responsible for most infections in humans. It is estimated that
more than 300 million people are infected with DENV and other items with ZIKV each year. Despite the alarming number of cases of DENV and ZIKV, as well as their serious consequences in patients, such as hemorrhagic shock and microcephaly in neonates, respectively; there is no approved effective pharmacotherapy against both threats. However, there is a vaccine available against DENV, called Dengvaxia®, which does not offer effective protection against all 5 virus serotypes. DENV and ZIKV share significant genomic similarity to each other, making it possible to design dual inhibitors against both. Considering the structural envelope protein (E), essential to mediate the entry / fusion of the virus in the host cell; and the NS2B-NS3 non-structural protein complex, essential for the processing of the viral polyprotein during the replication cycle, as well as suppression of the cellular immune response, new antiviral agents can be designed targeting such macromolecules. Aiming at potential inhibitors of such targets, we sought to develop a FBDD protocol via molecular docking to screen the best molecular fragments from an library of fragments. Thus, 254 fragments were designed and optimized (AM1), followed by molecular docking (Gold®) and (AutoDock Vina®) against the aforementioned proteins. From the FBDD and adopting the values of 30 (FitScore) and -3.0 kcal / mol (Affinity energy) as a cutoff criterion, 24 promising fragments were selected, composing a set of aldehydes and amines. Then, the most promising aldehyde, indole-3-carboxaldehyde, was selected for the synthesis of cyanoacrylamides and acrylates, yielding a set of 165 new molecules, which were again filtered by docking. This step allowed ranking the best molecules, which had the highest affinity energy values for the targets. Subsequently, several analogs were synthesized, of which only LRS 25 showed a cytotoxic profile. Compounds LRS01 and LRS02 inhibited 27 and 26% of DENV in enzymatic assay, respectively; LRS05 and LRS08 both had a percentage of ZIKV inhibition of 25%. Compound LRS04 was able to inhibit ZIKV and DENV by 26 and 25%, respectively. Therefore, new modifications in LRS04 were carried out in order to potentiate the activity against the two flaviviruses.
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RANDALL FERNANDO YEPEZ AYALA
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Desenvolvimento de catalisador de Co-Ce/HDL para produção de hidrogênio a partir da hidrólise do borohidreto de sódio
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Orientador : CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
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MEMBROS DA BANCA :
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CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
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JULIO COSME SANTOS DA SILVA
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VINICIUS DEL COLLE
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JOSÉ LEANDRO DA SILVA DUARTE
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Suely Souza Leal de Castro
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Data: 28/02/2022
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Atualmente, o hidrogênio (H2) é uma alternativa promissora aos combustíveis não fosseis, devido a suas boas propriedades energéticas. Sendo uma substância gasosa e com propriedades físicoquímicas definidas, seu armazenamento e transporte se tornam difíceis. Pelo que é uma boa opção o uso dos complexos hidretos metálicos por sua facilidade de geração de H2, neste caso o borohidreto de sódio (NaBH4) é um dos hidretos metálicos mais estudados e promissores devido à sua elevada capacidade de armazenamento de H2 (10,8 % em peso), estabilidade em solução alcalina à temperatura ambiente e segurança nos usos operacionais, além disso a reação de hidrólise do NaBH4 gera o produto hidrogênio (H2) e o subproduto metaborato de sódio (NaBO2), os quais não são contaminantes. Adicionalmente, a geração de H2 pode ser mais eficiente quando se utiliza catalisadores tais como: catalisadores homogêneos, complexos ácidos e metálicos ou catalisadores heterogêneos, incluindo catalisadores à base de metal e catalisadores sem metal. O catalisador mais viável para esse processo de desidrogenação é o Hidróxido Duplo Lamelar (HDL), por ser altamente estável em soluções alcalinas, de fácil produção e baixo custo, além disso pode ser utilizado como suporte para catalisadores. Portanto, nesse estudo objetivou-se avaliar a eficiência de um HDL e do HDL dopado com cobalto e cério como catalisador da reação de hidrólise do borohidreto de sódio para a geração de hidrogênio. Neste estudo, o HDL de Mg/Al foi sintetizado e dopado com cobalto (Co) e cério (Ce) através do método de co-precipitação com proporções de Mg/Al = 2 e Co/Ce = 3,25. A eficiência do catalisador Co-Ce/HDL foi avaliada pelo volume de H2 puro gerado, medido a traves do volume de água deslocado de uma proveta invertida cheia de água, avaliando os efeitos das 4 variáveis: concentração do NaBH4, dosagem do catalisador Co-Ce/HDL, concentração do NaOH e a temperatura reacional. Para isso foi preparada uma solução de NaBH4 e NaOH, nas concentrações mencionadas acima, para um volume de 20 mL de água deionizada, utilizando Co-Ce/HDL como catalisador. Assim que iniciou a reação determinou-se o volume de hidrogênio gerado em função do tempo, sendo o volume final de 100 mL. Os catalisadores foram caracterizados por: Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios X (XRD) e Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). O menor tempo da reação catalítica obtido foi de 3,25 minutos e a mais alta taxa de geração de H2 foi de 52,54 mL/min para uma concentração de 0,198 M NaBH4 e 0,94 M NaOH usando 0,1 g de Co-Ce/HDL. A ordem da reação foi zero para a faixa de concentração de NaBH4 (0,066 M – 0,198M), portanto, não dependerão da quantidade de NaBH4, pois para cada iteração os tempos catalíticos finais são semelhantes, o que significa são próximos e a reação tornou-se mais rápida quando se adicionou o Co-Ce/HDL e o NaOH, afetando unicamente os tempos de reação. A energia de ativação foi de 34,44 kJ/mol, sendo um valor baixo o que confirma que a reação é sensível à temperatura, mas para valores acima de 52,05 kJ/mol reportados em trabalhos anteriores é considerado um valor alto, portanto a reação necessita mais energia para que ocorra e a principal suposição é que a reação não é sensível à temperatura. O mecanismo da reação segue o modelo de Langmuir-Hinshelwood a qual acontece na superfície do catalisador. A reutilização do catalisador apresentou boa estabilidade e atividade catalítica dentro dos 7 ciclos estudados. As caracterizações dos catalisadores mostraram as diferenças do HDL e do Co-Ce/HDL, confirmando assim que ao adicionar os metais Co e Ce após a síntese do HDL, o dopagem catalítico foi bem-sucedido, alcançando a estrutura desejada e a composição química. Portanto o NaBH4 é um bom material armazenador de H2, porque mesmo em mínimas concentrações de NaBH4 obteve-se elevadas taxas de geração H2 e adicionalmente o catalisador Co-Ce/HDL mostrou bons resultados catalíticos na produção de H2 puro. Estes resultados indicam que o material estudado (Co-Ce/HDL) é promissor para gerar H2 para alimentar uma célula a combustível tipo PEM, com a finalidade de gerar energia de baixa escala para dispositivos eletrônicos.
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Mostrar Abstract
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Currently, hydrogen (H2) is a promising alternative to non-fossil fuels, due to its good energy properties. Being a gaseous substance with defined physicochemical properties, its storage and transport become difficult. Therefore, the use of metal hydride complexes is a good option due to its ease of generating H2, in this case sodium borohydride (NaBH4) is one of the most studied and promising metal hydrides due to its high H2 storage capacity (10, 8% by weight), stability in alkaline solution at room temperature and safety in operational uses, in addition, the NaBH4 hydrolysis reaction generates the hydrogen product (H2) and the sodium metaborate by-product (NaBO2), which are not contaminants. Additionally, the generation of H2 can be more efficient when using catalysts such as: homogeneous catalysts, acid and metal complexes or heterogeneous catalysts, including metal-based and metal-free catalysts. The most viable catalyst for this dehydrogenation process is Double Lamellar Hydroxide (DLH), as it is highly stable in alkaline solutions, easy to produce and low cost, and can also be used as a support for catalysts. Therefore, this study aimed to evaluate the efficiency of an DLH and DLH doped with cobalt and cerium as a catalyst for the hydrolysis reaction of sodium borohydride to generate hydrogen. In this study, DLH from Mg/Al was synthesized and doped with cobalt (Co) and cerium (Ce) through the co-precipitation method with Mg/Al = 2 and Co/Ce = 3.25 ratios. The efficiency of the Co-Ce/DLH catalyst was evaluated by the volume of pure H2 generated, measured through the volume of water displaced from an inverted beaker filled with water, evaluating the effects of the 4 variables: concentration of NaBH4, dosage of the catalyst Co- Ce/DLH, NaOH concentration and reaction temperature. For this, a solution of NaBH4 and NaOH was prepared, at the concentrations mentioned above, for a volume of 20 mL of deionized water, using Co-Ce/DLH as a catalyst. As soon as the reaction started, the volume of hydrogen generated was determined as a function of time, with the final volume being 100 mL. The catalysts were characterized by: Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The shortest catalytic reaction time obtained was 3.25 minutes and the highest H2 generation rate was 52.54 mL/min for a concentration of 0.198 M NaBH4 and 0.94 M NaOH using 0.1 g of Co -Ce/DLH. The reaction order was zero for the range of NaBH4 concentration (0.066M – 0.198M), therefore, it will not depend on the amount of NaBH4, since for each iteration the final catalytic times are similar, which means they are close and the reaction became faster when Co-Ce/DLH and NaOH were added, affecting only reaction times. The activation energy was 34.44 kJ/mol, a low value which confirms that the reaction is temperature sensitive, but for values above 52.05 kJ/mol reported in previous works it is considered a high value, therefore the reaction needs more energy to take place and the main assumption is that the reaction is not temperature sensitive. The reaction mechanism follows the Langmuir-Hinshelwood model which takes place on the surface of the catalyst. The reuse of the catalyst showed good stability and catalytic activity within the 7 cycles studied. The characterizations of the catalysts showed the differences of HDL and Co-Ce/DLH, thus confirming that by adding the metals Co and Ce after the synthesis of HDL, the catalytic doping was successful, achieving the desired structure and chemical composition. Therefore, NaBH4 is a good H2 storage material, because even at minimal NaBH4 concentrations, high H2 generation rates were obtained and, additionally, the Co-Ce/DLH catalyst showed good catalytic results in the production of pure H2. These results indicate that the material studied (Co-Ce/DLH) is promising to generate H2 to feed a PEM-type fuel cell, in order to generate low-scale energy for electronic devices.
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DHARA BEATRIZ DE AMORIM PRYSTON
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SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE CeO2, MoO3 E CeO2-MoO3 OBTIDOS VIA O MÉTODO PECHINI, EMPREGANDO GLICEROL COMO POLIÁLCOOL, PARA APLICAÇÃO NA CONVERSÃO DA FRUTOSE
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Orientador : SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
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MEMBROS DA BANCA :
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SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
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CINTYA D'ANGELES DO ESPIRITO SANTO BARBOSA
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LUCAS MEILI
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Data: 25/03/2022
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O uso de fontes fósseis (Ex: Petróleo, carvão e gás natural) como principal matéria-prima para a indústria química levou o mundo a enfrentar desafios ambientais e crise no setor de energia. Para lidar com essas questões, a introdução de recursos alternativos que sejam renováveis e de baixo custo na matriz energética, tal como a biomassa, surge como aliada benigna para conter as mudanças climáticas. A biomassa é composta majoritariamente por carboidratos, tal como a frutose, que são moléculas consideradas como importantes blocos de construção para obtenção de produtos químicos de alto valor agregado. O emprego de catalisadores de baixo custo, eficientes e reutilizáveis desempenha um papel econômico e ambiental fundamental nas reações de conversão da biomassa. Dentre eles, salientam-se os óxidos de metais devido à diversidade de sítios ácidos, estabilidade em meio aquoso e o custo-benefício. Assim, neste trabalho, foram sintetizados óxidos de cério (Ce100) e molibdênio (Mo100), bem como um óxido misto de cério com 25% de molibdênio (CeMo25), através do método de Pechini empregando o glicerol como poliol, para posterior exploração na reação de conversão da frutose à insumos químicos de elevado interesse industrial. Com o intuito de elucidar as propriedades estruturais e texturais, os catalisadores foram caracterizados pela técnica de espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), análise de fisissorção de nitrogênio (BET e BJH), análise termogravimétrica (TG/DTG), Difração de raios-X (DRX) e espectroscopia de absorção na região do infravermelho usando piridina como molécula sonda (FTIR-piridina). Em seguida, foram realizados os testes reacionais na temperatura otimizada de 150 °C de 0,5 a 6 horas. Os catalisadores apresentaram excelentes resultados em termos de frutose convertida, sendo 97,6% para o CeMo25, 97,85% para o Mo100 e 51,01% para o Ce100.
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The use of fossil sources (example: oil, coal and natural gas) as the main raw material for the chemical industry has led the world to face environmental challenges and crisis in the energy sector. To deal with these issues, the introduction of alternative resources that are renewable and of low cost in the energy matrix, such as biomass, appears as a benign ally to contain climate change. Biomass is mainly composed of carbohydrates, such as fructose, which are molecules considered to be important building blocks for obtaining chemical products with high added value. The use of low cost, efficient and reusable catalysts plays a fundamental economic and environmental role in biomass conversion reactions. Among them, metal oxides stand out due to the diversity of acid sites, stability in aqueous media and cost-effectiveness. Thus, in this work, cerium oxides (Ce100) and molybdenum (Mo100) were synthesized, as well as a mixed oxide of cerium with 25% molybdenum (CeMo25), through the Pechini method using glycerol as polyol, for further exploration in the fructose conversion reaction to chemical inputs of high industrial interest. In order to elucidate the structural and textural properties, the catalysts were characterized by the technique of absorption spectroscopy in the infrared region (FTIR), nitrogen physisorption analysis (BET and BJH), thermogravimetric analysis (TG/DTG), Diffraction of X-rays (XRD) and infrared absorption spectroscopy using pyridine as a probe molecule (FTIR-pyridine). Then, the reaction tests were carried out at the optimized temperature of 150 °C from 0.5 to 6 hours. The catalysts showed excellent results in terms of converted fructose, 97,6% for CeMo25, 97,85% for Mo100 and 51,01% for Ce100.
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PAULO RICARDO DOS SANTOS CORREIA
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SÍNTESE, AVALIAÇÃO BIOLÓGICA E ESTUDO IN SILICO DE ADUTOS DE MORITA-BAYLIS-HILLMAN FRENTE AO AEDES AEGYPTI
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Orientador : DIMAS JOSE DA PAZ LIMA
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MEMBROS DA BANCA :
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DIMAS JOSE DA PAZ LIMA
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RICARDO SILVA PORTO
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THIAGO MENDONCA DE AQUINO
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Verônica Diniz da Silva
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Data: 28/03/2022
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Atualmente, patógenos que vêm adaptando-se às mudanças impostas pela natureza continuam a acarretar vastos danos socioeconômicos e, principalmente, à saúde humana. A exemplo, cita-se as Doenças Tropicais Negligenciadas causas por vírus, tais como a Dengue, Zika e Chikungunya. Tais arbovírus, por sua vez, emergem de ciclos zoonóticos, transmitidos, em sua maioria, pelo artrópode Aedes aegypti, em que para a Zika e Chikungunya ainda não há vacina disponível. Embora haja vacina para alguns sorotipos da Dengue, a alta expansão do vetor tem ocasionado níveis crescentes desta doença em ciclos epidêmicos a cada 3 a 5 anos. À vista disso, este trabalho propôs-se a contribuir para o planejamento e desenvolvimento de moléculas com potencial ação biológica frente ao vetor Aedes aegypti por meio da metodologia reacional de Morita-Baylis-Hillman (MBH) e realização de estudos in silico para compreensão do possível modo de ação de tais compostos. Desta maneira, resultados da síntese foram apresentam rendimentos satisfatórios, sem do os compostos, posteriormente, submetidos a avaliação larvicida, em conjunto com alguns compostos MBH disponibilizados por meio de parceria com grupo de pesquisa externo. Dentre estes, 3 apresentaram atividade promissora, destacando-se metil 2-([1,1'-bifenil]-4-il(hidroxi)metil)acrilato (3k). Ademais, estudos de docking molecular foram conduzidos com a enzima AaAChE, principal alvo biológico no controle do veto, e outros possíveis alvos biológicos, o que sugere uma possível múltipla ação. Contudo, análises morfológicas sugerem provável dano em órgãos na região do tórax responsáveis pela síntese da membrana peritrófica, componente essencial do sistema de defesa do inseto. Desta forma, observou-se resposta degenerativa no tecido epitelial na região abdômen da larva. Em suma, evidencia-se que os adutos de MBH apresentam-se como uma promissora classe de compostos no controle populacional do Aedes aegypti
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Currently, pathogens that have adapted to the changes imposed by nature continue to cause extensive socioeconomic damage and, especially, to human health. One example is the Neglected Tropical Diseases caused by viruses, such as Dengue, Zika, and Chikungunya. These arboviruses, in turn, emerge from zoonotic cycles, mostly transmitted by the arthropod Aedes aegypti, where for Zika and Chikungunya no vaccine is available yet. Although there is a vaccine for some serotypes of Dengue, the high expansion of the vector has caused increasing levels of this disease in epidemic cycles every 3 to 5 years. Therefore, this work aimed to contribute to the planning and development of molecules with potential biological action against the vector Aedes aegypti through the Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaction methodology and in silico studies to understand the possible mode of action of such compounds. Thus, the results of the synthesis were presented satisfactory yields, without the compounds were later submitted to larvicidal evaluation, together with some MBH compounds made available through a partnership with an external research group. Among these, 3 showed promising activity, especially methyl 2-([1,1'- biphenyl]-4-yl(hydroxy)methyl)acrylate (3k). Furthermore, molecular docking studies were conducted with the enzyme AaAChE, the main biological target in veto control, and other possible biological targets, suggesting a possible multiple action. However, morphological analyses suggest probable damage in organs in the thorax region responsible for the synthesis of the peritrophic membrane, an essential component of the insect defense system. Thus, a degenerative response was observed in the epithelial tissue in the abdomen region of the larva. In summary, it is evident that MBH adducts are a promising class of compounds in the population control of Aedes aegypti.
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POLIANA DA CONCEICAO
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DESENVOLVIMENTO DE SENSOR ELETROQUÍMICO PARA ELETROANÁLISE DE HOMOCISTEÍNA VIA ELETRODO MAGNÉTICO MODIFICADO COM POLÍMEROS IMPRESSOS MOLECULARMENTE
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Orientador : MARILIA OLIVEIRA FONSECA GOULART
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MEMBROS DA BANCA :
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ANA CAROLINE FERREIRA SANTOS
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ANDRESA KATHERINNE ALBUQUERQUE DE ALMEIDA
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AURO ATSUSHI TANAKA
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MARILIA OLIVEIRA FONSECA GOULART
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VINICIUS DEL COLLE
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Data: 28/03/2022
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A determinação dos níveis de homocisteína (Hcy) no tecido celular e intracelular é um importante método de diagnóstico capaz de prever riscos à saúde, identificando doenças tais como leucemia, Alzheimer e problemas cardiometabólicos. Neste contexto, o aprimoramento de métodos analíticos mais seletivos e sensíveis é de grande relevância para a detecção desse composto. Dado isto, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de estratégias eletroanalíticas baseadas em sensores eletroquímicos magnéticos para a separação e quantificação de Hcy, abordagem baseada em polímero molecular impresso magnético (mag-MIP). As características morfológicas e físicas dos materiais obtidos foram investigadas por microscópio eletrônico de varredura (MEV), infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). As propriedades físico-químicas também foram analisadas e comparadas com os respectivos mag-NIPs – polímeros controle sem cavidade seletiva. Posteriormente, estudos eletroquímicos utilizando a técnica de voltametria cíclica (VC) foram utilizadas para investigar os comportamentos eletroquímicos de Hcy no eletrodo magnético de compósito de grafite (m-GCE). Assim, o trabalho realizado evidencia o desenvolvimento de metodologias bem-sucedidas dos sensores eletroquímicos, relevantes em análises clínicas e médicas no que se refere à separação e quantificação da Hcy.
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The determination of homocysteine (Hcy) levels in cellular and intracellular tissue is an important diagnostic method capable of predicting health risks, identifying diseases such as leukemia, Alzheimer's and cardiometabolic problems. In this context, the improvement of more selective and sensitive analytical methods is of great relevance for the detection of this compound. Given this, this work aims to develop electroanalytical strategies based on magnetic electrochemical sensors for the separation and quantification of Hcy, an approach based on magnetically printed molecular polymer (mag-MIP). The morphological and physical characteristics of the materials obtained were investigated by scanning electron microscope (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR) and vibrating sample magnetometry (VSM). The physicochemical properties were also analyzed and compared with the respective magNIPs – control polymers without selective cavity. Subsequently, electrochemical studies using the cyclic voltammetry (VC) technique were used to investigate the electrochemical behavior of Hcy in the graphite composite magnetic electrode (m-GCE). Thus, the work carried out demonstrates the development of successful methodologies for electrochemical sensors, relevant in clinical and medical analyzes with regard to the separation and quantification of Hcy.
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FLAVIA ADAIS ROCHA DOS SANTOS
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Potencial antioxidante, antiglicante e antidiabético de extrato etanólico de sementes de espécies de Passiflora e piceatanol in vitro
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Orientador : MARILIA OLIVEIRA FONSECA GOULART
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MEMBROS DA BANCA :
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MARILIA OLIVEIRA FONSECA GOULART
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ANTONIO EUZEBIO GOULART SANTANA
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JADRIANE DE ALMEIDA XAVIER DOS SANTOS
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JOSUE CARINHANHA CALDAS SANTOS
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IARA BARROS VALENTIM
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Data: 28/03/2022
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Os resíduos gerados pela fruticultura, como as sementes, são ricos em compostos de elevado valor nutricional e terapêutico. Este estudo investigou os potenciais antioxidante, antidiabético e antiglicante in vitro de extratos etanólicos de sementes de Passiflora edulis de Alagoas (EPED1), P. edulis da Bahia (EPED2) e P. cincinnata (EPCIN), um importante subproduto da indústria de sucos, juntamente com um de seus constituintes químicos, o piceatannol (PIC). Foram identificados dez compostos no EESM, sendo eles: piceatanol, astringina, escirpusina B, escircpusina A e Isookanina- 7-o-glicosídeo, naringenina-7-o-glicosídeo, tirosina, fenilalanina e os derivados I e II do da saponina quadrangulosídeo. Os valores de IC50 do extrato para os ensaios de sequestro de DPPH• e HOCl mostraram o elevado potencial antioxidante de todos os extratos e PIC quando comparados a quercetina (QCT). Dentre todos os extratos, EPED1 exibiu a maior atividade para α-amilase (IC50 de 32,1 ± 2,7 µg mL-1) e inibição da enzima recombinante humana DPP-4 (IC50 de 71,1 ± 2,6 µg mL-1), os controles positivos foram acarbose (ACB, 0,40 ± 0,05 µg mL-1) e sitagliptina (STG, 0,005 ± 0,001 µg mL-1), respectivamente. PIC se destacou para inibição da α- glicosidase com IC50 de 76,0 ± 1,9 µg mL-1, o controle positivo, ACB teve 251,6 ± 4,5 µg mL-1. Os extratos e PIC inibiram a formação de produtos finais de glicação avançada (AGE) de maneira dose-dependente através do método de glicação de albumina sérica bovina (BSA) por açúcares redutores ou metilglioxal (MGO). Além disso, a formação de fibrilas β-amilóides diminuiu à medida que a concentração da amostra aumentou, atingindo 100% de inibição maior que 300 µg mL-1, exceto para EPCIN. Isso sugere que EPED1, EPED2 e PIC podem prevenir a glicação. O ensaio de viabilidade celular mostrou que EPED1 não teve efeito em células de epitélio brônquico normal (BEAS-2B) e fígado de camundongo alfa (AML-12) até 100 e 50 µg mL-1, respectivamente. Concentrações menores de extrato (10 µg mL-1) foram citotóxicas para células epiteliais mamárias não malignas (MCF-10A). Verificou-se que EPED1 e PIC são capazes de proteger células humanas cultivadas do estresse oxidativo causado pelo carcinógeno NNKOAc a 100 µM. Esta investigação coletou algumas evidências in vitro do potencial uso das sementes de P. edulis como uma alternativa para o tratamento de diabetes, embora ainda sejam necessárias mais pesquisas.
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Mostrar Abstract
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The residues generated by fruit growing, such as seeds, are rich in compounds of high nutritional value and therapeutic. This study investigated the antioxidant, antidiabetic and antiglycant potential in vitro of extracts ethanol content from seeds of Passiflora edulis from Alagoas (EPED1), P. edulis from Bahia (EPED2) and P. cincinnata (EPCIN), an important by-product of the juice industry, along with one of its chemical constituents, the piceatannol (PIC). Ten compounds were identified in the EESM, namely: piceatanol, astringin, scirpusin B, scircpusin A and Isookanine-7-o-glycoside, naringenin-7-o-glycoside, tyrosine, phenylalanine and derivatives I and II of of quadranguloside saponin. The extract IC50 values for the DPPH• and HOCl sequestration assays showed the high antioxidant potential of all extracts and PIC when compared to quercetin (QCT). Among all extracts, EPED1 exhibited the highest activity for α-amylase (IC50 of 32.1 ± 2.7 µg mL-1) and inhibition of human recombinant enzyme DPP-4 (IC50 of 71.1 ± 2.6 µg mL-1), positive controls were acarbose (ACB, 0.40 ± 0.05 µg mL-1) and sitagliptin (STG, 0.005 ± 0.001 µg mL-1), respectively. PIC stood out for inhibition of α- glucosidase with IC50 of 76.0 ± 1.9 µg mL-1, the positive control, ACB had 251.6 ± 4.5 µg mL-1. The extracts and PIC inhibited the formation of advanced glycation end products (AGE) in a dose-dependent manner through the method of bovine serum albumin (BSA) glycation by reducing sugars or methylglyoxal (MGO). Furthermore, the training of β-amyloid fibrils decreased as the sample concentration increased, reaching 100% inhibition greater than 300 µg mL-1, except for EPCIN. This suggests that EPED1, EPED2 and PIC can prevent glycation. O cell viability assay showed that EPED1 had no effect on normal bronchial epithelial cells (BEAS-2B) and alpha mouse liver (AML-12) up to 100 and 50 µg mL-1, respectively. Lower extract concentrations (10 µg mL-1) were cytotoxic to non-malignant mammary epithelial cells (MCF-10A). It was found that EPED1 and PIC are able to protect cultured human cells from oxidative stress caused by the carcinogen NNKOAc at 100 µM. This investigation collected some in vitro evidence of the potential use of P. edulis seeds as an alternative for the treatment of diabetes, although more research is still needed.
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STEFFANO FELIX DE OLIVEIRA SILVA
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Síntese e modulação da emissão de carbon dots para produção de filmes poliméricos e seu uso como camada externa em diodos emissores de luz
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Orientador : CINTYA D'ANGELES DO ESPIRITO SANTO BARBOSA
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MEMBROS DA BANCA :
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CINTYA D'ANGELES DO ESPIRITO SANTO BARBOSA
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ARACELIS JOSE PAMPHILE ADRIAN
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GEORGE RICARDO SANTANA ANDRADE
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Data: 28/03/2022
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A tecnologia de iluminação de WLEDs (diodo emissor de luz branca) tradicionalmente faz uso de metais de terras raras como camada fotoemissiva. Todavia, a produção de WLEDs baseados nesses elementos exibem algumas desvantagens, a exemplo da toxidade, condições de preparação limitadas e severas, alto custo e fonte de matéria prima não renovável. Diante disso, esse trabalho tem o objetivo de sintetizar carbon dots (C-Dots) por uma rota verde, rápida e de baixo custo para geração de emissão de luz branca. Os C-dots a partir do bagaço de limão (LM-Cdots e LH-Cdot) e dos extratos de folha de manga (mg-Cdot e MS-Cdot), p-fenildiamina (P-Cdots) e extrato de cascas de beterraba (bet-Cdot) foram produzidos via método micro-ondas e hidro/solvotermal. As medidas de espalhamento dinâmico de luz (DLS) dos C-Dots exibiram uma maior distribuição de tamanho abaixo de 10 nm. Os C-Dots também apresentaram elevada fotoestabilidade por um tempo de 60 min sob irradiação UV, e bandas de absorção características das transições π-π* e n-π*.. Os espectros de absorção no UV-Vis e as medidas de FTIR evidenciaram que os C-Dots apresentaram absorções típicas das transições π- π* das ligações C=C (domínios sp2) do núcleo (core) grafítico e n- π* dos estados de superfície, bem como grupos funcionais superficiais derivados dos seus precursores. Os C-Dots sintetizados exibiram emissão máxima no azul, verde e vermelho, bem como emissão dependente do comprimento de onda de excitação. O mg-Cdot exibiu emissão dual com máximos centrados na região do azul e vermelho. Usando o diagrama de cromaticidade (CIE), a partir de dados de fluorescência, foi obtido a coordenada de cor na modulação dos C-Dots preparados, e em condições otimizadas foram observadas CIE correspondentes ao branco frio e quente, bem como próximos do branco puro. Por fim, por uma rota simples e sustentável foi possível produzir uma camada fotoemissiva a base de C-dots promissoras para aplicações em WLEDs.
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WLED (white light emitting diode) lighting technology traditionally has utilized rare earth metals as the photoemissive layer. However, the production of WLEDs based on these elements has some advantages, such as toxicity, limited and severe preparation conditions, high cost, and non-renewable raw material source. In view of this, this work aims to synthesize carbon dots (C-Dots) by a green, fast and low-cost route to generate white light emission. C-dots from lemon bagasse (LM-Cdots and LH-Cdot) and mango leaf extracts (mg-Cdot and MS-Cdot), p-phenyldiamine (P-Cdots) and beet peel extract (bet-Cdot) were produced via microwave and hydro/solvothermal methods. Dynamic light scattering (DLS) measurements of the C-Dots exhibited a major size distribution below 10 nm. The C-Dots also showed high photostability for a time of 60 min under UV irradiation, and absorption bands characteristic of π-π* and n-π* transitions... UV-Vis absorption spectra and FTIR measurements evidenced that the C-Dots exhibited absorptions typical of the π- π* transitions of the C=C bonds (sp2 domains) of the graphitic core and n- π* of the surface states, as well as surface functional groups derived from their precursors. The synthesized C-Dots exhibited maximum emission in blue, green and red, as well as excitation wavelength-dependent emission. The mg-Cdot exhibited dual emission with maxima centered in the blue and red region. The synthesized C-Dots exhibited maximum emission in blue, green and red, as well as excitation wavelength-dependent emission. The mg-Cdot exhibited dual emission with maxima centered in the blue and red region. Using chromaticity diagram (CIE) from fluorescence data, the color coordinate in modulating the prepared C-Dots was obtained, and under optimized conditions CIE corresponding to cool and warm white as well as close to pure white were observed. Finally, by a simple and sustainable route it was possible to produce a photoemissive layer based on C-dots promising for applications in WLEDs.
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KEILANE CRUZ FRANCA
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Avaliação do efeito do extrato, da fração proteica e da lectina da casca de Genipa americana sobre a broca dos frutos das anonáceas Cerconota anonella (Lepidoptera: Depressaridae)
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Orientador : FRANCIS SOARES GOMES
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MEMBROS DA BANCA :
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FRANCIS SOARES GOMES
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HUGO JUAREZ VIEIRA PEREIRA
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LUCIANO APARECIDO MEIRELES GRILLO
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JANAÍNA KÍVIA ALVES LIMA
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Data: 01/04/2022
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A broca do fruto, Cerconota anonella (Sepp., 1830), é uma espécie pertencente à ordem Lepidoptera: Depressaridae, e considerada uma das pragas mais sérias de plantas do gênero Annona. Os danos expressivos causados aos frutos são vistos pelo apodrecimento da polpa, além disso a parte atacada é endurecida e enegrecida, o que faz reduzir seu valor comercial. Com o propósito de controlar esta praga, utilizam-se métodos como o ensacamento dos frutos verdes empregando-se sacos perfurados, porém é inviável devido à alta exigência de mão de obra. Além disso, é feito o uso de inseticidas, entretanto a elevada toxicidade dos compostos utilizados sobre o ambiente e organismos não-alvos têm levado a um aumento na busca por produtos naturais isentos de toxicidade e efetivos no controle de insetos praga. Lectinas - proteínas ou glicoproteínas que reconhecem carboidratos e aglutinam células - isoladas de plantas têm apresentado atividade inseticida e por esse motivo têm sido bastante estudadas. O jenipapeiro (Genipa americana L.), pertencente à família Rubiaceae é originário da América Central e atualmente encontra-se distribuído nas regiões tropicais de diversos países da América, Ásia e África. Não havendo registros de que essa espécie de planta seja alvo de Cerconota anonella, o presente estudo tem como objetivo avaliar a atividade inseticida do extrato, fração proteica e lectina extraída da casca de Genipa americana contra a broca do fruto. Para tanto, pretende-se isolar e purificar uma lectina da casca do jenipapeiro, preparando primeiramente o extrato bruto em Tris-HCl 50 mM, pH 8,0 da casca da planta, seguido de precipitação salina com sulfato de amônio. Posteriormente, a fração com maior atividade lectínica será submetida a cromatografia líquida em coluna de gel filtração. Depois de isolada, será avaliada a atividade inseticida da lectina para Cerconota anonella em bioensaios comportamentais em condições de laboratório.
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The fruit borer, Cerconota anonella (Sepp., 1830), is a species belonging to the order Lepidoptera: Depressaridae, and considered one of the most serious pests of plants from genus Annona. The significant damages caused to the fruits are seen by the rotting of the pulp, in addition the attacked part is hardened and blackened, which reduces its commercial value. In order to control this pest, methods such as bagging the unripe fruits using perforated bags are used, but it is impracticable due to the high demand for labor. In addition, insecticides are used, however the high toxicity of the compounds used on the environment and non-target organisms have led to an increase in the search
for natural products free of toxicity and effective in controlling insect pests. Lectins - proteins or glycoproteins that recognize carbohydrates and bind cells - isolated from plants have shown insecticidal activity and for this reason have been extensively studied. The jenipapeiro (Genipa americana L.), belonging to the family Rubiaceae, originates from Central America and is currently distributed in the tropical regions of several countries in America, Asia and Africa. There are no records that this plant species is a target of Cerconota anonella, the present study aims to evaluate the insecticidal activity of the extract, protein fraction and lectin extracted from Genipa americana bark against the fruit borer. Therefore, it is intended to isolate and purify a lectin from the jenipapeiro bark, firstly preparing the crude extract in Tris-HCl 50 mM, pH 8.0, from the bark of the plant, followed by saline precipitation with ammonium sulfate. Subsequently, the fraction with the highest lectin activity will be subjected to liquid chromatography in a gel filtration column. Once isolated, the insecticidal activity of the lectin against Cerconota anonella will be evaluated in behavioral bioassays under laboratory conditions.
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GERARD DE OLIVEIRA DEOKARAN
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Detecção de Explosivos Nitroaromáticos com Uso de Polímeros Fluorescentes Eletrofiados
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Orientador : ADRIANA SANTOS RIBEIRO
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANA SANTOS RIBEIRO
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ALEXANDRO MANGUEIRA LIMA DE ASSIS
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JULIO COSME SANTOS DA SILVA
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SEVERINO ALVES JÚNIOR
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Data: 08/07/2022
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A identificação de explosivos e de resíduos de pós explosão tem muita importância nas investigações criminais porque além de trazer segurança aos profissionais envolvidos, provas mais consistentes são produzidas. Neste trabalho foi sintetizado um filme fluorescente capaz de detectar traços de explosivos nitroaromáticos e o filme foi sintetizado por eletrofiação para obtenção de uma nanofibra sensível para explosivos. As características estruturais e morfológicas das nanofibras além de suas propriedades fluorescentes foram avaliadas e relacionadas a sensibilidade do filme para fins de determinar os parâmetros de síntese e a morfologia adequada para a detecção. Foram avaliados os resultados para a detecção de explosivos e o filme sintetizado mostrou-se sensível para o TNT, exibindo uma extinção de fluorescência segundos após a exposição do filme ao referido explosivo quando submetido a luz ultravioleta.
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Mostrar Abstract
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The explosives and post blast residues identification is very important for criminal investigations because it provides more safety to professionals and robusts evidences. In this work a fluorescent film was synthesized to detect nitroaromatics explosives traces and the film was synthesized by electrospinning to get a sensitive fiber for explosives. The nanofiber´s structural and morpholigical characteristics were evaluated and related to the sensitivity of the film to determine the synthesis parameters and the suitable morphology for detection. The results for the explosive detection were evaluated and the synthesized film was sensitive to TNT and exhibited fluorescence extinction seconds after the exposure of the film for this explosive under ultraviolet light.
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Teses |
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PAULO FERNANDO DA SILVA SANTOS JUNIOR
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Planejamento e avaliação de novos derivados 2-iminotiofen-tiazolidínicos como inibidores de cisteína proteases de Trypanosoma cruzi e Leishmania amazonensis
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Orientador : JOAO XAVIER DE ARAUJO JUNIOR
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MEMBROS DA BANCA :
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JOAO XAVIER DE ARAUJO JUNIOR
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EDEILDO FERREIRA DA SILVA JUNIOR
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ISIS MARTINS FIGUEIREDO
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THIAGO MENDONCA DE AQUINO
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JOHNNATAN DUARTE DE FREITAS
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Lídia Moreira Lima
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Data: 23/02/2022
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Doenças negligenciadas referem-se a um conjunto de patologias que acometem cerca de 1 bilhão de indivíduos em todo o mundo, os quais vivem em exclusão social e pobreza, acarretando em um grande problema de saúde pública mundial. Dentre os anos de 2000 e 2011, apenas 4% de todos os fármacos aprovados (e 1% de novos fármacos) referiam-se ao tratamento de doenças negligenciadas, o que demonstra profundo desinteresse em pesquisas que visam descobrir novos fármacos e tratamentos para tais patologias. Passados mais de cem anos de descoberta da Doença de Chagas, o arsenal terapêutico continua ineficaz perante o parasito, uma vez que se encontra baseado nos fármacos Nifurtimox e Benznidazol. Tais compostos possuem mais de 50 anos de uso, vindo a apresentar diversos efeitos deletérios, além de resistência parasitária, fazendo-se necessária a descoberta de novos derivados frente esta patologia. Sendo assim, em trabalho reportado recentemente por nosso grupo de pesquisa, obteve-se o derivado LQM83, um híbrido molecular tiofeno-tiazolidínico, em que este apresentou potencial inibição frente a cruzaína, com CI50 = 2,4µM. Com base nisto, prevendo contribuir diretamente com a melhora do arsenal terapêutico antichagásico, essa pesquisa compreende a síntese de 7 série de sete compostos derivados do LQM-83 – híbridos moleculares tiofeno-tiazolidínico. Desta forma, foram obtidos 8 compostos intermediários, além de 43 finais, com rendimentos entre 58-95% e 99% de grau de pureza. Adicionalmente, foi feita a caracterização estrutural desses compostos por meio da Ressonância Magnética Nucelar de hidrogênio (¹H) e carbono treze (¹³C), bem como PF. Ademais, ensaios de Docking molecular foram performados com a finalidade de sugerir as possíveis interações com o alvo enzimático em questão, de modo que observou-se que os derivados interagem com a tríade catalítica composta por Cys25, Gly23 e Gly66.
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Neglected diseases refer to a set of pathologies that affect around 1 billion individuals worldwide, who live in social exclusion and poverty, leading to a major global public health problem. Among the years 2000 and 2011, only 4% of all approved drugs (and 1% of new drugs) referred to the treatment of neglected diseases, which shows a profound lack of interest in research aimed at discovering new drugs and treatments for such pathologies. More than one hundred years after the discovery of Chagas disease, the therapeutic arsenal remains ineffective against the parasite, since it is based on the drugs Nifurtimox and Benznidazole. Such compounds have more than 50 years of use, coming to present several deleterious effects, in addition to parasitic resistance, making it necessary to discover new derivatives against this pathology. Thus, in a work recently reported by our research group, the derivative LQM83 was obtained, a molecular hybrid thiophene-thiazolidine, in which it showed potential inhibition against cruzaine, with IC50 = 2.4 µM. Based on this, predicting to contribute directly to the improvement of the antichagasic therapeutic arsenal, this research comprises the synthesis of 7 series of seven compounds derived from LQM83 - thiophene-thiazolidine molecular hybrids. In this way, 8 intermediate compounds were obtained, in addition to 43 final compounds, with yields between 58-95% and 99% purity. Additionally, the structural characterization of these acids was carried out by means of Nuclear Magnetic Resonance of hydrogen (¹H) and carbon thirteen (¹³C), as well as PF. In addition, molecular Docking assays were performed in order to suggest possible interactions with the enzyme target in question, so that it was observed that the derivatives interact with the catalytic triad composed of Cys25, Gly23 and Gly66.
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SARA DOS SANTOS NASCIMENTO
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Título do trabalho (Colocar em português e em inglês): Desenvolvimento de método eletroquímico para determinação de glifosato baseado em simonkolleite e dopamina
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Orientador : FABIANE CAXICO DE ABREU GALDINO
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MEMBROS DA BANCA :
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FABIANE CAXICO DE ABREU GALDINO
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DIOGENES MENESES DOS SANTOS
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ANDRESA KATHERINNE ALBUQUERQUE DE ALMEIDA
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FABRICIA DA ROCHA FERREIRA
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JOHNNATAN DUARTE DE FREITAS
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Data: 14/03/2022
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Development of electrochemical method for deterO glifosato (GLI) é um agrotóxico utilizado em todo o mundo que apresenta danos potenciais à saúde, sua determinação envolve alto custo. Sendo importante o desenvolvimento de métodos de baixo custo para sua determinação. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sensor eletroquímico para GLI. O GLI não apresenta sinal eletroquímico, visando detecção indireta avaliou-se sua interação com dopamina (DOPA) por espectrofotometria UV-vis e técnicas eletroquímicas, estas utilizaram eletrodo de carbono vítreo (CV) e este modificado com nanotubo de carbono de paredes múltiplas (CV-NTC), avaliou-se o melhor meio para análise (tampões: acetato pH=4,5; fosfato pH=7; borato pH=10). Visando sensibilidade ao sistema, analisou-se o uso de nanopartículas de simonkolleite (SK), além de SK contendo Ag: 0,1% e 1%. Para o desenvolvimento do sensor de GLI, a utilização de DOPA se mostrou viável, sendo proposto um mecanismo para a interação envolvida. O uso de eletrodo CV apresentou transporte de massa adsortivo, sendo relevante a modificação com NTC, quanto a utilização de diferentes faixas de pH, a utilização de pH=7, apresentou maior sensibilidade, tornando-se a melhor opção entre as faixas avaliadas. O uso de SK, proporcionou maior sensibilidade ao sistema, enquanto o uso de SK contendo Ag promoveu redução na intensidade do sinal, indicando que a utilização de SK se mostra mais interessante ao sistema. O uso de eletrodo CVNTC possibilitou o desenvolvimento de método sensível com coeficiente de correlação linear de 0,9937, limite de detecção de 0,1971 ppb e limite de quantificação de 0,6571 ppb.mination of glyphosate based on simonkolleite and dopamine
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Mostrar Abstract
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Glyphosate (GLI) is a pesticide used around the world that has potential damage to health, its determination involves high cost. It is important to develop low-cost methods for its determination. The objective of this work is the development of an electrochemical sensor for GLI. GLI does not present an electrochemical signal, aiming at indirect detection, its interaction with dopamine (DOPA) was evaluated by UV-vis spectrophotometry and electrochemical techniques, these used a glassy carbon electrode (CV) and this one was modified with a multiwalled carbon nanotube (CV -NTC), the best medium for analysis was evaluated (buffers: acetate pH=4.5; phosphate pH=7; borate pH=10). Aiming at sensitivity to the system, the use of simonkolleite nanoparticles (SK) was analyzed, in addition to SK containing Ag: 0.1% and 1%. For the development of the GLI sensor, the use of DOPA proved to be viable, proposing a mechanism for the interaction involved. The use of CV electrode showed adsorptive mass transport, being relevant the modification with NTC, regarding the use of different pH ranges, the use of pH=7, presented greater sensitivity, making it the best option among the evaluated ranges. The use of SK provided greater sensitivity to the system, while the use of SK containing Ag promoted a reduction in signal intensity, indicating that the use of SK is more interesting to the system. The use of a CV-NTC electrode allowed the development of a sensitive method with a linear correlation coefficient of 0.9937, detection limit of 0.1971 ppb and quantification limit of 0.6571 ppb.
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ANA CAROLINA FRADIQUE DE LYRA
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Síntese, caracterização e polimerização eletroquímica de monômeros derivados de pirrol visando à aplicação em química forense para a revelação de impressões digitais latentes
Síntese, caracterização e polimerização eletroquímica de monômeros derivados de pirrol visando à aplicação em química forense para a revelação de impressões digitais latentes
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Orientador : DIMAS JOSE DA PAZ LIMA
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANA SANTOS RIBEIRO
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ALEXANDRO MANGUEIRA LIMA DE ASSIS
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DIMAS JOSE DA PAZ LIMA
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ISIS MARTINS FIGUEIREDO
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JOHNNATAN DUARTE DE FREITAS
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Data: 29/03/2022
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A síntese de três novos derivados de pirrol foi realizada por meio das reações de Clauson-Kaas, esterificação e substituição nucleofílica bimolecular (SN2). Os monômeros sintetizados foram obtidos com bons rendimentos e caracterizados por Ressonância Magnética Nuclear unidimensional/bidimensional (RMN 1D/2D) e Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Os filmes poliméricos foram adquiridos via polimerização eletroquímica utilizando o método potenciostático (PST), por meio da cronoamperometria, e o método galvanostático (GST), aplicando a cronopotenciometria. Para ambos os métodos, utilizou-se uma cela eletroquímica contendo a solução aquosa com 0,01 mol L-1 do monômero e 0,1 mol L-1 do eletrólito (LiClO4), o eletrodo de referência (Ag/AgCl), o eletrodo auxiliar (Platina) e o eletrodo de trabalho (placa de aço inoxidável). Esses métodos também foram empregados para obter o filme do copolímero formado entre os monômeros PySSO3Na e o 3,4-etilenodioxitiofeno (EDOT). A caracterização do copolímero foi feita por meio da comparação das bandas de absorção presentes nos espectros de FTIR dos monômeros puros e do copolímero. A eletrodeposição foi realizada em substratos metálicos (aço inoxidável), contendo as impressões digitais latentes (IDLs) a serem reveladas, aplicando um recente método de revelação baseado na deposição do polímero em um substrato condutor. O polímero foi depositado entre as cristas da impressão digital, sem que houvesse interação entre o polímero (material revelador) e os resíduos sebáceos (material isolante) da impressão digital, resultando na imagem em “negativo” da IDL e, consequentemente, revelando-a. A avaliação da qualidade das impressões digitais reveladas foi realizada utilizando o software Griaule Forensic Fingerprint, em que foram possíveis identificar as minúcias presentes nas impressões digitais, e a Escala de Bandey, obtendo classificação de grau 4 para todas as imagens pós-tratamento com o software. Adicionalmente, fez-se a análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e assim foram possíveis identificar minúcias da impressão digital, bem como a interface polímero-resíduos sebáceos, mostrando que tais materiais são morfologicamente distintos.
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The synthesis of four new pyrrole derivatives was performed through the reactions of Clauson-Kaas, esterification and bimolecular nucleophilic substitution (SN2). The synthesized monomers were obtained with good yields and characterized by one-dimensional / two-dimensional Nuclear Magnetic Resonance (1D / 2D NMR) and Fourier Transform Infrared (FTIR). Polymeric films were acquired by electrochemical polymerization using the potentiostatic method (PST), by chronoamperometry, and using the galvanostatic method (GST), by chronopotentiometry. For both methods, was used an electrochemical cell containing the aqueous solution with 0.01 mol L-1 of the monomer and 0.1 mol L-1 of the electrolyte (LiClO4), the reference electrode (Ag / AgCl), the auxiliary electrode (Platinum) and the working electrode (stainless steel plate). These methods were also used to obtain the copolymer film formed between PySSO3Na and 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) monomers. The characterization of the copolymer was made by comparing the absorption bands present in the FTIR spectra of the pure monomers and the copolymer. The electrodeposition was carried out on metallic substrates (stainless steel), containing latent fingerprints (IDLs) to be developed, applying a recent development method based in the deposition of the polymer on a conductive substrate. The polymer was deposited between the ridges of the fingerprint, without any interaction between the polymer (developer material) and the sebaceous residues (insulating material) of the fingerprint, resulting in the “negative” image of the IDL, consequently, revealing it. The quality evaluation of the revealed fingerprints was performed using the Griaule Forensic Fingerprint software, in which it was possible to identify the minutiae present in the fingerprints, and the Bandey Scale, obtaining a grade 4 for all post-treatment images with the software. In addition, Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis was performed, and thus it was possible to identify minutiae of the fingerprint, as well as the polymer-sebaceous residues interface, showing that such materials are morphologically distinct.
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ANDREA CARLA DE ALMEIDA BARROS
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Avaliação da atividade inseticida do colmo da Guadua angustifolia Kunth contra Tribolium castaneum (Herbst)
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Orientador : FRANCIS SOARES GOMES
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANA DE LIMA MENDONCA
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FRANCIS SOARES GOMES
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HUGO JUAREZ VIEIRA PEREIRA
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JANAÍNA KÍVIA ALVES LIMA
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RUTH RUFINO DO NASCIMENTO
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Data: 05/08/2022
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Para controlar esta praga, busca-se métodos mais eficazes, menos tóxicos ao meio ambiente e compatível ao volume de armazenados. Extratos e lectinas isoladas de vegetais têm apresentado propriedades inseticidas a diferentes ordens de insetos e por esse motivo tem sido estudado por diversos grupos de pesquisas. O Brasil detém a maior diversidade florestal de bambu nativo das Américas. Dentre as espécies identificadas, Guadua angustifolia é uma gramínea de rápido desenvolvimento que oferece matéria prima explorada nas áreas do paisagismo a construção civil. Assim o presente estudo objetivou analisar o efeito de extrato e lectina isolada do colmo da G. angustifolia em insetos adultos de T. castaneum. Para tanto, foi preparado o extrato bruto em TrisHCl 50 mM, pH 8,0 do colmo do bambu pulverizado. Posteriormente, foi realizado análise fitoquímica, quantificação de proteína, e identificação de presença de lectina. O potencial antioxidante do extrato foi avaliado. Em seguida, o extrato (25 mg, 50 mg e 100 mg) foi avaliado quanto à atividade inseticida, analisando-se os parâmetros nutricionais e taxa de sobrevivência dos insetos tratados no decorrer de 30 dias de bioensaio. Para o isolamento da lectina de G. angustifolia (GaL), foi proposto o tratamento do extrato bruto com sulfato de amônio, seguida por cromatografia em coluna de quitina. GaL foi avaliada por eletroforese em condição desnaturante (SDS-PAGE). O extrato apresentou importantes metabólitos secundários como a presença de taninos flobafênicos, flavonas, flavonóis, xantonas, flavononas, esteróides e saponinas, assim como a amostra apresentou um acréscimo no percentual de sequestro do radical DDPH, com o aumento da sua concentração (100 - 700 mg/mL). O extrato a 50 mg apresentou uma taxa de mortalidade de 50% de insetos de T. castaneum, apresentando uma atividade deterrente (50 e 100 mg) além de exercer efeitos antinutricionais na conversão de biomassa e crescimento do inseto. A GaL foi isolada após eluição da coluna de quitina com ácido acético 0,5 M, apresentando-se como uma proteína com 18,4 kDa com atividade hemaglutinante inibida por N-acetilglicosamida, maltose e fetuína.
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Tribolium castaneum, an insect belonging to the order Coleoptera, is an important agent that causes great economic damage to grain stored in South America. To control this pest, more efficient methods are sought, less toxic to the environment and compatible with the volume of stored. Extracts and lectins isolated from plants have shown insecticidal properties to different orders of insects and for this reason have been studied by several research groups. Brazil has the largest native bamboo forest diversity in the Americas. Among the identified species, Guadua angustifolia is a fast-growing grass that offers raw materials explored in the areas of landscaping and civil construction. Thus, the present study aimed to analyze the effect of extract and lectin isolated from the stem of G. angustifolia in adult insects of T. castaneum. For this, the crude extract was prepared in 50 mM Tris-HCl, pH 8.0 of the sprayed bamboo stem. Subsequently, phytochemical analysis, protein quantification, and identification of the presence of lectin was performed. The antioxidant potential of the extract was evaluated. Then, the extract (25 mg, 50 mg and 100 mg) was evaluated for insecticidal activity, analyzing the nutritional parameters and survival rate of the insects treated during the 30-day bioassay. To isolate the lectin from G. angustifolia (GaL), it was proposed to treat the crude extract with ammonium sulfate, followed by chitin column chromatography. GaL was evaluated by denaturing electrophoresis (SDS-PAGE). The extract showed important secondary metabolites such as the presence of flobafenic tannins, flavones, flavonols, xanthones, flavonones, steroids and saponins, as well as the sample showed an increase in the percentage of sequestration of the radical DDPH, with an increase in the concentration of the sample (100 - 700 mg / ml). The extract at 50 mg showed a mortality rate of 50% of insects from T. castaneum, presenting a deterrent activity (50 and 100 mg) in addition to exerting anti-nutritional effects on the conversion of biomass and insect growth. GaL was isolated after eluting the chitin column with 1 M acetic acid, presenting itself as a protein with 18.4 kDa with hemagglutinating activity inhibited by N-acetylglycosamide, maltose and fetuin. Thus, aqueous preparations of stem of G. angustifolia containing lectin showed potential insecticide for the population control of T. castaneum.
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MÁGDA CORREIA DOS SANTOS
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SIMULAÇÃO DE COLUNAS DE DESTILAÇÃO PARA PURIFICAÇÃO DE BIOETANOL COMBUSTÍVEL: modelagem de propriedade, balanço de massa e energia, otimização e avaliação técnico-econômica.
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Orientador : SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
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MEMBROS DA BANCA :
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SIMONI MARGARETI PLENTZ MENEGHETTI
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CARMEM LUCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA
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MARIO ROBERTO MENEGHETTI
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ANTONIO OSIMAR SOUSA DA SILVA
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JOAO INACIO SOLETTI
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ALLAN DE ALMEIDA ALBUQUERQUE
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Data: 10/08/2022
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Considerando a importância econômica e ambiental do bioetanol, este trabalho avaliou sistemas binário e multicomponente. Para o primeiro, modelos matemáticos ajustados aos dados de propriedades da mistura etanol- água foram aplicados ao cálculo do balanço de energia envolvido no processo convencional de purificação do bioetanol. O consumo total de vapor foi obtido para concentração etanólica na corrente de alimentação do vinho de 6, 8 e 10 %v. Os dados calculados foram comparados com simulações realizadas no software Aspen Plus, obtendo desvio relativo absoluto médio inferior a 5%. Além disso, os perfis simulados de temperatura e composição concordaram com dados amostrais de uma unidade industrial. Com tanto, modelos matemáticos e cálculos de balanço energético mostraram-se uma opção mais simples e rápida para estimar o consumo total de vapor envolvido na purificação do bioetanol hidratado combustível, considerando o binário etanol-água. Para o sistema multicomponente, o processo convencional mais duas alternativas de produção foram estudados sob o aspecto energético, econômico, qualitativo e ambiental. Também utilizando o software Aspen Plus com a inserção de um número relevante de componentes do processo industrial, a purificação do bioetanol hidratado combustível foi investigada a partir da otimização das especificações do conjunto de destilação. As configurações convencional e alternativos I e II, foram satisfatoriamente desenvolvidas e todas atingiram os padrões de qualidade da legislação brasileira específica. Do ponto de vista econômico e ambiental, os processos alternativos obtiveram os melhores resultados, com destaque para o alternativo I, que obteve 11%, 6% e 7,5% menos consumo de vapor e custos com operação e emissão de CO2, respectivamente, em comparação com o convencional. Desta forma, ficou demonstrado que o processo tradicional é mais que suficiente para purificação do bioetanol hidratado combustível. Além disso, a baixa exigência de qualidade deste produto contribui para a operação de plantas industriais simplificadas como os processos alternativos propostos. Contudo, a prática industrial de anular a coluna D resulta em vantagens significativas para a produção de biocombustível, podendo ser incentivada e aperfeiçoada para abrangermais tipos de produtos.
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Considering the economic and environmental importance of bioethanol, this work evaluated binary and multicomponent systems. For the first, mathematical models adjusted to the properties data of the ethanol-water mixture were applied to calculate the energy balance involved in the conventional bioethanol purification process. The total steam consumption was obtained for the ethanolic concentration in the wine feed stream of 6, 8 and 10 %v. The calculated data were compared with simulations carried out in the Aspen Plus software, obtaining an average absolute relative deviation of less than 5%. In addition, the simulated temperature and composition profiles agreed with sample data from an industrial unit. Therefore, mathematical models and energy balance calculations proved to be a simpler and faster option to estimate the total steam consumption involved in the purification of hydrated bioethanol fuel, considering the ethanol-water binary. For the multicomponent system, the conventional process plus two production alternatives were studied under the energetic, economic, qualitative and environmental aspects. Also using the Aspen Plus software with the insertion of a relevant number of components from the industrial process, the purification of the fuel hydrated bioethanol was investigated by optimizing the specifications of the distillation set. Configurations, conventional and alternative I and II, were satisfactorily developed and all reached the quality standards of specific Brazilian legislation. From an economic and environmental point of view, the alternative processes obtained the best results, with emphasis on alternative I, which obtained 11%, 6% and 7,5% less steam consumption and operating costs and CO2 emissions, respectively, compared to the conventional. In this way, it was demonstrated that the traditional process is more than sufficient for the purification of hydrated bioethanol fuel. In addition, the low quality requirement of this product contributes to the operation of simplified industrial plants with the proposed alternative processes. However, the industrial practice of nullifying column D results in significant advantages for the production of biofuel, which can be encouraged and improved to cover more types of products.
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ALEXSANDRA NASCIMENTO FERREIRA
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Produção de lipase e protease fúngica em meio de baixo custo: purificação, caracterização e aplicação biotecnológica
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Orientador : HUGO JUAREZ VIEIRA PEREIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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MARCELO FRANCO
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FRANCIS SOARES GOMES
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HUGO JUAREZ VIEIRA PEREIRA
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JOSE MARIA RODRIGUES DA LUZ
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LUCIANO APARECIDO MEIRELES GRILLO
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RUTH RUFINO DO NASCIMENTO
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Data: 26/08/2022
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Enzimas microbianas são preferidas para aplicações industriais e biotecnológicas por possuírem características e capacidade funcional em condições extremas, essenciais para essas aplicações. Essas enzimas são utilizadas na indústria de alimentos, farmacêutica, cosmético, biodiesel, têxtil, detergente etc. Enzimas microbianas podem ser produzidas em bioprocessos líquidos ou sólidos, onde podem ser utilizados resíduos como fonte de nutrientes e indutores, resíduos agroindustriais e óleos residuais, por exemplo. Os resíduos agroindustriais são em especial aproveitados nos bioprocessos sólidos, além de reduzir o custo de produção da enzima colabora com a redução dos impactos ambientais causados pelo descarte inadequado. Visto que, enzimas são onerosas e a redução do seu custo de produção torna-se necessário. Diante disso, nesse trabalho objetivamos produzir enzimas fúngicas, lipases e proteases, em meios de baixo custo, purificá-las e aplicá-las. Para isso, em uma triagem com diferentes cepas de leveduras em bioprocesso líquido, a levedura Moesziomyces aphidis foi selecionada como melhor produtora de lipase em meio contendo apenas óleo de fritura residual e extrato de levedura por 48h. Foram testadas diferentes técnicas de purificação para anteceder a cromatografia, a saber precipitação com sulfato de amônio, etanol, acetona, sistema aquoso trifásico e ultrafiltração. A ultrafiltração foi escolhida e a lipase de M. aphidis foi purificada com apenas duas etapas, ultrafiltração e cromatografia de exclusão molecular (Sephacryl S-100), com 50% de recuperação final. Além disso, o fungo filamento Pycnoporus sanguineus foi selecionado como bom produtor de lipases e proteases em bioprocesso sólido utilizando farelo de trigo. As enzimas foram parcialmente purificadas em fracionamento com sulfato de amônio, separadas em diferentes frações, podem ser aplicadas em cromatografia e isoladas separadamente. O sólido resultante, após ser liofilizado apresentou atividade lipolítica e foi aplicado em reações de resolução cinética de racematos. A atividade proteolítica do extrato enzimático bruto (EEB) foi verificada frente a hidrólise dos substratos azocaseína e caseína. O EEB ainda apresentou atividade de quimotripsina e elastase. O efeito dos diferentes inibidores de protease na atividade enzimática sugere que a protease de P. sanguineus é uma serina protease semelhante à quimotripsina. A protease de P. sanguineus coagulou o leite em pó desnatado e leite líquido integral, sem e com adição de cálcio. A melhor condição para coagulação foi 120 min e 50 °C. A coagulação aumentou com o aumento do tempo, da temperatura, da concentração de cálcio e de enzima. Essa foi a primeira protease coagulante de P. sanguineus e primeira serina protease tipo quimotripsina coagulante de fungo filamentoso, a qual mostrou potencial para ser aplicada na indústria alimentícia na coagulação de leite e fabricação de queijos. O sólido fermentado com atividade lipolítica também tem potencial para ser aplicado na indústria farmacêutica. Aqui também apresentamos a primeira lipase de M. aphidis a ser purificada. Enzimas com alto valor biotecnológico e produzias em meios residuais de baixo custo
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Microbial enzymes are preferred for industrial and biotechnological applications because they have characteristics and functional capacity in extreme conditions, essential for these applications. These enzymes are used in the food, pharmaceutical, cosmetic, biodiesel, textile, detergent, etc. Microbial enzymes can be produced in liquid or solid bioprocesses, where residues can be used as a source of nutrients and inducers, agro-industrial residues and residual oils, for example. Agro-industrial waste is especially used in solid bioprocesses, in addition to reducing the cost of enzyme production, it collaborates with the reduction of environmental impacts caused by improper disposal. Since enzymes are expensive and the reduction of their production cost becomes necessary. Therefore, in this work we aim to produce fungal enzymes, lipases and proteases, in low-cost media, purify them and apply them. For this, in a screening with different strains of yeasts in a liquid bioprocess, the yeast Moesziomyces aphidis was selected as the best producer of lipase in a medium containing only residual frying oil and yeast extract for 48h. Different purification techniques were tested to precede the chromatography, namely precipitation with ammonium sulfate, ethanol, acetone, three-phase aqueous system and ultrafiltration. Ultrafiltration was chosen and the M. aphidis lipase was purified with only two steps, ultrafiltration and molecular exclusion chromatography (Sephacryl S-100), with 50% final recovery. In addition, the filament fungus Pycnoporus sanguineus was selected as a good producer of lipases and proteases in a solid bioprocess using wheat bran. The enzymes were partially purified in ammonium sulfate fractionation, separated into different fractions, which can be applied in chromatography and isolated separately. The resulting solid, after being lyophilized, showed lipolytic activity and was applied in kinetic resolution reactions of racemates. The proteolytic activity of the crude enzymatic extract (BSE) was verified against the hydrolysis of the substrates azocasein and casein. The BSE also showed chymotrypsin and elastase activity. The effect of different protease inhibitors on enzyme activity suggests that the P. sanguineus protease is a chymotrypsin-like serine protease. The protease from P. sanguineus coagulated skimmed milk powder and whole liquid milk, without and with the addition of calcium. The best condition for clotting was 120 min and 50 °C. Coagulation increased with increasing time, temperature, calcium and enzyme concentration. This was the first P. sanguineus coagulant protease and the first filamentous fungus coagulant chymotrypsin-like serine protease, which showed potential to be applied in the food industry in milk coagulation and cheese making. The fermented solid with lipolytic activity also has the potential to be applied in the pharmaceutical industry. Here we also present the first M. aphidis lipase to be purified. Enzymes with high biotechnological value and produced in low-cost residual media
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CLEDSON BARROS DE SOUZA
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Produção, isolamento e caracterização de lacase-simile e caseinase de Amphobotrys ricini obtidas por fermentação em estado sólido.
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Orientador : HUGO JUAREZ VIEIRA PEREIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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HUGO JUAREZ VIEIRA PEREIRA
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FRANCIS SOARES GOMES
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JOSE MARIA RODRIGUES DA LUZ
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LUCIANO APARECIDO MEIRELES GRILLO
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TICIANO GOMES DO NASCIMENTO
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VALTER ALVINO DA SILVA
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Data: 15/09/2022
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A espécie Amphobotrys ricini é um fungo filamentoso ascomiceto que é bastante disseminado em diferentes regiões do Brasil. É um fungo que possui crescimento saprofítico e fitopatogênico, sendo muito importante economicamente pela capacidade destrutiva ao produzir o mofo cinzento nos cultivares de mamoneira. Embora bastante estudado nas relações que possui com seu hospedeiro preferencial e sabendo-se da presença de atividades de lipases, proteases, pectinases, celulases, maltases, superóxido dismultases e esterases, apenas uma enzima endoglucanase foi estudada de forma mais detalhada, sendo isolada e caracterizada. Para conhecer quais atividades o fungo apresenta, o A. ricini foi induzido em placa de petri na produção de enzimas lignolíticas e o inóculo foi aplicado sobre resíduos de cana, trigo, coco e madeira. Apresentou crescimento mais acentuado sobre resíduo de cana, onde produziu de forma relevante enzimas com atividade lacase-símile, enzima que foi parcialmente isolada através de rota composta por extração ácida com quelante, fracionamento salino, diálise e cromatrografia por troca iónica. Uma outra rota se destaca como rota de pré-purificação a partir de uma extração em pH básico e subsequente aplicação em sistema trifásico, apresentando maior recuperação que a primeira rota, tornando-se promissora como rota alternativa de isolamento. O A. ricini também apresentou crescimento relevante sobre resíduo de trigo, apresentando grande atividade caseinolítica e de formação de coágulo de caseína em leite bovino reconstiuído. A extração dessa atividade enzimática foi executada com quelante em meio ácido e em meio básico sem quelantes, onde esta última se destaca como condição mais favorável, apresentando uma rota de pré-purificação promissora que consiste sem submeter a extração a um sistema aquoso bifásico com maiores recuperações que os sistemas trifásicos e o fracionamento salino. Não foram detectadas atividades de outras ligninases. A atividade caseinolítica foi inibida completamente por PMSF, indicando que a enzima responsável é uma serina protease. No extrato com atividade proteolítica foram detectadas baixas taxas de atividade de tripsina, quimotripsina e elastase-2. As enzimas parcialmente purificadas possuem atividade caseinolítica e colagenolítica, atividades que podem ser utilizadas na fabricação de laticínios e na produção de medicamentos cicatrizantes, respectivamente. A lacase-símile parcialmente isolada ainda é uma enzima com potencial de aplicação em vários campos, exceto na descoloração de corantes em estado líquido ou na esterilização de utensílios médicos.
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The species Amphobotrys ricini is a filamentous ascomycetous fungus that is widespread in different regions of Brazil that has saprophytic and phytopathogenic growth, being very important economically due to its destructive capacity when producing gray mold in castor bean cultivars. Although extensively studied in relations with its preferred host and knowing the presence of activities of lipases, proteases, pectinases, cellulases, malic enzymes, superoxide dismultases, cutinases and esterases, only one endoglucanase was studied in more detail, being isolated and characterized . In order to know which activities the fungus presents, it was induced in a petri dish in the production of lignolytic enzymes and the inoculum was applied on residues and by-products of sugar cane, wheat, coconut and wood. It showed a more accentuated growth on sugarcane residue, where it produced relevant enzyme with laccaselike activity, which was partially isolated through a route composed of acid extraction with chelator, saline fractionation, dialysis and ion exchange chromatography. Another route stands out as a pre-purification process from an extraction at basic pH followed by application in a three-phase aqueous system, showing greater recovery than the first route, becoming promising as an alternative isolation route. No other ligninase activity was detected. A. ricini also showed significant growth on wheat residue, showing great caseinolytic activity and casein clot formation in reconstituted bovine milk. The extraction of this activity was performed with metallic chelator in an acid medium and in a basic medium without chelators, where the latter stands out as the most favorable condition, presenting a promising pre-purification route that consists of submitting the extraction to a twophase aqueous system with greater recoveries than three-phase systems and saline fractionation. Caseinolytic activity was completely inhibited by PMSF, indicating that the fungal caseinases are serine proteases. In the caseinolytic extract, low trypsin, chymotrypsin and elastase-2 activities were detected. The partially purified enzymes have caseinolytic and collagenolytic activity, activities that can be used in the manufacture of dairy products and in the production of cicatrizating drugs, respectively. Partially isolated laccase-like is still an enzyme with potential application in several fields, except for the decolorization of liquid dyes or the sterilization of medical utensils.
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