TCC - Biotecnologia

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ILACVN - Centro Interdisciplinar de Ciências da Vida - Bacharelado em Biotecnologia

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Solubilização de fosfato por bactérias em associação com genótipos de milho-pipoca.
(2024) Maxenal, Edouard
A insuficiência de fósforo (P) é um desafio significativo no cultivo de milho-pipoca, pois esse nutriente é essencial para o crescimento das plantas. O esgotamento de P pode prejudicar a produção agrícola. Nesse cenário, microrganismos benéficos que solubilizam P se destacam como uma estratégia biotecnológica promissora. Nesse contexto, objetivou-se investigar a interação entre bactérias solubilizadoras de fosfato com diferentes genótipos (híbridos) de milho-pipoca (Zea mays L. Everta), avaliando os impactos dessa associação nas características fisiológicas e morfológicas das plantas. O estudo foi conduzido na Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF) com as bactérias Azospirillum brasilense (T1) e Leclercia adecarboxylata (T2), inoculadas em genótipos de milho-pipoca, juntamente com o controle (C), ou seja, plantas não inoculadas. O solo utilizado no experimento recebeu aporte nutritivo, via solução de Hoagland, com baixo nível de P. As plantas foram cultivadas até o estágio V4, onde, nessa ocasião, avaliou-se as seguintes características fisiológicas, taxa de assimilação de CO₂ (A), condutância estomática (gs), taxa de transpiração (E), clorofila (Chl), flavonoides (Flav), antocianinas (Anth) e Índice de balanço de nitrogênio (NBI); e morfológicas, isto é, altura da planta (AP), diâmetro de colmo (DC) e massa seca foliar (MSF). A análise de variância revelou diferenças significativas no T1 para Chl, Flav, Anth, NBI e A; no T2 para gs, E, A, Chl, Flav, Anth e NBI; e no C para A, gs, Flav, Anth e NBI. Em relação às características morfológicas, houve diferenças significativas para AP no T1; AP e MSF no T2; e DC no (C). Os resultados mostraram que A. brasilense foi mais eficiente na promoção do crescimento das plantas em comparação com L. adecarboxylata, com aumentos significativos na variáveis Chl (5%), A (63%) e gs (97%). Além disso, A. brasilense promoveu maior AP, DC e MSF, com incrementos de 29%, 35%, e 89%, respectivamente. Esses resultados indicam uma interação positiva entre as bactérias solubilizadoras de fosfato e os genótipos de milho-pipoca, o que contribui para um melhor desenvolvimento das plantas em condições de baixo P disponível. Além de aumentar a disponibilidade de P para as plantas, essas bactérias podem reduzir a necessidade de fertilizantes químicos, promovendo uma agricultura sustentável e eficiente no manejo de recursos não renováveis como o P.
Efectos del estrés termico sobre genotipos de maíz palomero (Zea mays l. Everta). Análisis de su etapa inicial de desarrollo en altas temperaturas.
(2024) Ivan Mateo, Espitia Navarrete
Estudios que abordan el estrés de choque térmico por altas temperaturas son imperativos para entender cómo los cultivos agrícolas, incluyendo la variedad de maíz palomero (Zea mays L. Everta) responden contra el aumento de la temperatura en el ambiente. La compresión de estos efectos es crucial para desarrollar estrategias de manejo y mejoramiento genético más eficaces, velando por la seguridad y productividad de cultivos frente a condiciones climáticas adversas. Frente a esto, este trabajo tuvo como objetivo evaluar los efectos morfológicos y fisiológicos bajo condiciones de temperatura supra-óptima de diez linajes de maíz palomero obtenidos del banco de germoplasma de la UENF durante las etapas iniciales de desarrollo, con el objetivo de indicar genotipos que presenten un desempeño superior para programas de mejoramiento genético. En el laboratorio de tecnología de semillas de la UENF, fueron conducidos los experimentos para la evaluación de los diez linajes, las cuales fueron cultivadas en BODs bajo condiciones controladas de luz (12 horas de luz y 12 horas de oscuridad) durante un periodo de 15 días. Además, las plántulas fueron sometidas a dos condiciones térmicas, siendo 30°C, considerada como temperatura de control (C) y a 45°C, siendo esta la condición de temperatura supra óptima (TS). Se realizaron 4 repeticiones por cada linaje, donde la parcela se constituyó de una planta cultivada por tubo. fueron analizadas las características de pigmentos foliares, siendo el índice relativo de clorofila (SPAD), contenido foliar de antocianinas (Anth) y flavonoides (Flv); así como la evaluación de características morfológicas, siendo el área del sistema radicular y aéreo (AF y AR), así como su peso seco aéreo y radicular (PSA e PSR); mientras que las características de intercambio gaseoso, fueron mensuradas la transpiración (e), la tasa de fotosíntesis (A) y la conductancia estomática (gs); fue medida la eficiencia fotoquímica de cada plántula de maíz palomero (Fv/ Fm). En base a los datos colectados de las características evaluadas fue realizado un análisis de varianza conjunta, individual y de agrupamiento de medias. Además, fue conducido un análisis de componentes principales (ACP). Los análisis de varianza relevaron que las variables de características foliares, AR, A e gs presentaron diferencias significativas em la condición de control (C). En la condición de estrés térmico (TS), las variables SPAD, Fv/Fm, PSA, PSR y gs presentaron una diferencia significativa. En el análisis de conjunta, las variables FA y Anth no presentaron una diferencia significativa para la fuente de variación G, todas las variables a excepción de e presentaron diferencias significativas para la fuente de variación T, las variables AF, PSA, PSR y Anth presentaron diferencias significativas para las fuentes de variación de la interacción G*T. Los índices de SPAD presentaron una reducción del 61,28%, mientras que las concentraciones de Flv e Anth aumentaron en un 84,74% y 164,56%, respecto a Fv/Fm, hubo una reducción del 39,13% mientras que para sus características morfológicas AF y AR presentaron una drástica disminución del 81,47% y 79,56%, mientras que PSA y PSR se redujeron en un 85,71% y 66,67%; el intercambio gaseoso presento una reducción del 65,97% en A y 47,95% en gs, mientras que E mostro un aumento del 7,06%. Adicionalmente, se identificó que los linajes L54, L76 y L688 fueron los linajes con mayor desempeño de acuerdo con las características evaluadas bajo las condiciones C y TS. Estos resultados sugieren que los genotipos con mayor tolerancia poseen un potencial para ser usados en programas de mejoramiento vegetal visando garantizar la sustentabilidad de la productividad en cultivos de maíz palomero, por medio del desarrollo de híbridos.
Avaliação do potencial de bioprecipitação de carbonato de cálcio por bactérias endolíticas da antártica para aplicação na área de cosmética.
(2024) Arcila, Susana Patricia Lotero
O carbonato de cálcio é um composto químico de fórmula CaCO₃, amplamente utilizado em diversas indústrias devido às suas propriedades e versatilidade. O carbonato de cálcio pode ser obtido por extração de depósitos naturais ou também por processos de carbonatação. Outra forma interessante de obter carbonato de cálcio é através da bioprecipitação. Diferentes formas de vida conseguem induzir a formação de minerais, secretando substâncias que atuam como catalisadores ou nucleadores para sua formação. As bactérias endolíticas são microrganismos que possuem a capacidade de viver e proliferar no interior de rochas e minerais, onde podem decompor e extrair nutrientes da matriz mineral. Essas características lhes conferem um grande potencial para precipitar diversos minerais, como o carbonato de cálcio. O uso de amostras e bactérias da Antártica é especialmente importante devido às condições extremas do ambiente, que podem revelar organismos únicos com capacidades biotecnológicas excepcionais. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade das bactérias isoladas de três diferentes amostras de rocha, coletadas em diferentes locais na Antártica: 1) Pedras coletadas em Fumarole Bay (FB), Ilha Deception; 2) Pedras coletadas em Ulmann Point (UP); 3) Pedras coletadas no Refúgio, ambas na Ilha Rei George; para precipitar carbonato de cálcio, bem como avaliar os cristais produzidos, visando sua aplicação na área de cosméticos. Para isso, foram realizados ensaios de triagem qualitativa para selecionar potenciais bactérias indutoras da precipitação de carbonato de cálcio, utilizando meios de cultivo contendo indicadores de pH: 1) Meio padrão B4; 2) Meio ácido B4 tamponado a pH 7; 3) Meio alcalino B4 tamponado a pH 8,2. No total, foram isoladas 48 bactérias, das quais 45 apresentaram formação de cristais. Para determinar a capacidade de bioprecipitação do carbonato de cálcio, foi visualizada a formação de cristais na superfície das colônias com a ajuda do estereomicroscópio. Além disso, para confirmar a presença de carbonato nos cristais formados pelas 45 bactérias, foi realizado um teste com ácido clorídrico (HCl). Este teste consistiu em adicionar algumas gotas de HCl sobre os cristais, o que resultou em efervescência ou borbulhamento devido à liberação de CO₂, confirmando assim a presença de carbonato. As 45 amostras testadas presentaram efervescência nos locais onde estavam localizados os cristais. Adicionalmente, foi realizado um teste para confirmar a presença de cálcio nos cristais formados. Para isso, foi utilizado o microscópio eletrônico de varredura (MEV), acoplado a um detector de espectroscopia de dispersão de energia (EDS). Este teste foi conduzido em 13 das amostras de cristais precipitadas por diferentes bactérias, confirmando a presença de cálcio nas regiões onde os cristais se formaram. Quanto à identificação das bactérias, o sistema MALDI Biotyper Sirius One e o Sistema VITEK® 2 COMPACT foram utilizados para identificar um total de 17 bactérias, confirmando que várias das 45 bactérias isoladas correspondiam à mesma espécie. Esse conjunto de análises e identificação permitiu caracterizar de maneira confiável a capacidade dessas bactérias de bioprecipitar carbonato de cálcio, com resultados promissores para sua possível aplicação na indústria cosmética.
Análise do potencial de biorremediação de fungos do Parque Nacional do Iguaçu frente a solos contaminados com atrazina.
(2024) Soares, Eduardo Augusto
O crescimento populacional tem gerado uma alta demanda por alimentos em escala global, resultando na necessidade de expandir a produção. Para garantir a segurança alimentar, há um aumento na área cultivada, o que, por consequência, leva ao uso intensificado de agrotóxicos. O Brasil, um dos maiores consumidores de agrotóxicos do mundo, enfrenta desafios decorrentes do uso intensivo desses produtos, como o esgotamento do solo, desmatamento e impactos na biodiversidade. Dentre eles está a atrazina, um agrotóxico altamente tóxico para o meio ambiente e com alta capacidade de acumulação no solo. Este cenário leva à necessidade de se desenvolver produtos e processos que diminuam os impactos ambientais. Desta forma, o objetivo do presente trabalho é avaliar o potencial dos fungos do Parque Nacional do Iguaçu no processo de biorremediação, de forma ex situ, de solo contaminado com atrazina, através da variação final do herbicida em relação a concentração inicial, isso em diferentes dias de inoculação dos fungos. O estudo envolveu a coleta e preparo de solo do Parque Nacional do Iguaçu, com a obtenção de cinco amostras de solo de três locais distintos. No laboratório, elas foram homogeneizadas, peneiradas para remover materiais estranhos e combinadas em uma única amostra composta. Os fungos Fusarium sp._GU e Fusarium sp._GW, pertencentes à Coleção de Cultura de Micro-organismos de Importância Biotecnológica e Ambiental (CCMIBA) da UNILA, caracterizados anteriormente e obtidos dos mesmos locais da presente coleta, foram usados no estudo de degradação da atrazina. Sete tratamentos foram realizados, incluindo cultivos com e sem atrazina e controles abióticos, com adição de atrazina nas concentrações de 10 e 100 mg/L. Posteriormente, os resíduos de atrazina no solo foram extraídos com acetona e analisados por HPLC. Além disso, para avaliar o potencial de biorremediação, a biomassa fúngica foi interagida com meio líquido com solo e atrazina, por sete dias. A biomassa foi medida após filtração e secagem do material, para comparação do crescimento entre os tratamentos. Porém, após sete dias de cultivo, não houve indicação de crescimento usando solo como única fonte de carbono, isto, tanto em meio líquido, contendo solo, quanto nas avaliações feitas diretamente no solo contaminado com o agroquímico. Neste segundo caso, ..... A eficiência da biodegradação fúngica parece depender amplamente das condições do ambiente, sendo mais eficaz em meios sólidos, para otimizar o processo, é necessário adicionar nutrientes, pois a atrazina sozinha não sustenta o crescimento fúngico. Estudos in situ são importantes para confirmar a eficiência dos fungos em ambientes reais, possibilitando a recuperação mais rápida de solos contaminados e beneficiando os agricultores e o próprio meio ambiente.
Avaliação da comunidade microbiana presente em digestatos produzidos em digestores anaeróbios a partir de diferentes resíduos suínos.
(2024) Maia, João Victor Pessoa
Diante dos desafios globais relacionados às mudanças climáticas e à escassez de recursos energéticos não renováveis, a exploração de fontes de energia sustentáveis é de fundamental importância na busca por fontes renováveis como o biometano. Este gás renovável é obtido a partir da conversão de resíduos orgânicos, oferecendo uma solução inovadora para atender às crescentes demandas energéticas e, ao mesmo tempo, reduzir o impacto ambiental. O digestato, um subproduto da biodigestão de resíduos orgânicos, é transformado em um biofertilizante inodoro e isento de microrganismo prejudiciais. Isso não apenas enriquece o solo, mas também promove a proliferação de bactérias fixadoras de nitrogênio, beneficiando a agricultura sustentável. Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial biofertilizante de amostras provenientes de dois biorreatores anaeróbios: o BLC (carcaça suína + efluente suíno) e o CSTR (efluente suíno). As análises físico-químicas e microbiológicas, bem como a avaliação da diversidade microbiana, mostraram diferenças entre os digestatos. O BLC apresentou maior diversidade microbiana, com índices de Shannon (7,6) e Simpson (0,9955), sugerindo que a presença de carcaça suína favoreceu o desenvolvimento de uma comunidade mais equilibrada e diversa, essencial para a produção de um biofertilizante. Espécies benéficas, como Bacillus sp. (2,2%), Paenibacillus sp. (1,5%) e Pseudomonas sp. (1,9%), foi encontradas em maiores quantidades no BLC, desempenhando funções importantes na promoção do crescimento vegetal, fixação de nitrogênio e solubilização de fósforo. No CSTR, embora as mesmas espécies estivessem presentes, suas proporções foi menores. A abundância de Methanoculleus no BLC (25,38%) foi maior que no CSTR (1-3%), devido à maior produção de hidrogênio e CO₂ no primeiro, destacando o papel fundamental dessas arqueias na produção de biogás. Além disso, o controle do pH mostrou-se crucial para maximizar a eficiência microbiana e garantir a qualidade do biofertilizante. Os resultados indicam que o digestato do BLC possui maior potencial como biofertilizante, com alta diversidade microbiana e gêneros promotores de crescimento. Entretanto, mais estudos são necessários para compreender a microbiota associada à biodigestatos em processos de digestão anaeróbios utilizando resíduos suínos.
Evaluación del efecto de biofertilizantes de microorganismos eficientes y Vermicompost en el cultivo de maíz (Zea mays L.).
(2024) Toledo Perez, Natalia Rubi
Los fertilizantes químicos se utilizan ampliamente en la agricultura para aumentar la producción de alimentos; sin embargo, su uso excesivo ha generado preocupaciones sobre los efectos negativos en la salud y el medio ambiente. Por ello, se han adoptado estrategias para mitigar estos impactos y fomentar prácticas agrícolas más sostenibles. En este contexto, los biofertilizantes han ganado relevancia, ya que promueven la biodiversidad y reducen la dependencia de insumos químicos. Estos fertilizantes contienen microorganismos vivos que, al ser aplicados en semillas, plantas o suelo, colonizan la rizosfera o el interior de las plantas, facilitando su crecimiento al mejorar la disponibilidad de nutrientes esenciales. Este trabajo tuvo como objetivo evaluar la eficiencia de biofertilizantes basados en microorganismos eficientes (EM) y vermicompost (Vc) en el cultivo de maíz (Zea mays L.). Se prepararon los EM a partir de hojarasca forestal fermentada y se obtuvo vermicompost para su posterior aplicación en el maíz desde la etapa vegetativa VE hasta V5. Se evaluaron los parámetros agronómicos: altura, tamaño de raíz, peso fresco y seco de la parte aérea y la raíz, y la concentración de clorofila, utilizando el test ANOVA – test Scott-Knott al nivel de significación de 0,05 utilizando el software estadístico Sisvar. Los resultados estadísticos indican que el vermicompost y la combinación de EM con vermicompost mejoraron significativamente el crecimiento aéreo, peso fresco aéreo, peso seco raíz y peso seco aéreo, mientras que no se observaron diferencias significativas en el crecimiento y peso fresco de la raíz. Se demostró que el vermicompost fue el tratamiento más efectivo, debido a su capacidad de retener agua y su rica comunidad microbiana. Aunque la combinación de EM y Vc no mostró mayores beneficios, se sugiere que la competencia entre microorganismos podría haber limitado su efectividad, subrayando la importancia de estudiar las interacciones microbianas en el uso de biofertilizantes.
Ação antitumoral de extratos enzimáticos produzidos por fungos filamentosos isolados da Antártica.
(2024) Flores, Grecia Antonella Nina
A L-asparaginase é uma enzima amplamente utilizada no tratamento da Leucemia Linfoblástica Aguda (LLA) e na indústria alimentícia. No contexto terapêutico, sua ação envolve a inibição do crescimento de células tumorais ao reduzir a disponibilidade de asparagina no organismo. Atualmente, as enzimas utilizadas na terapia de LLA são produzidas por Dickeya chrysanthemi e Escherichia coli, porém, apresentam diversos efeitos adversos, que podem estar relacionados às atividades de glutaminase e urease. A bioprospecção em ambientes frios, como o continente Antártico, surge como uma alternativa promissora para a busca de enzimas com propriedades diferenciadas. Este estudo avaliou a produção de L-asparaginase por 39 fungos isolados de solo e madeira da Ilha Rei George, na Antártica, focando na obtenção de L-asparaginase livre de glutaminase e urease por 39 fungos isolados de amostras de solo e madeira da Antártica. Além disso, foram investigados os efeitos dos extratos fúngicos em células endoteliais microvasculares do cérebro humano (HBMEC), fibroblastos pulmonares humanos normais (MRC-5) e células de adenocarcinoma pancreático (MIA PaCa-2). Dos 39 fungos testados, três apresentaram produção apenas de L-asparaginase. Os fungos isolados de amostras de madeira, FM2.1 e FMR1.1, apresentaram os maiores índices enzimáticos. Os resultados do ensaio MTT mostraram que ambos os extratos fúngicos possuem um IC50 menor que o do extrato puro, e essa diferença é mais notável na linhagem celular cancerígena MIA PaCa-2 em comparação às outras linhagens não cancerígenas. Na análise de microscopia de fluorescência das MIA PaCa-2, foram observadas deformações no citoesqueleto e no núcleo das células tratadas com os extratos fúngicos em uma concentração de 50%, além de uma redução na quantidade de células, diferente do controle e da concentração de 20%. Esses resultados sugerem que a L-asparaginase produzida pelos fungos antárticos têm potencial para aplicação no tratamento de câncer pancreático, incentivando futuras pesquisas para aprofundar o conhecimento sobre a composição dos extratos e a caracterização enzimática.
Biologia sintética aplicada à degradação de microplásticos.
(2024) Ovelar Vargas, Lucas Daniel
A crescente poluição causada pelo acúmulo de plásticos, especialmente o PET (polietileno tereftalato), representa um desafio ambiental significativo. Este trabalho aborda a necessidade urgente de soluções biotecnológicas para a degradação de plásticos, utilizando circuitos genéticos projetados para expressar enzimas capazes de degradar esses materiais. O objetivo deste TCC foi desenvolver um circuito genético capaz de expressar a enzima Fast-PETase, conhecida por sua capacidade de degradar o PET, em bactérias Escherichia coli. Durante o desenvolvimento do projeto, foi construído um circuito genético com a Fast-PETase utilizando técnicas de biologia sintética. A validação deste circuito foi realizada através de PCR de colônia, confirmando o sucesso da montagem e a presença do gene da enzima Fast-PETase no plasmídeo de expressão, inserido nas células bacterianas Escherichia coli DH5α. Esta etapa é fundamental para garantir que a bactéria possa produzir a enzima, que posteriormente será testada para sua capacidade de degradar plásticos. O trabalho também destacou a importância da reutilização de partes genéticas previamente disponíveis, otimizando recursos e reduzindo custos. A validação de 13 Protocolos Operacionais Padrão (POPs) ao longo do processo garantiu a reprodutibilidade e a confiabilidade dos experimentos realizados. Embora o foco principal tenha sido a construção do circuito genético, as próximas etapas do projeto envolvem testar a atividade enzimática da Fast-PETase para confirmar sua eficiência na degradação de PET. Este trabalho representa um passo importante no desenvolvimento de soluções biotecnológicas para o problema global dos resíduos plásticos, contribuindo para avanços no campo da biologia sintética.
Existe agrobiodiversidade conservada in situ on farm pelos agricultores de Foz do Iguaçu?
(2024) Gonzalez Guedez, Moises David
A conservação in situ on farm é uma estratégia importante para garantir a segurança alimentar e nutricional e a sustentabilidade dos sistemas agrícolas. Variedades vegetais cultivadas pelos agricultores familiares são fontes de alelos para características de adaptação às condições locais, como resistência a doenças e pragas e adaptação a condições climáticas específicas, abrindo oportunidades para aplicações biotecnológicas. Objetivou-se realizar um diagnóstico da agrobiodiversidade conservada in situ on farm pelos agricultores na região de Foz do Iguaçu. Para tal, aplicou-se questionários pré-estruturados a doze agricultores familiares nas "feirinhas" agrícolas. Os questionários, divididos em três partes, abordaram sobre o perfil socioeconômico, agricultores que cultivam e os que não cultivam agrobiodiversidade local/tradicional. Os dados foram analisados descritivamente. O perfil socioeconômico dos agricultores revelou que a maioria advém do próprio município. Predominam o ensino médio incompleto e superior completo. A maioria reside há mais de dez anos em suas propriedades, que variam em tamanho, sendo mais de 10 hectares a mais comum. Geralmente, de duas a três pessoas responsabilizam-se pelo cultivo da área, cuja mão-de-obra predominante foi a familiar. As atividades agrícolas incluem horticultura, pecuária e cultivos principais. A comercialização ocorre principalmente em mercados locais e direta ao consumidor. Embora nenhum cultive agrobiodiversidade local, muitos estão cientes do conceito. As razões para não as cultivar incluem pressão do mercado e a facilidade para a comercialização. Priorizam-se variedades comerciais pela produtividade e lucro, mas a falta de acesso e conhecimento das variedades locais foram uma barreira. A ausência de cultivo de agrobiodiversidade entre os agricultores entrevistados destaca a urgência de conservação e de valorização da agrobiodiversidade, porém, a disposição de alguns agricultores em considerar variedades locais no futuro sugere potencial para mudanças. Neste contexto, a biotecnologia pode ser benéfica ou prejudicial à agrobiodiversidade, dependendo de sua aplicação. Estratégias como programas de capacitação, políticas de incentivo financeiro e envolvimento dos agricultores na pesquisa podem reverter o cenário de ausência de agrobiodiversidade local, o que contribuirá para a manutenção de espécies e para a segurança alimentar e nutricional das comunidades.
Avaliação do efeito fotoprotetor do extrato hidroalcóolico e metánolico de Aloe vera.
(2024) Perea Lemos, Kiara Crisstell
A pele é o maior órgão do corpo humano, é uma camada que envolve nosso corpo que serve de proteção contra agentes externos, como luz do sol, que é composta por raios UV, e calor. O excesso de exposição a luz do sol pode causar cancer de pele, que corresponde a 25-30% dos tumores malignos diagnosticados no Brasil. As plantas medicinais são usadas desde os primórdios da humanidade, devido à sua característica de sintetizar vários compostos químicos. Ao redor do mundo milhares de espécies são usadas na preparação de remédios que derivam de saberes populares ou tradicionais de cada país Um grupo de plantas que já pode ser considerada rotineira, devido a sua versatilidade são aquelas pertencentes ao gênero Aloe. Aloe vera já demonstrou sua efetividade em reduzir a porcentagem de radical DPPH, apresentando uma boa capacidade antioxidante, com isso mostrou-se um interesse nos estudos para avaliar sua ação frente à radiação UV. O objetivo do estudo foi avaliar a atividade fotoprotetora do extrato hidroalcóolico e metanólico de Aloe vera. Para proceder com a avaliação após coleta e processamento do material vegetal, foi realizado o preparo dos dois extratos. O modelo de teste selecionado são células da linhagem HBMEC e MIA PaCa, que foram cultivadas de acordo com o protocolo já estabelecido. A citotoxicidade do extrato, citotoxicidade da UV e a atividade fotoprotetora dos extratos foi avaliada mediante a viabilidade celular com o teste de MTT. O cálculo e determinação do FPS foi realizado com a leitura das absorbâncias com Espectrofotômetro UV-VIS dos extratos que mostraram efetivamente o efeito fotoprotetor. Com o estudo concluiu-se que ambos os extratos de Aloe vera não possuem um efeito citotóxico frente as células, a UV irradiada a partir dos 13 minutos é capaz de reduzir em até 35% a viabilidade celular. Apenas o extrato hidroalcóolico na diluição de 25% apresentou um efeito fotoprotetor. Quando realizado a leitura da absorbância e os cálculos o extrato apresentou um FPS de 8, além de não apresentar degradação quando feita uma segunda leitura após irradiação de UV. Com os resultados obtidos, concluímos que pesquisas são fundamentais para o desenvolvimento de protetores solares eficientes e seguros a partir de substâncias naturais, promovendo a biodiversidade e o respeito ao conhecimento tradicional das plantas.
Avanços em métodos de clonagem molecular para a engenharia genética e biologia sintética.
(2024) Santos, Julia Beatriz dos
Este Trabalho de Conclusão de Curso apresenta um estudo introdutório sobre a engenharia genética e a biologia sintética, explorando as técnicas revolucionárias e suas aplicações transformadoras na medicina, agricultura e biotecnologia. Com a introdução das enzimas de restrição e a capacidade de manipular o DNA, a engenharia genética propiciou avanços significativos, como a produção de insulina humana recombinante e o desenvolvimento de culturas agrícolas transgênicas com resistência a pragas e tolerância a herbicidas, demonstrando o potencial destas tecnologias para resolver desafios globais em saúde e alimentação. A análise detalha o processo de clonagem molecular, fundamentando-se em técnicas experimentais que permitem a transferência e combinação de genes entre organismos, resultando em microrganismos, plantas e animais geneticamente modificados para fins específicos. Diversos métodos de clonagem são examinados, incluindo o Golden Gate, que permite a montagem eficiente de sequências de DNA, e Biobricks, que padroniza partes biológicas para facilitar a construção de sistemas biológicos complexos. Além disso, discute-se o método TEDA, que utiliza a exonuclease T5 para a montagem simplificada de DNA, e a importância das enzimas de restrição na clonagem precisa de DNA. O método de Gibson é destacado por sua capacidade de unir múltiplos fragmentos de DNA em um processo isotérmico, simplificando a construção de moléculas grandes de DNA. Aborda-se também a clonagem por PCR, um método versátil para a amplificação e clonagem de DNA, e a clonagem TA, que se aproveita da propriedade da Taq polimerase para facilitar a ligação de produtos de PCR a vetores de clonagem. O estudo avança com a técnica Gateway Cloning, enfatizando sua eficiência na transferência de fragmentos de DNA entre vetores, e o método SLICE, que se destaca por sua capacidade de montar DNA sem sítios de restrição. Adicionalmente, o recombineering é apresentado como uma técnica poderosa para a modificação direta do DNA genômico, abrindo caminhos para a edição genômica e o desenvolvimento de novas terapias genéticas. Este TCC sublinha a importância dessas técnicas revolucionárias para o avanço científico e aplicações práticas em várias áreas da biotecnologia, sinalizando o futuro promissor destas tecnologias na engenharia genética e na biologia sintética. Com uma visão compreensiva das metodologias atuais e potenciais futuras aplicações, este trabalho destaca a engenharia genética e a biologia sintética como campos fundamentais para o progresso contínuo na ciência e tecnologia, evidenciando seu papel crítico na solução de problemas complexos de saúde, alimentação e sustentabilidade ambiental.
Potencial bioquímico metanogénico de avena y evaluación de la bioaumentación utilizando un cultivo mixto con enriquecimiento de suelo antártico en la digestión anaeróbica.
(2024) Alderete Ortigoza, Patricia Yolanda
La crisis energética, consecuencia de la actividad humana, ha provocado un gran impacto en el medio ambiente. Esto a su vez, no ha pasado por desapercibido y ha incentivado a los investigadores a desarrollar otras fuentes de energía alternativas para poder contar con una amplia variedad de energías limpias, sostenibles y renovables que puedan reemplazar a los combustibles fósiles y así reducir el impacto al medio ambiente. El biogás es una de las fuentes de energía ecoamigable que puede ser producida a partir de la digestión de residuos, sea este residuo agrícola, residuo de industria láctea o residuos sólidos de desechos municipales y está compuesto principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). El metano es producido biológicamente por microorganismos metanogénicos. La producción de biogás a partir de residuos agrícolas ricos en lignocelulosa es un proceso que sucede de manera lenta pero constante, donde el metano es originado principalmente a partir de la degradación de hemicelulosa y celulosa. Este trabajo tiene como objetivo el estudio del potencial de producción de biogás y metano de la avena, un material lignocelulósico con buen porcentaje de material orgánico biodegradable. Además, con el intuito de mejorar la degradación anaeróbica de material lignocelulósico y aumentar la producción de biogás y metano, fueron analizadas separadamente un ensayo conteniendo la muestra de avena individual (AI) con inóculo y un segundo ensayo conteniendo avena con inóculo y la adición de un cultivo mixto (CM) a base de extracto de suelo enriquecido (ESE), para la evaluación de los efectos de este ESE sobre la digestión anaeróbica de la avena. El ESE es realizado a partir de suelo Antártico con potencial metanogénico. El ensayo de Potencial Bioquímico de Metano (PBM) fue realizado en el Laboratorio de Biogás del Centro Internacional de Energias Renovables - Biogás (CIBiogás). Los resultados indican que la avena es un material con un potencial de biodegradabilidad relativamente buena, presentando valores promedio de producción de biogás de 595 LN /kg SV⁻¹ en el ensayo de AI con inóculo y 561 LN /kg SV⁻¹ en el ensayo de avena con inóculo más CM a base de ESE. Sin embargo, este último presentó mayor contenido de metano, siendo este 4% más que el resultado obtenido en el ensayo de AI con inóculo. Los resultados demuestran que la técnica de bioaumentación puede ser provechosa para el mejoramiento de la digestión anaeróbica de materiales lignocelulósicos, sin embargo, se necesitan todavía muchos estudios para la comprensión del complejo proceso de digestión anaeróbica.
Desarrollo de una metodología empleando quechers y HPLC dad para la evaluación del potencial de biodegradación de la atrazina por hongos filamentosos.
(2024) Barrera Contreras, Angie Rocio
El agua, crucial para la vida, enfrenta una grave contaminación debido a actividades antrópicas, una vez que sustancias tóxicas son desechadas y estas contaminan aguas superficiales y subterráneas, causando pérdida de biodiversidad y enfermedades. La agricultura, una de las principales actividades con su uso extensivo de agrotóxicos como la atrazina, contribuye significativamente a esta contaminación. Aunque efectiva contra malezas, la atrazina residual persiste en el ambiente debido a su uso indiscriminado y a la relativa estabilidad de las propiedades químicas, llevando así a una acumulación y por ende aumentando el riesgo de exposición a largo plazo, afectando la salud de los animales y el mismo ser humano. Por ello, existen diversos estudios que buscan alternativas que sean económicas y reproducibles, como es el caso del uso de bacterias y hongos con la capacidad de biodegradar la atrazina. Este trabajo buscó evaluar hongos aislados del Arroyo Dorado, un efluente de la ciudad de Foz de Iguazú que se ha visto contaminado por desechos agrícolas y lixiviados provenientes de un antiguo vertedero. Los aislados están depositados en la Colección de Cultivos de Microorganismos de Importancia Biotecnológica y Ambiental (CCMIBA) de la Unila. Se desarrollaron metodologías para seleccionar hongos con la capacidad de degradar la atrazina, que incluyeron pruebas de enriquecimiento y crecimiento, purificación de muestras con QuEChERS y análisis por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC-DAD). Tras las pruebas de selección y enriquecimiento seis hongos filamentosos destacaron, entre los cuales el hongo Clonostachys sp. CCMIBA 225 fue el que no obtuvo una diferencia significativa en el test de crecimiento comparado con el crecimiento en fuentes ricas en carbono, convirtiéndolo en un candidato prominente para futuros estudios de degradación. Los resultados indican que el aislamiento selectivo de hongos es una estrategia eficiente para la identificación de microorganismos con alta tolerancia a la atrazina. Además, se demostró que la metodología QuEChERS es efectiva en la recuperación de la atrazina y sus metabolitos deisopropilatrazina y desetilatrazina, lo que la hace prometedora para estudios posteriores de degradación de la ATZ por medio de hongos filamentosos, con posibles implicaciones significativas en aplicaciones biotecnológicas para futuras aplicaciones en la remediación ambiental.
Evaluación de la actividad cicatrizante del látex de Euphorbia ingens en un modelo de cultivo in vitro de células.
(2024) Palma Ramirez, Jonathan David
La cicatrización de las lesiones cutáneas es un proceso complejo que implica una serie de etapas, incluyendo la hemostasia, inflamación, proliferación y remodelación. La activación de las células endoteliales es el primer proceso que ocurre en la angiogénesis, un fenómeno crucial en la cicatrización de heridas, ya que se necesitan nuevos vasos sanguíneos para llevar los recursos necesarios a las áreas lesionadas. Las heridas crónicas representan un importante problema económico y social a nivel mundial, por lo que se buscan activamente nuevos compuestos regenerativos. Las plantas medicinales, como Euphorbia ingens, han sido utilizadas históricamente para tratar heridas, pero su potencial cicatrizante no ha sido completamente estudiado. Este trabajo evaluó la capacidad cicatrizante del látex de E. ingens en un modelo in vitro utilizando líneas celulares HBMEC y MRC-5, realizando experimentos de citotoxicidad, migración celular y análisis morfológicos. Los resultados de este estudio demostraron que el látex no causa toxicidad en ambas líneas celulares y promovió una reducción significativa del área de la cicatrización. En el análisis de fluorescencia, las células tratadas mostraron una estructura en el citoesqueleto más ramificada que en el control; aparentemente estas extensiones son filopodios y lamelipodios, estructuras celulares clave en la migración celular. Estos resultados incentivan a futuras pesquisas para comprender mejor el mecanismo y cuáles compuestos específicos del látex son responsables de esta estimulación de la migración celular.
Evaluación de los efectos de la exposición del medicamento etinilestradiol + levonorgestrel metabolizado por microorganismos tolerantes en caenorhabditis elegans como modelo biológico.
(2022) Aguilera Silva, Alba Teresa
Algunos fármacos, como las hormonas naturales estradiol (E2) y sintéticos, presentes en píldoras anticonceptivas como etinilestradiol (EE2) han sido identificados en distintas matrices ambientales. Está comprobado que este tipo de compuesto pueden acarrear efectos perjudiciales a la fauna acuática, propiciando diversos daños morfológicos, metabólicos y alteraciones del tipo sexual. La principal herramienta de eco toxicología para evaluar los efectos tóxicos de una sustancia química en un ecosistema acuático, es por medio de ensayos de monitoreo biológico utilizando organismos modelos. En este trabajo, se evaluó los efectos causados por la exposición del medicamento anticonceptivo Etinilestradiol + evonorgestrel en una concentración de 10 mg/L utilizando al organismo modelo C. elegans, antes y después de ser metabolizados por hongos tolerantes aislados del antiguo vertedero “Arroio Dourado”. Se analizaron los comportamientos de locomoción, latidos faríngeos, número de huevos en útero y la capacidad de supervivencia y desarrollo de los gusanos. Se llevaron a cabo 3 grupos de exposición: gusanos en etapa larval L1, por la exposición de 1 hora y posterior retirada de los compuestos, gusanos en etapa L1, sin la retirada de los compuestos y en gusanos en etapa larval L4. Los resultados no mostraron diferencias significativas en los grupos analizados, anticonceptivo y anticonceptivo metabolizado por el hongo tolerante (AMHT), en relación al control M9, en los ensayos de supervivencia, latidos faríngeos, capacidad de desarrollo y número de huevos en el útero, en ninguna de los 3 grupos de exposición (exposición en L1 con lavado, L1 sin lavado y exposición en L4). Sin embargo, se observó una disminución en el número de thrashes al evaluar la locomoción de los gusanos tratados con el grupo AMHT, tanto en etapa larval L1 como en L4. La concentración de medicamento utilizada y otros parámetros no permiten concluir que el medicamento por sí solo o post-metabolización sean seguros y confiables para los organismos biológicos expuestos a ellos, en ambientes controlados o en la naturaleza.
Método de avaliação experimental in silico baseado em algoritmos de aprendizado de máquina para a predição de peptídeos anticâncer
(2023) Lorena, Isabella Caroline Sachini; Orientação
O Câncer representa uma das principais causas de morte em todo mundo. As formas de tratamento disponíveis causam graves efeitos colaterais e resistência das células cancerígenas. Neste contexto, os Peptídeos Anti Câncer (ACP) constituem uma alternativa promissora de tratamento, uma vez que possuem efeitos como imuno moduladores e indutores da apoptose. No entanto, a identificação e caracterização de um ACP de forma experimental consiste em uma tarefa onerosa em relação ao custo monetário e tempo. Desse modo, estudos in silico, em especial, por meio de técnicas de aprendizado de máquina, tem motivado o desenvolvimento de métodos automáticos para auxiliar no processo de identificação. Entretanto, apesar de resultados promissores reportados na literatura, o mecanismo pelo qual os peptídeos apresentam atividade anticancerígena é um tema em aberto que ainda não é adequadamente compreendido. Além desse aspecto, os estudos existentes apresentam métodos diversos em termos das estratégias adotadas, tais como: descritores de características; algoritmos de aprendizado de máquina e método de avaliação. Esse cenário dificulta a análise adequada das abordagens existentes e a comparação com novas propostas. Portanto, neste trabalho, com o intuito de definir um baseline para a literatura, foi proposto um método de avaliação experimental para o qual foram analisadas diferentes estratégias de predição de peptídeos. Para alcançar esse objetivo, foi realizada uma extensa análise por meio da combinação de 18 algoritmos de aprendizado de máquina com 13 descritores de características. Como resultado desse estudo experimental, um total de 2240 modelos foram construídos e avaliados utilizando diferentes métricas. Desse modo, pela análise de resultados estatísticos obtidos, observa-se que é preferível a utilização de descritores que apresentam maior desempenho em termos de acurácia e menor dimensionalidade. Além disso, é possível constatar, que considerando as técnicas avaliadas neste estudo, o desempenho dos modelos construídos possui maior influência em relação ao tipo de descritor de característica utilizado como, por exemplo, os modelos Circular/catboost e CTD/gbc.
Bioprospección de hongos del Parque Nacional do Iguaçu (Brasil) con actividad antitumoral.
(2021) Machado, Jessica Rosmary Romero
El presente trabajo estudió la biodiversidad fúngica del PNI seleccionando hongos aislados del suelo del Parque Nacional do Iguaçu con potencial para producción de compuestos antitumorales para aplicaciones en el campo de la oncología. En el estudio, se utilizaron líneas tumorales derivadas de tumores sólidos de páncreas, empleando células MiaPaca 2, en las que fueron realizadas pruebas de proliferación celular con el fin de determinar la disminución de la viabilidad celular, usando el ensayo de proliferación celular MTT (Bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio) en Medio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM). Los hongos conservados en la Colección de Cultura de Microorganismos de Importancia Biotecnológica y Ambiental (CCMIBA) se cultivaron en medio líquido de Malta al 2% y los extractos obtenidos después del cultivo, se agregaron a cultivos celulares. La viabilidad celular se determinó cuantificando la absorbancia a 492 nm y 630 nm en espectrofotómetro expresados en porcentaje de viabilidad celular. Los resultados mostraron extractos fúngicos capaces de inhibir el crecimiento celular, sin embargo, también extractos fúngicos que aumentaron la proliferación celular, mediante el ensayo de MTT se obtuvo el valor de IC50 para los hongos: Fusarium sp. MD, Fusarium sp. BF, Fusarium sp. IT, Cladosporium sp. EB, Trichoderma sp. KQ, y para los hongos taxonómicamente no identificados: IL, CH, PK, CX y CE. Nuevos estudios están siendo realizados por el grupo para la caracterización taxonómica de los mismos siendo de suma importancia para la continuidad de los estudios. Los hongos estudiados, además de tener potencial para tratamiento tumoral pueden ser utilizados en el ámbito clínico para encontrar biomarcadores, blancos terapéuticos en protocolos de laboratorios y métodos de detección precoz mediante la actividad de aumento de la proliferación celular.
Padronização da amplificação isotérmica mediada por Loop (LAMP) para detecção de Babesia Canis
(2023) Spinozzi Bicudo, Lia
Hemoparasitoses caninas, endêmicas no Brasil e emergentes globalmente, são de relevante preocupação na medicina veterinária devido à sua alta morbidade e mortalidade em cães. Transmitidas principalmente por carrapatos, especificamente Rhipicephalus sanguineus, essas doenças são potencialmente zoonóticas e podem manifestar-se em áreas urbanas e rurais. Dentre as principais hemoparasitoses no Brasil, pode-se citar a babesiose canina, causada pelo agente do gênero Babesia. Embora muitos cães manifestem sintomas clínicos evidentes, há casos de portadores assintomáticos. Assim, um obstáculo presente é a ausência de um método de diagnóstico ágil, preciso e econômico que permita o tratamento precoce apropriado para os cães, a fim de minimizar as complicações associadas. Portanto, é essencial criar uma técnica de detecção rápida, específica e de custo acessível para esse patógeno. Uma alternativa promissora é a técnica de Amplificação Isotérmica Mediada por Loop (LAMP), que apresenta uma combinação de eficiência, rapidez e custo mais baixo quando comparada à Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) multiplicando o DNA desejado em uma temperatura estável e gerando diversas réplicas. O objetivo deste estudo foi desenvolver e padronizar a técnica LAMP para detectar o protozoário Babesia canis, causador da babesiose canina. Esta doença, comum em muitas regiões do mundo, é caracterizada principalmente pela destruição dos glóbulos vermelhos do hospedeiro, resultando em sintomas como febre, icterícia, anemia e, em alguns casos, manifestações neurológicas. Para isso, amostras de sangue, tecido e cultura provenientes de cães positivados sorologicamente para babesiose tiveram seu DNA extraído e foram realizados testes de padronização, utilizando dois pares de primers (F3, B3, FIP e BIP), variando os parâmetros temperatura, tempo e concentração do reagente betaína. Testaram-se quatro temperaturas (60 °C, 61 °C, 62 °C e 63 °C), sete períodos de incubação (60, 55, 50, 45, 40, 35 e 30 minutos) e sete diferentes concentrações de betaína (0M, 0.4M, 0.6M, 0.8M, 1.2M, 1.4M e 1.6M), utilizando água como controle negativo. A detecção visual do resultado da técnica foi realizada através do uso de 1uL do corante intercalante SYBR Green I por amostra. Os resultados indicaram que a reação foi padronizada de maneira simplificada, na qual o produto foi amplificado a 62°C, com um tempo de incubação de 60 minutos e 1.2M de betaína. O mesmo protocolo foi utilizado no teste de especificidade dos primers, no qual a técnica LAMP mostrou amplificação específica para Babesia canis, sem ocorrência de amplificação cruzada. Assim, o método LAMP revelou-se ágil e descomplicado, sendo excelente para identificar patógenos, como Babesia canis. Sugere-se estudos subsequentes para analisar a sensibilidade do exame.
Design, assembly, clonagem e preservação de circuitos genéticos paratransgênicos para prevenção da leishmaniose visceral
(2023) Braatz, Giulio Mendes; Rojas, Cristian Antonio
A Leishmaniose visceral canina tem registrado um aumento significativo de casos na região oeste do Paraná nos últimos anos, e os métodos de prevenção atuais mostram-se insuficientes para conter o avanço da doença nessa região e em outras partes do Brasil, devido a desafios de implementação. Diante desse cenário, torna-se imperativo desenvolver e aprimorar novas alternativas que possam desacelerar esse avanço. A paratransgênese surge como uma abordagem promissora ao modificar microrganismos presentes na microbiota do vetor da leishmaniose para que passem a produzir moléculas leishmanicidas. Este estudo foca no potencial da paratransgênese e emprega os princípios da biologia sintética para proporcionar padronização, previsibilidade e modularidade a essa estratégia, ainda pouco explorada em pesquisas sobre o tema. Além disso, destaca-se como a primeira pesquisa da UNILA a adentrar o campo da biologia sintética. O trabalho consiste na construção de quatro circuitos genéticos, seguindo os preceitos da biologia sintética, com o intuito de aplicá-los em estratégias de paratransgênese para o controle efetivo da Leishmaniose Visceral. Este estudo não apenas aborda desafios específicos no contexto da Leishmaniose Visceral, mas também estabelece uma base para futuras pesquisas, proporcionando um arcabouço valioso para a expansão do conhecimento e aprimoramento das estratégias de controle da doença.
Evaluación del Potencial de Biorremediación de Efluentes Industriales por Microorganismos de la Isla Deception, Antártica
(2023) López Colorado, Viviana
La contaminación por efluentes industriales se ha convertido en un problema global importante que requiere atención inmediata ya que compromete el bienestar de los ecosistemas y la salud humana. La industria alimentaria es una de las principales contribuyentes a la contaminación mundial, ya que produce desechos con un alto contenido orgánico en el medio ambiente. El suero, un subproducto de la producción de queso, a menudo se desecha y se le conoce como la sustancia más contaminante debido a sus altos valores de DBO. La industria cervecera también genera residuos, parte de ellos procedente de la fase de cocción del mosto, colectados y usados para la realización de este estudio. Para la degradación de dichos compuestos puede hacerse uso de microorganismos, ya sean nativos de los propios efluentes y/o con otro tipo de origen como los ambientes extremos y con características únicas. En la Isla Deception (Antártica), existen diversidad de microorganismos como los psicrófilos (o criófilos) que se modifican para nutrir, replicar y retener sus actividades metabólicas y prosperan incluso durante los inviernos antárticos. La alta actividad enzimática a bajas temperaturas implica una característica importante para el ahorro energético. Así mismo, poseen potenciales enzimas activas en frío con diversos usos en los sectores comercial y de investigación en biotecnología. Por ello, el objetivo de este trabajo es evaluar el potencial biotecnológico de microorganismos presentes en muestras recolectadas de sedimentos marinos en la Isla Decepción en la Antártica para tolerar y/o degradar material orgánico de efluentes industriales. Se desarrolló la reactivación de microorganismos conservados y se realizaron pruebas enzimáticas. Se implementaron distintas etapas, desde la reactivación de los microorganismos antárticos hasta la evaluación de consorcios en efluentes industriales cerveceros y de suero de leche, ejecutándose diversos experimentos y técnicas para estudiar extremófilos. Fueron seleccionadas dos bacterias y un hongo para constituir un consorcio, este último se evaluará posteriormente para conocer su potencial de tolerancia y/o degradación de material orgánico presente en muestras industriales colectadas. Fueron caracterizadas colonias con alta actividad exoenzimática en las pruebas de ‘caseína’ e ‘hidrólisis de almidón’. En el caso de las proteasas, su producción enzimática indica su utilización en la degradación de compuestos típicamente proteicos, como sangre y leche; por ello fueron evaluados consorcios en efluentes provenientes de la industria quesera y del reaprovechamiento del suero de leche, ambos suministrados por la empresa ‘Sooro Renner’. Por otra parte, las amilasas descomponen (hidrolizan) el almidón contenido en diversas muestras, como en las colectadas de la industria ‘277 Craft Beer’, pues la malta puede contener en torno de 60% de almidón. Fue corroborada la producción de amilasas y proteasas microbianas con potencial aplicación biotecnológica, principalmente en el área ambiental, pues se demuestra la sobrevivencia de microorganismos antárticos a diversos factores, además de la capacidad de degradación de compuestos proteicos y amilolíticos presentes en efluentes.

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