Bioquímica Industrial Apontamentos (2014/2015) PDF

APONTAMENTOS DE BIOQUÍMICA INDUSTRIAL 2014/2015 Henrique Silva Fernandes [email protected]  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial...

APONTAMENTOS DE BIOQUÍMICA INDUSTRIAL 2014/2015 Henrique Silva Fernandes [email protected]  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Introdução A)bioquímica)industrial)engloba)uma)série)de)áreas)como)a)química)bioAorgânica,) a) biotecnologia,) a) biologia) molecular) e) celular,) a) química) bioAinorgânica,) a) nanotecnologia,) a) bioinformática,) a) engenharia) química,) a) bioquímica) fundamental)e)a)biofísica.)) ) A) biotecnologia) evoluiu) dessa) as) técnicas) simples) de) produção) de) pão,) queijo,) vinho)e)cerveja)que)remontam)a)2500)a.C.)até)à)nanotecnologia)dos)dias)de)hoje,) passando)pelo)conhecimento)das)leveduras,)produção)de)álcool)etílico,)indústria) petroquímica)e)antibióticos,)produção)de)compostos)derivados)da)fermentação,) técnicas)de)DNA)recombinante)e)organismos)geneticamente)modificados.) A)biotecnologia)aborda)principalmente)5)áreas:) A) indústria) química) (produção) de) etanol,) metanol,) ácido) cítrico,) acetona) e) butanol)) A) ambiente) (produção) de) biopolímeros) e) recuperação) de) metais) (biorremediação))) A) indústria) alimentar) (produtos) de) fermentação,) aromatizastes,) enzimas,) vitaminas,)polissacarídeos,)etc.)) Aindústria)farmacêutica)(antibióticos,)hormonas,)esteróides,)mediadores)imunes) e)terapia)génica)) AagroAindústria)(pesticidas)e)insecticidas)biológicos)e)plantas)transgénicas)) ) Introdução à Enzimologia Em)1833,)Payen)e)Persoz)descobriram)que)uma)substância)convertia)amido)em) açúcar) (diastase).) Mais) tarde,) em) 1897,) os) irmãos) Buchner) conseguiram) obter) um)extrato)de)levedura)livre)de)células)possuidor)de)capacidade)fermentativa.)A) primeira) enzima) cristalizada) foi) a) urease,) seguida) da) tirocina,) quimiotripsia) e) pepsia.)Foi)aceite)então)que)todas)as)enzimas)eram)proteínas.)Contudo)existem)a) rizomas) que) são) enzimas) contudo) não) são) protegidas) porque) têm) origem) em) ácidos)nucleicos)(descoberta)mais)tardia)por)volta)dos)anos)80).)) Fisher,) em) 1945,) desenvolve) o) modelo) *chaveAfechadura*) para) explicar) a) especificidade)enzimática.) Linus) Pauling) desenvolveu) a) ideia) de) que) as) enzimas) têm) maior) afinidade) para) uma)espécie)de)transição)de)que)a)própria)moléculaAsubstrato.)) ) DefineAse) **enzima**) como) catalisador) biológico) que) aumenta) a) velocidade) das) reação)químicas)que)ocorre)as)células)e)organismos)sem)se)alterar.)As)enzimas) são)ainda)caracterizadas)por)serem)região)e)estéreoAselectivas.)Do)ponto)de)vista) energético) são) bastante) eficientes) atuando) a) valores) de) pH,) temperatura) e) pressão)moderados.)O)mais)preponderante)é)a)sua)capacidade)de)acelerarem)as) reações) químicas) sem) se) consumirem) e) sem) interferirem) com) a) constante) de) equilíbrio.)A)atividade)enzimática)depende)de)uma)série)de)fatores)como:) A)natureza)do)substrato) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 1)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) A)presença)ou)não)de)coAfatores) A)natureza)do)solvente) A)pH)do)meio) A)temperatura) ) A)temperatura)tem)um)papel)muito)importante)na)atividade)enzimática)de)uma) certa) enzima.) Normalmente) a) representa) gráfica) da) atividade) enzimática) em) função) da) temperatura) varia) de) forma) gaussiana,) indicando) um) valor) de) temperatura)para)o)qual)a)atividade)da)enzima)é)máxima.)Adicionalmente)sabeA se) que) o) aumento) da) concentração) do) produto) poderá) tornarAse) inibitório) a) partir)de)certos)valores.)) ) Atualmente)conhecemAse)milhares)de)enzimas)pelo)que)surgiu)a)necessidade)de) as) classificar) de) acordo) com) um) código) de) 4) elementos) (classe,) subclasse,) subA subclasse)e)ordenamento)da)enzima).)Exemplo:)EC)2.7.1.2)para)a)glucocinase.)) ) Podemos)ter)6)classes)principais)de)enzimas:) ) ) A)subclasse)está)relacionada)com)o)tipo)de)ligação)envolvida,)por)exemplo.) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 2)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Engenharia Enzimática e de Proteínas O) processo) de) desenvolvimento) e) optimização) de) um) bioprocesso) catalítico) depende)de)3)contribuições)essencialmente:) Biocatalisador)(triagem)e)seleção)) Bioconversão)(seleção)do)meio)reação)e)projeto)do)reator)) Isolamento)e)purificação)de)produto)(concentração)e)purificação)) Na) maior) parte) das) vezes) o) isolamento) e) purificação) do) produto) é) a) fase) mais) dispendiosa)de)todo)o)processo)e)pode)custar,)inclusive,)a)sua)viabilidade.)Assim,) um) bom) biocatalisador) deverá) ser) seletivo) e) garantir) níveis) de) atividade) e) estabilidade)elevados.) ) ) A) estabilidade) das) enzimas) que) se) usam) nos) bioprocessos) é) extremamente) importante,) pelo) que) a) sua) avaliação) é) relevante) aquando) da) determinação) da) sua)aplicabilidade.)A)natureza)da)desnaturação)é)relevante)no)sentido)em)que)se) pose)jogar)com)a)desativação)e)ativação)da)enzima)em)meios)com)propriedades) diferentes) no) caso) de) enzimas) que) apresentem) desnaturação) reversível.) O) mesmo) não) acontece) caso) este) processo) seja) irreversível.) Normalmente) proteínas) com) um) elevado) peso) molecular) apresentam) um) estado) intermédio) entre)a)fase)desnatura)e)nativa.)) A) desnaturação) pode) ser) induzida) por) alteração) da) temperatura,) pH) ou) com) recurso) a) agentes) desnaturantes) como) o) cloreto) de) guanidina) e) a) ureia.) Na) indústria) prefereAse) baixar) o) pH) porque) promove) a) desnaturação) reversível,) comparativamente) com) o) aumento) do) pH) que) promove) a) formação) de) ligações) tiol)(covalentes))inviabilizando)a)renaturação)da)proteína.)) A)desnaturação)pode)ser)avaliada)com)recurso)a)várias)técnicas)como)a)absorção) no) UV,) emissão) de) fluorescência,) discroísmo) circular,) RMN,) dispersão) de) luz) e) métodos) calorimétricos.) As) mais) usadas) são) sem) dúvida) a) absorção) UV) e) a) fluorescência,) sendo) que) esta) última) é) muito) mais) sensível,) mas) mais) dispendiosa) que) a) absorção) UV.) Assim) é) necessário) jogar) com) a) questão) do) custo/benefício,) tendo) em) linha) de) conta) que) pequenas) alterações) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 3)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) conformacionais)que)apenas)podem)ser)detetadas)por)técnicas)de)fluorescência) podem) ser) suficientes) para) diminuições) significativas) do) rendimento) do) processo.) Quando) ocorre) desnaturação) irreversível) são) vários) os) processos) que) inviabilizam)a)renaturação:) alterações)covalentes) o hidrólise)ou)quebra)de)ligações)peptídicas) o formação)de)ligações)intramoleculares) alteração)não)covalentes) o agregação)proteica) o renaturação)incorreta)para)um)conformação)diferente)da)inicial) ) Um) dos) problemas) da) desnaturação) é) que) se) trata) de) um) fenómeno) entropicamente)favorável.)A)alternativa)pode)passar)pela)substituição)de)alguns) aminoácidos) de) forma) a) que) esse) aumento) da) entropia) seja) mínimo) instabilizando)a)forma)desnaturada)da)proteína.) ) Atualmente) usaAse) menos) de) 1%) das) enzimas) disponíveis) na) Natureza) em) termos) industriais,) contudo) esperaAse) que) isso) venham) a) alterarAse) graças) ao) desenvolvimento) de) técnicas) de) DNA) recombinante,) engenharia) matebólica,) construção) de) bibliotecas) genómicas,) desenvolvimento) de) novos) substratos,) desenvolvimento) de) métodos) para) avaliar) atividades) enzimáticas) (high) throughput) screening),) desenvolvimento) de) técnicas) de) evolução) in#vitro) (gene) shuffling),)etc...)) Recentemente)têmAse)observado)um)desenvolvimento)de)técnicas)de)biocatálise) combinatorial) que) recorre) a) enzimas) para) produzir) compostos) químicos) de) interesse.)Para)além)disso,)procuraAse)conseguir)obter)métodos)para)a)produção) de)anticorpos)catalíticos)e)optimizar)o)uso)de)recursos)renováveis.)) ) Atualmente)já)se)fazem)alterações)nas)proteínas)por)métodos)químicos:) modificação)química)de)aminoácidos) semiAsíntese)peptídica)(já)se)conseguem)produzir)em)laboratório)péptido) com)até)50)aminoácidos)) imobilização)e)reticulação)química) ) As) técnicas) de) biologia) molecular) prendemAse) com) mutagénese) dirigida) e) mutagénese)aleatória.)A)mutagénese)aleatória)é)muita)usada)em)laboratório,)com) resultados)muito)interessantes,)para)a)produção)de)enzimas)optimizadas)para)as) condições)do)estudo.) ) Em) engenharia) de) proteínas) é) muito) comum) purificar) proteínas) para) sua) posterior)cristalização)e)resolução)da)estrutura,)assim)como)para)determinação) das) suas) propriedades.) Estes) dados) são) relevantes) para) realizar) mutagénse) dirigida) e) expressar) a) nossa) proteína) de) interesse,) já) modificada,) num) hospedeiro.)) ) ) ) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 4)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Exemplo(de(mutagénese(dirigida(com(oligonucleótidos) ) Neste) método) usamAse) oligonucleótidos) que) vão) substituir,) por) complementaridade,) os) locais) respetivos) de) um) plasmídeo) recombinante.) As) porções) relativas) às) resistências) e) suscetibilidades) aos) antibióticos) permitemA nos)discriminar)quais)os)plasmídeos)que)sofreram)transformação)dos)demais.) ) Estas) técnicas) podem) ser) aplicadas) para) a) produção) de) vacinas) de) péptidos/polipéptidos,) anticorpos) quiméricos,) enzimas) como) fármacos) e) sistemas)de)libertação)controlada)de)fármacos.)As)vacinas)de)péptidos)podem)ser) usadas,) por) exemplo,) no) tratamento) de) doenças) como) a) malária) uma) vez) que) ajudam) o) sistema) imunitário) na) sua) tarefa) defensiva,) por) potenciarem) o) reconhecimento)e)ação)sobre)o)agente)causal.)) Os) anticorpos) quiméricos) resultam) da) fusão) de) diferentes) porções) proteicas) de) organismos) distintos) para) formar) um) único) anticorpos.) Esta) técnica) tem) a) desvantagem)de)puder)originar)reações)alérgicas)no)hospedeiro.)) ) ) Exemplo(de(algumas(enzimas(modificadas(usadas(industrialmente( ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 5)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) ) As) aplicações) enzimáticas) destas) enzimas) modificadas) podem) ser) classificas) consoante)o)seu)fim:) Enzima)como)produto)final) Enzima)como)adjuvante)de)um)dado)processo) Enzima)para)produção)de)alimentos)e)bebidas) Enzima)em)processos)de)biotransformação) ) Muitas)enzimas)são)produzidas)para)serem)usadas)diretamente)em)alimentação) de) animais,) nos) detergentes) da) roupa,) em) aplicações) analíticas) e) na) indústria) farmacêutica.)Na)indústria)farmacêutica)é)usada)no)tratamento)das)mais)diversas) patologias) como) a) leucemia) (asparaginase) e) glutaminase),) úlceras) na) pele) (colagenases),)antibióticos)(lisozima),)antiviral)(ribonuclease),)etc.) Na) alimentação) animal) é) muito) comum) adicionar) enzimas) que) aumentam) a) absorção)de)nutrientes.)Isto)optimiza)o)uso)das)rações)e)diminuem)a)quantidade) de) dejetos) produzidos) pelos) mesmos.) Estas) enzimas) atuam) sobretudo) ao) nível) dos)betaAglucanos,)quebrando)as)ligações)glicosídicas)e)promovendo)a)absorção) dos)carboidratos)constituintes.)) No) século) XIX) se) usavam) extratos) enzimáticos) para) tratar) algumas) doenças) de) estômago)ou)má)digestão)com)recurso)a)extratos)pancreáticos)de)porco.) ) Detergentes(da(roupa( Os) detergentes) são) compostos) essencialmente) por) agentes) de) branqueamento,) potenciadores) (retém) sujidade) e) impedem) que) a) mesma) se) deposite) na) roupa) novamente),)enzimas,)surfactantes)e)aditivos)(abrilhantadores,)perfumes,)etc.).)A) composição) de) cada) um) dos) detergentes) varia) de) região) para) região) devido) ao) tipo) de) nódoas) mais) comum,) ao) tipo) de) água,) temperatura,) etc.) Isto) são) tudo) fatores)que)são)extremamente)importante)quando)as)indústrias)dos)detergentes) têm)em)conta)a)abertura)das)vendas)a)novos)mercados.))Uma)vez)que)nem)todas) as)culturas)têm)a)mesma)frequência)para)um)mesmo)tipo)de)nódoas,)pelo)que)o) detergente)deverá)adaptarAse)às)mais)comuns.)A)tripsina)foi)a)primeira)enzima)a) ser)usada)no)âmbito)da)produção)de)detergentes.)No)entanto)o)uso)de)enzimas) nos)detergentes)é)alvo)de)muita)investigação)uma)vez)que)o)uso)de)proteases)no) seio)de)todas)as)outras)enzimas)faz)com)estas)também)possam)ser)substrato)para) estas)e)serem)inativadas.)) Adicionalmente,) existem) cuidados) especiais) na) produção) de) detergentes) que) requerem) o) teste) em) máquinas) de) lavar) nos) mais) diversos) tipos) de) nódoas.) VerificaAse) que) a) performance) de) lavagem) em) máquina) é) diferente) da) que) se) observa)em)termos)experimentais.) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 6)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) ) A)subtilisina)é)uma)das)proteases)usada)nos)detergentes.)Algumas)alterações)de) aminoácidos)por)outros)que)sejam)menos)suscetíveis)à)oxidação)faz)com)que)as) enzimas) sejam) mais) resistentes) e) menos) suscetíveis) a) serem) oxidadas) e) inativadas)no)meio)hostil)e)complexo)do)seio)da)lavagem.)) As)amilases)são)outra)classe)de)enzimas)muito)usadas)em)detergentes)e)as)mais) resistentes)à)ação)das)proteases.)) A)lipolase)foi)a)primeira)lipase)a)ser)usada)na)indústria)de)detergentes)e)obtida) por) modificação) proteica.) Um) dos) problemas) inicias) da) lipolase) era) um) aminoácido) que) adquiria) carga) negativa) ao) pH) da) lavagem) e) aplicava) um) certa) repulsão) sobre) os) ácidos) gorodos) que) deveria) degradar.) A) situação) foi) ultrapassada)com)recurso)à)substituição)desse)aminoácido)por)outro)neutro.)) As) celulases) são) outra) classe) de) enzimas) que) permitem) quebrar) as) fibras) do) tecido)expostas)tornando)a)roupa)com)um)aspeto)mais)agradável.)Contudo,)esta) ação)deixa)o)tecido)mais)frágil.)) Os)maiores)problemas)do)uso)de)detergentes)com)enzimas)é)o)facto)de)não)haver) enzimas)com)capacidade)lixiviante)(uma)vez)que)a)lixívia)é)o)melhor)detergente) de) todos).) Adicionalmente) procuramAse) métodos) capazes) de) poupar) energia,) água,)cuidar)do)ambiente)e)evitar)os)processos)alérgicos.)) ) As) enzimas) são) ainda) usadas) em) outras) indústrias) como) aditivos) no) branqueamento)do)papel)e)no)melhoramento)das)indústrias)têxteis.)As)enzimas) são) usadas) também) na) produção) de) lacticínios,) sumos) de) fruta) e) respetivo) processamento,)pão,)cerveja,)óleos)e)gorduras,)carnes)e)peixes.)) ) As) pectinases) e) celulases) ajudam) a) quebrar) as) paredes) celulares) das) células) da) azeitona) aumentando) o) rendimento) de) extração) de) azeite,) por) exemplo.) Além) disso) usamAse) fosfolipases) para) evitar) a) formação) de) gomas) e) lipases) na) interesterificação.)Podemos)ainda)usar)lipases)para)trabalhar)o)conteúdo)lipídico) desses)óleos)e)alterarem)as)respetivas)propriedades)de)fusão.) ) ( ( ( ( Henrique)Fernandes) 2014/2014) 7)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Produção(de(queijo) O)leite)é)composto)sobretudo)por)kAcaseína)e)alfas)e)betas)caseínas)que)são)alvo) da) quimiosina) (quebra) ligações) peptídicas) entre) os) aminoácidos) Phe105) e) Met106))que)induzem)a)coagulação)do)leite)e)formação)do)queijo.)Desta)indústria) sobra) o) soro) de) leito) que) contém) lactose,) proteínas) e) sais) minerais.) A) ação) da) lactase) sobre) o) soro) de) formar) a) produzir) produtor) alimentares) de) valor) acrescentado) como) bebidas,) substitutos) parciais) do) açúcar) e) dos) ovos) na) panificação,)substituição)do)leite)condensado,)gelados,)etc.)) No) fabrico) do) queijo,) para) além) das) endoproteases) aspárticas) (coagulação),) usamAse)lipases)para)modular)o)sabor)e)aroma,)lisozima)para)destruir)bactérias) Gram)positicas,)transglutaminases)e)betaAgalactosidades.)) ) Na) indústria) de) produção) dos) sumos) usamAse) pectinases,) hemicelulases) e) amilases.)As)amilases)são)importantes)na)modulação)da)turbidez)do)sumo.)) ) Indústria(cervejeira( A)cevada)malteada)corresponde)a)grãos)de)cevada)em)germinação)que)contêm)as) enzimas)necessárias)para)a)produção)de)açúcares)fermentáveis)pelas)leveduras) que)dão)origem)a)álcool)e)aos)dióxido)de)carbono)que)confere)o)gás)à)bebida.) Existe)uma)série)de)etapas)para)a)produção)da)cerveja:) 1. Calibragem)dos)grãos)de)cevada) 2. Cmpastagem)(transformar)tudo)numa)espécie)de)pasta)) 3. Aquecimento) 4. Filtração) 5. Arrefecimento) 6. Filtração) 7. Maturação)da)bebida) 8. Embalagem) 9. Pasteurização) ) Aquando)do)processo)de)produção)de)cerveja)poderão)ocorrer)alguns)problemas) como)o)baixo)rendimento)da)reação,)o)facto)da)fermentação,)por)alguma)razão,) ser) lenta;) o) teor) alcoólico) ser) baixo;) as) taxas) de) filtração) serem) reduzidas;) produzidos) off)flavours) indesejados) na) bebida;) ou) cerveja) com) pouca) estabilidade)para)serem)comercializadas.) As) alfaAamilases) são) importantes) no) processo) de) empastagem) porque) originam) um)produto)gelificado)uma)vez)que)cortam)o)amido)em)grandes)fragmentos.)Por) sua) vez,) as) betaAamilases) por) degradarem) o) amido) em) monossacarídeos) e) dissacarídeos) constituintes) faz) com) que) seja) responsável) pela) produção) do) substrato)para)a)fermentação.)As)endopeptidases)são)usadas)pósAfermentação)de) forma) a) removerem) os) péptidos) que) ficam) em) solução) responsáveis) pela) turbidez) da) bebida.) As) cervejas) podem) ser) produzidas) a) partir) de) cevada,) mas) também)tendo)como)base)outros)cereais)como)o)arroz,)milho)e)trigo.)) Outro)problema)é)o)tempo)de)prateleira)que)pode)ser)aumentada)com)recurso)a) aditivos) químicos) ou) pelo) uso) de) algumas) enzimas.) A) glicose) oxidase) é) muitas) vezes) usada) para) remover) o) oxigénio) da) cerveja) e) evitar) que) a) mesma) se) estrague.)) O) acetolactato) produzido) aquando) da) fermentação) dá) origem) a) diacetil) que) deverá) ser) reabsorvido) pela) levedura,) caso) não) dará) aromas) indesejados) à) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 8)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) cerveja,) como) o) sabor) amanteigado.) O) recurso) à) enzima) acetolactato) descarboxilase)podemos)converter)esta)moléculas)responsável)pelo)mau)aroma) em)acetoína.)) As)cervejas)préAbióticas)possuem)frutoAoligossacarídeos)que)estimulam)a)divisão) das)bactérias)da)nossa)flora)intestinal.)) ) Panificação) As)xilanases)são)muito)importantes)no)processo)de)panificação)uma)vez)que)são) responsáveis) pela) degradação) das) paredes) celulares.) As) proteases) são) importantes) na) medida) em) que) dão) origem) a) diferentes) péptidos) responsáveis) pelo) sabor) do) pão.) A) própria) caramelização) e) respetivo) odor) depende) dos) péptidos)formados.)) ) Carnes(e(Peixes( Aquando)do)abate)dos)animais)são)muitas)vezes)injetadas)proteases)que)fazem) com)que)a)carne)se)torne)mais)tenra.)Adicionalmente)este)tratamento)pode)ser) feito) pósAabate) do) animal) com) recurso) a) enzimas) como) papaína,) bromelaína) e) fiacina,)bem)como)algumas)proteinases)bacterianas.) Também) no) processamento) piscícola) é) comum) usar) enzimas) proteolíticas) para) remoção)da)pele)do)atum)e)para)purificação)das)ovas,)por)exemplo.)As)enzimas) usadas) para) tornar) a) carne) mais) tenra) também) podem) ser) usadas) para) a) produção)do)chamado)molho)de)peixe.) O) cross)link) de) proteínas) pode) ser) feito) com) recurso) a) transglutaminases) de) forma)a)produzir)alimentos)híbridos,)por)exemplo.)Podemos)ainda)usar)enzimas) de)forma)a)produzir)compostos)característicos)de)um)determinado)aroma.)) ) Indústria(de(processamento(do(amido) A) glucose) isomerase) é) muito) usada) e) tira) partido) do) uso) do) amido.) No) entanto) não)existem)métodos)químicos)à)escala)mundial)nem)organismos)geneticamente) modificados)para)a)produção)desta)enzima.) O)xarope)High#Fructose#Corn#Syrups)é)produzido)com)base)à)atividade)enzimática) da) glucose) isomerase,) uma) vez) que) permite) produzir) 15) toneladas) de) xarope) com)apenas)1)kg)de)enzima.)O)mesmo)não)se)consegue)com)recurso)a)químicos.) Adicionalmente) os) produtos) secundários) da) reação) catalisada) pela) glucose) isomerase) também) são) doces) pelo) que) não) contaminam) de) forma) prejudicial) o) produto.)Neste)caso)a)fonte)de)glucose)é)o)amido)que)é)uma)matériaAprima)mais) barata) que) a) sacarose) proveniente) da) cana) do) açúcar.) Para) além) de) que) seria) necessária) uma) outra) enzima) para) que) se) pudesse) obter) glucose) a) partir) da) sacarose,)a)isomerase.)) ) Indústria(dos(antibióticos(betaBlactâmicos) O) processo) enzimático) tem) a) vantagem) de) conseguir) produzir) o) 6AAPA) em) apenas)um)passo)reacional,)para)além)de)que)o)método)químico)é)dispendioso)e) pouco)“amigo”)do)ambiente.)O)inconveniente)desta)reação)é)a)produção)de)ácido) fenilacético)(odor)desagradável).) ) Indústria(da(Química(Fina) A) química) fina) baseiaAse) na) produção) de) moléculas) de) valor) acrescentado.) A) acrilamida,) por) exemplo,) é) produzida) a) partir) do) acrilonitrilo) com) recurso) à) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 9)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) enzima) nitrilo) hidrtatase.) A) produção) de) compostos) quirais) é) outro) exemplo.) Muitas) das) vezes) pretendemos) ter) misturas) quase) puras) de) apenas) um) dos) enantiómeros,) uma) vez) que) o) outro) pode) ser) prejudicial) ou) desnecessário.) A) talidomida) é) um) exemplo) de) uma) molécula) para) tratamento) das) náuseas) que) resultava) em) más) formações) fetais) devido) ao) enantiómero) sem) propriedade) medicinal,)uma)vez)que)eram)administradas)misturas)racémicas.)) Outro) exemplo) da) importância) da) seleção) de) enantiómeros) é) o) aspartame) em) que)um)dos)entantiómeros)é)amargo)e)outro)é)doce.)Isto)prendeAse)com)o)facto) do) enantiómero) com) propriedades) doces) deve) ser) produzido) a) partir) de) aminoácidos) da) série) L.) A) enzima) termolisina) permite) resolver) isto) porque) apenas)promove)a)catálise)entre)aminoácidos)dessa)série.)) Também) a) produção) racémica) de) ibuprofeno) foi) resolvida) com) recurso) a) uma) protease)de)Aspergillus#niger)que)permite)obter)apenas)um)enantiómero.)) ) A) produção) de) enzimas) ou) o) uso) de) biocatálise) enzimática) dependem) da) dimensão) do) mercado,) das) margens) de) lucro,) das) possibilidades) de) integração) dos) mesmos) em) processos) préAexistentes,) da) disponibilidade) das) matérias) primas)e)da)aprovação)do)produto)por)parte)do)público.)Existem,)contudo,)alguns) fatores)limitativos)que)impedem)a)incorporação)destes)métodos:) As)reações)de)síntese)são)mais)difíceis)de)implementar)que)as)de)hidrólise) Os)biocatalisadores)são)raros)no)mercado)ou)caros) O)catalisador)é)muito)pouco)estável) O)scale)up)é)difícil) Os)processos)de)certificação)e)regulação)para)fins)comerciais)são)morosos) e)caros) ) Para)além)disso)as)enzimas)são)agentes)sensibilizantes)e)podem)causar)algumas) complicações)para)a)saúde)como)alergias,)asma,)etc.) ) Cosmética) As)enzimas)podem)ser)também)usadas)na)cosmética)como)para)as)colorações)do) cabelo.) O) uso) de) polifenol) oxidases) como) a) lacase) permitem) diminuir) o) pH) e) assim)diminuir)a)agressividade)dos)químicos)que)são)habitualmente)usados.)As) isomerases,) oxidases) e) transferases) usadas) no) waving) permitem) jogar) com) as) pontes) dissulfureto.) Uma) série) de) enzimas) como) as) lactoperoxidades,) lactoferrina,) lisozima,) amiloglucosidades) e) glucose) oxidase) são) usadas) em) dentríficos) e) loções) orais.) As) proteases,) oxidases) e) amilases) são) comummente) usadas)na)limpeza)da)placa)bacteriana.)) ) O) amido) pode) ser) degradado) a) glucose) por) ação) das) amiloglucosidases) e) posteriormente) convertida) a) gluconolactona) pela) glucose) oxidase.) Nesta) última) reação)é)ainda)produzido)peróxido)de)hidrogénio)que)é)usado)para)a)produção) de) OSCN) por) parte) da) peroxidase) salivar.) Este) composto) possuí) uma) atividade) bactericida) bastante) potente) e) portanto) relevante) do) ponto) de) vista) da) higienização)da)cavidade)oral.)) ) As)catalses)e)lacases)podem)ser)usadas)no)branqueamento)da)cortiça)assim)como) na) polimerização) dos) compostos) fenólicos) que) são) responsáveis) pelo) odor) a) rolha.) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 10)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Biossensores Um)biossensor)tipicamente)é)constituído)por)uma)agente)biológico)incorporado) numa) matriz) que) se) encontra) diretamente) ligada) a) uma) transdutor) de) sinal) acoplado) a) um) detetor.) O) detetor,) por) sua) vez,) envia) os) dados) adquiridos) para) um) unidade) de) processamento) da) informação) que) os) resultados) sejam) apresentados) de) forma) numérica) ou) em) representação) gráfica.) Na) matriz) que) contém) o) agente) biológico) normalmente) ocorre) uma) reação) química) de) transformação) de) um) substrato) num) produto,) onde) o) substrato) é) o) analito.) A) aquisição)de)dados)pode)ter)em)conta)uma)série)de)propriedades)como:) calor) eletrões) protões)e)outros)iões) luz)visível) fluorescência) oxigénio)ou)peróxido)de)hidrogénio) O) elemento) biológico) que) constituí) o) biossensor) pode) ser) uma) proteína,) uma) biomolécula,)uma)célula,)um)organismo,)um)organelo)ou)qualquer)outra)porção) biológica.)) Um)biossensor)idealmente)deve)ser)altamente)seletivo)para)o)analito)a)estudar,) deverá) apresentar) uma) relação) de) proporcionalidade) entre) a) concentração) e) o) sinal,)deve)ser)de)uso)rápido)e)ser)muito)sensível)para)determinar)concentrações) muito) baixas) do) analito) em) causa.) Adicionalmente) deverá) contemplar) propriedades) que) confiram) estabilidade) e) capacidade) de) reutilização) do) sensor) de)forma)a)tornáAlo)economicamente)viável.)) Os) transdutores) de) sinais) podem) ser) simples) medidores) de) temperatura,) de) pressão,) de) fluxo;) sensores) de) humidade) ou) densidade) luminosa;) transdutores) electroquímico,)óticos)ou)termométricos.)) As)enzimas)usadas)nos)biossensores)são)muito)variadas)sendo)que)a)maior)parte) são)oxidorredutases)pois)permitem)recorrer)a)reações)de)oxidação)redução)que) geram)um)sinal)que)pode)ser)medido)por)amperometria)e)de)forma)direta)gerar) um) sinal) analítico.) Como) exemplo,) as) oxidorredutases) mais) usadas) são) as) oxidases,)as)desidrogenases)e)as)peroxidases.)) ) ) As) áreas) que) mais) beneficiam) com) o) uso) de) biossensores) são,) sem) dúvida,) a) medicina)na)fase)de)diagnóstico)e)os)métodos)de)controlo)de)processos.)Embora) também) sejam) amplamente) usados) em) investigação,) agricultura) e) estudos) ambientais.)) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 11)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) ) Exemplo)dos)testes)de)medição)de)glucose)e)colesterol:) ) ) Biossensores(ópticos) Os) biossensores) ópticos) normalmente) baseiamAse) numa) reação) colorimétrica) que)pode)depois)ser)depois)quantificada)com)recurso)a)fibras)ópticas.)A)reação) abaixo)permite)quantificar)de)forma)colorimétrica)a)concentração)de)peróxido)de) hidrogénio)que)pode)derivar)de)uma)qualquer)outra)reação)de)um)substrato)com) uma) peroxidase.) Isto) permite,) por) exemplo,) medir) de) forma) indireta) a) concentração)de)glucose)ou)colesterol)no)sangue)de)um)dado)indivíduo.) ) ) O) método) de) utilização) é) simples,) basta) acoplar) uma) peroxidase) a) uma) matriz,) colocar)a)amostra)e)essa)enzima)irá)processar)o)substrato)de)forma)a)produzir,) entre) outros) produtos,) peróxido) de) hidrogénio.) Esse) peróxido) de) hidrogénio) é) depois)usado)na)reação)colorimétrica)e)promove)uma)alteração)da)cor)tão)mais) intensa) quanto) maior) for) a) concentração) de) peróxido) de) hidrogénio) no) meio.) Essa)intensidade)de)cor)é)avaliada)fazendo)incidir)um)feixe)de)luz)na)tira)teste)e) capturando)a)luz)refletida.)) ) Biossensores(eletroquímicos( Os) biossensores) são) construído) recorrendo) a) um) eléctrodo) de) trabalho) que) contém) a) enzima) imobilizada) e) que) se) encontra) ligado) a) um) eléctrodo) sem) enzima.) A) diferença) de) potencial) estabelecida) é) passada) para) o) transdutor) que) compara)o)valor)com)o)eléctrodo)de)referência.)) Existem) sensores) aperométricos) de) oxigénio,) medidores) de) electrões) ou) de) transferência)direta)de)electrões.)) ) Os) medidores) de) álcool) são) um) exemplo) de) um) medido) de) álcool) uma) vez) que) recorrem) à) álcool) oxidase) que) em) 2) minutos) permite) obter) um) sinal) elétrico) tendo)como)intermediário)o)oxigénio.)) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 12)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) A) medição) da) glucose) é) outro) exemplo.) Neste) caso) a) glucose) reage) com) o) oxigénio) na) presença) da) glucose) oxidase) dando) origem) a) uma) corrente) elétrica) que) pode) ser) medida) com) recurso) a) um) circuito) fechado.) A) intensidade) da) corrente)é)proporcional)à)concentração)de)glucose.)) Na) produção) de) queijo) mozzarella) é) usada) a) lactato) oxidase) com) o) mesmo) princípio)de)forma)a)medir)os)níveis)de)lactato)e)as)sua)conversão)a)piruvato)por) forma)a)controlar)o)processo)de)produção.) ) Biossensores(potenciométricos) Dentro) dos) biossensores) potenciométricos) podemos) ter) os) mais) comuns) que) medem) o) catião) hidrogénio) e) outros) específicos) para) amónia) e) iodeto,) por) exemplo.)) No)caso)dos)hidrogeniões)é)muito)comum)usaremAse)para)quantificar)penicilina) lípidos) ou) ureia) por) reação) com) penicilinases,) lipases) ou) ureases,) respetivamente.) Estas) reações) levam) à) produção) de) protões) que) são) quantificados)por)potenciometria.)) Os) medidores) de) amónia) são) usados) sobretudo) para) quantificação) de) aminoácidos)e)adenosina.)No)caso)da)quantificação)de)iodeto)a)reação)acontece) um)pouco)diferente,)sendo)que)existe)uma)certa)quantidade)de)iodeto)que)dá)um) sinal)e)que)por)serem)consumidos)por)ação)da)peroxidase.) ) Biossensores(condutimétricos) Estes)biossensores)baseiamAse)na)simples)medição)da)condutimetria)da)solução) que)é)proporcional)à)concentração)de)iões)na)mesma.)As)reações)nestes)sensores) são) muito) simples) e) recorrem) apenas) a) uma) enzima) capaz) de) dissociar) a) molécula)analito)em)iões.) ) Biossensores(termométricos) Estes) biossensores) são) extremamente) sensíveis) e) permite) quantificação) de) analitos) por) variações) muito) pequenas) da) temperatura) da) solução.) Para) isso) é) usado) um) permutador) de) calor) que) homogeneiza) a) temperatura) da) solução.) A) temperatura) é) posteriormente) determinada) imediatamente) antes) de) entrar) no) reator) enzimático) e) depois) é) medida) à) saída.) A) diferença) de) temperatura) permite,) através) de) cálculos) termodinâmicos) determinar) a) concentração) do) analito.) ) Biossensores(de(imunodeteção) Os) sensores) de) imunodeteção) podem) funcionar) de) várias) maneiras) possíveis.) Uma)delas)recorre)a)um)anticorpo)imobilizado)que)liga)o)antigénio)a)quantificar.) De) seguida) adicionaAse) um) segundo) anticorpo) com) uma) enzima) acoplada) que) converte) um) determinado) substrato) num) produto) mensurável) pelo) transdutor) de)sinal.)Esse)sinal)é)proporcional)à)concentração)do)antigénioAanalito.)) Outra)forma)de)usar)a)imunodeteção)é)recorrendo)a)medidores)amperométrico) onde) os) electrões) são) o) resultado) da) reação) enzimática) da) enzima) acoplada) ao) anticorpo)secundário)usado.)Na)imunodeteção)podem)ainda)ser)usadas)técnicas) ópticas)para)quantificação)da)intensidade)de)luz)de)cada)uma)das)amostras.)Isto) é)usado)em)citometria)de)fluxo)para)discriminar)diferentes)células)marcadas)com) diferente)fluorocromos,)por)exemplo.) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 13)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) ) ) BioBrepórteres) Os) bioArepórteres) são) organismos) geneticamente) modificados) associados) a) placas) de) sílica) e) isso) permite,) por) exemplo,) estudo) poluente) de) um) dado) ambiente)ou)promover)a)sua)degradação.)) Podemos)por)exemplo)colocar)o)gene)da)luciferase)associado)a)um)dado)operão,) de)forma)a)que)seja)produzida)luz)quando)existe)um)determinado)contaminante) que)ativa)o)operão)específico)do)bioArepórter)utilizado.) ) BioBnanotecnologia) Nesta) áreas) as) abordagens) mais) realizadas) em) termos) biológicos) são) o) tratamento)de)cancro)com)recurso)a)esferas)nanoshell)que)por)ação)de)radiação) queimam)um)dado)tumor,)por)exemplo.)A)seletividade)é)conseguida)com)base)em) anticorpos) colocados) à) superfície) das) esferas.) O) mesmo) pode) ser) feito) para) diagnóstico) com) recurso) a) essas) mesmas) esferas) de) forma) a) perceber) onde) poderão)estar)metástases)que)são)demasiado)pequenas)para)serem)observadas) por)métodos)de)comuns)de)imagiologia.)) ) NanoBguindastes) Estas) técnica) permite) usar) oligonucleótidos) específicos) que) permitem) a) identificação) e) quantificação) de) certos) genes) em) amostras) complexas.) Assim) podemos)colocar)uma)amostra)sobre)estes)dispositivos)e)a)hibridização)vai)fazer) com)que)a)massa)sobre)o)guindaste)aumente)e)ele)curve.)A)curvatura)será)tanto) maior)quanto)maior)for)o)tamanho)do)oligonucleótido)e)também)a)quantidade)de) DNA)ou)RNA)que)se)ligue.)Assim)é)possível)media)essa)curvatura)fazendo)incidir) um) laser) e) medindo) o) ângulo) que) a) luz) faz) ao) refletir) na) superífice.) Essa) curvatura) será) tanto) maior) quanto) mais) moléculas) se) ligaram) a) essa) porção) do) chip.)) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 14)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Bioprocessos No)desenvolvimento)de)um)bioprocesso)são)necessárias)algumas)considerações) que)se)prendem)sobretudo)com) Biocatalisador)(triagem)e)seleção)) Bioconversão)(seleção)do)meio)reação)e)desenho)do)reator)) Isolamento) e) purificação) do) produto) final) (concentração) e) respetiva) purificação)) ) As) maiores) vantagens) da) imobilização) do) biocatalisador) são) a) sua) retenção) no) reator,)a)possibilidade)de)usar)concentrações)mais)elevadas)do)biocatalisador,)o) microambiente)no)qual)o)catalisado)atua)pode)ser)controlado)e)é)muito)mais)fácil) separar) o) produto) final) do) biocatalisador) usado.) Ademais) o) uso) de) biocatalisadores)imobilizados)permitem)o)uso)de)amostras)não)puras)da)enzimas) a) usar.) No) entanto) esta) imobilização) acarreta) algumas) limitações) derivadas) da) perda)de)ação)catalítica)devido)à)ação)de)imobilização)por)produção)de)radicais) livres,) por) exemplo;) a) própria) matriz) pode) alterar) as) propriedades) do) catalisador;) a) bioconversão;) e) o) próprio) processo) empírico) pode) não) funcionar) na)prática.)) ) Métodos(de(imobilização(dos(biocatalisadores) Os) catalisadores) podem) ser) imobilizados) com) recurso) a) reticulação) através) de) agentes) funcionais.) Esta) pode) ocorrer) em) suportes) sólidos) com) ligação) do) mesmo)a)um)suporte)orgânico)ou)inorgânico)e)poroso)ou)não)poroso.)A)oclusão) em) matrizes) porosas) ou) gel) é) outra) forma) de) imobilização) assim) como) em) membrana.)Esta)última)técnica)aplicaAse)mais)a)células,)enquanto)que)a)oclusão) recorre) normalmente) a) glutaraldeído) que) estabelece) ligações) entre) grupos) amino)de)proteínas.)As)micelas)invertidas)são)também)comummente)usadas)em) meios) hidrofóbicos) e) resolvem) problemas) de) transferência) de) massa) pois) aumentam)substancialmente)a)área)de)contacto.) ) A)cinética)da)reação)enzimática)é)afetada)por)uma)série)de)fatores)relacionados) com)a)imobilização)da)enzima:) Efeitos) conformacionais) e) estereoquímicos) uma) vez) que) a) imobilização) altera) a) conformação) da) proteína) e) pode) diminuir) ou) inibir) a) sua) atividade) Efeitos)de)partição) Efeitos)de)transferência)de)massa) ) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 15)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) As) matrizes) naturais) e) orgânicas) permitem) uma) maior) afinidade) com) o) catalisador) uma) vez) que) possuem) grupos) funcionais) que) possibilitam) a) imobilização.) Além) do) mais) promovem) um) ambiente) orgânico) não) aberrante) para)com)a)enzima.) A)adsorção)e)a)ligação)iónica)são)interações)mais)fraca)e)débeis,)contudo)evitam) alterações) mais) extensas) da) conformação) das) enzimas) usadas.) Já) a) ligação) covalente)pode)levar)a)alterações)da)enzimas)inutilizandoAa.)) Os)métodos)de)oclusão)em)gel)encontramAse)apresentados)abaixo.) ) ) O)uso)de)micelas)é)uma)boa)forma)de)resolver)os)problemas)de)transferência)de) massa) como) já) vimos,) no) entanto) acarretam) o) problema) adicional) de) que) são) difíceis) de) separar) uma) vez) trataremAse) de) tensioativos) muito) fortes) com) afinidade)para)solventes)polares)e)apolares.)) ) ) ) ) ) ) Em)suma,)os)processos)de)imobilização)encontramAse)sumariados)abaixo.) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 16)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) ) ) ) Biocatálise(em(meios(não(convencionais( O) recursos) a) meios) não) aquosos) para) a) realização) de) processos) de) biocatálise) acontece) quando) os) substratos) e/ou) produtos) não) são) hidrofílicos;) quando) a) água) pode) ser) um) agente) inibitório) ou) tóxico;) de) forma) a) deslocar) o) equilíbrio) químico) no) sentido) dos) produtos) pretendidos;) diminuir) o) número) de) reações) inespecíficas) paralelas;) simplificar) o) processo) de) recuperação) do) produto) e) do) respetivo) catalisador;) aumento) da) estabilidade) térmica;) controlo) da) estereoA especificidade) da) enzima;) diminuição) do) risco) por) contaminação) microbiana) uma) vez) que) a) maioria) dos) microrganismos) necessita) de) um) ambiente) aquoso) para) se) desenvolver;) diminuição) da) formação) de) espuma) e) aumento) da) solubilidade) do) oxigénio) em) reações) dependentes) deste) gás.) Apesar) destas) adaptações)e)vantagens,)o)compromisso)entre)estas)premissas)tem)de)ser)tal)de) forma) a) evitar) alguns) problemas) que) podem) advir) do) uso) destes) solventes) adicionais.) Esses) problemas) prendemAse) com) limitações) à) transferência) de) massa,) toxicidade) do) solvente) para) com) o) catalisador,) formação) de) emulsões,) custos) adicionais) com) segurança) quando) os) solventes) são) perigosos) e) ainda) o) processamento)adicional)dos)efluentes)do)processo.) ) Seleção(do(solvente(orgânico) A)seleção)do)solvente)orgânico)a)usar)segue)alguns)critérios)que)se)prendem)com) as)suas)propriedades)física)químicas,)segurança,)logística)e)custos)de)aquisição)e) de)tratamentos)dos)efluentes.)) Neste) processo) é) fundamental) ter) em) conta) os) efeitos) de) toxicidade) molecular) que) se) prendem) com) danos) ao) biocatalisador) e) a) toxicidade) de) fase) que) está) relacionada) com) a) perda) de) integridade) de) membranas) com) células,) por) exemplo.)) Os)sistemas)podem)ser)classificados)de:) mistura)homogénea)entre)meios)aquosos)e)orgânicos)miscíveis) sistemas)biAfásicos) biocatalisadores)dissolvidos)em)solventes)orgânicos) biocatalisadores)ressuspensos)em)solventes)orgânicos) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 17)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) A)quantidade)de)água)disponível)neste)tipo)de)sistemas)com)solventes)orgânicos) é)importante)na)atividade)e)estabilidades)do)biocatalisador.)) ) ) Estes) esquemas) representam) o) tipo) de) sistemas) com) solventes) orgânicos) que) podemos) ter.) Assim,) da) esquerda) para) a) direita) e) de) cima) para) baixo) temos:) A) enzima)em)fase)aquosa)misturada)com)o)solvente)orgânico)onde)provavelmente) estará) o) substrato;) situação) inversa,) onde) o) substrato) estará) na) fase) orgânica) mistura) na) fase) aquosa) com) a) enzima;) sistema) idêntico) ao) primeiro) com) a) enzima)aprisionada;)situação)idêntica)à)segunda)mas)com)a)enzima)aprisionada;) micelas) invertidas) onde) a) enzima) se) encontra) na) porção) aquosa) dentro) das) micelas)que)se)encontram)no)meio)orgânico;)situação)idêntica)com)micelas)sem) cabeças) polares) que) permitem) maior) acesso) ao) substrato) no) meio) orgânico;) apenas)colocação)de)enzimas)agregadas;)assim)como)no)último)caso.) ) Meios)de)biocatálise)em)meios)não)convencionais:) Solventes)orgânicos) Líquidos)iónicos)(líquidos)muito)viscosos)e)densos)compostos)apenas)por) iões)e)com)eleva)poder)de)solvatação)) Fluídos) supercríticos) (Dióxido) de) carbono) supercrítico) é) usado) para) extrair)cafeína)) SólidoAsólido) SólidoAgás) ) Bioreactores( O)bioreactor)deve)ser)escolhido)tendo)por)base)as)características)dos)métodos)de) bioconversão) e) constrangimentos) reaccionais,) cinéticos) e) do) biocatalisador.) O) modo)de)operação)e)as)características)do)fluxo)são)também)importantes)quando) queremos)escolher)o)reator.) O)método)de)purificação)do)produto)final)depende)se)o)mesmo)é)extracelular)ou) intracelular.)No)caso)de)se)tratar)de)uma)secreção)podemos)ter)apenas)as)etapas) de)concentração)e)purificação.)Contudo)se)o)produto)for)intracelular)teremos)de) desintegrar)as)células)e)fazer)separação)dos)fragmentos)celulares)antes)de)seguir) com)os)procedimentos)realizados)com)os)produtos)de)origem)extracelular.) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 18)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Os) reatores) podem) ser) classificado) em) contínuos) e) descontínuos) e) ainda) com) agitação)mecânica)ou)escoamento)de)tipo)pistão.) ) ) As)imagens)abaixas)representam)diferentes)tipos)de)biorreactores.) ) ) Biotecnologia Microbiana Henrique)Fernandes) 2014/2014) 19)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Os) microrganismos) têm) sido) usados) pelo) Homem) na) produção) de) bens) de) consumo) deste) muito) cedo) na) sua) história,) nomeadamente) para) a) produção) de) vinho,) cerveja,) pão,) vinagre) e) lacticínios) em) geral.) Já) no) século) XIX) Pasteur) foi) responsável)pelos)maiores)avanços)no)conhecimento)e)uso)dos)microrganismos) uma)vez)que)o)uso)que)se)fazia)até)então)era)apenas)empírico.)Esta)época)foi)de) grande)desenvolvimento)nesta)área)uma)vez)que)se)começaram)a)usar)culturas) de) microrganismos) puras) que) permitiu) aumentar) a) segurança) alimentar) dos) produtos) processados.) As) enzimas) eram) os) principais) produtos) microbianos) comercializados) na) época) e) também) a) produção) de) penicilina) durante) a) 2ª) Guerra)Mundial.)) O) desenvolvimento) posterior) de) técnicas) de) DNA) recombinante) e) de) biologia) molecular) permitiram) o) uso) optimizado) dos) microrganismos) nos) processos) industriais.) 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Usualmente) designamAse) fermentações) a) todos) os) processos) industriais) que) usam)microrganismos.) ) Os)microrganismos)com)maior)interesse)industrial)dividemAse)em)dois)grandes) grupos,) os) fungos) e) as) eubactéria.) Nos) fungos) incluímos) a) Saccharomyces# cerevisiae)e)outros)fungos)filamentosos)como)os)Aspergillus).)Já)nas)bactérias,)as) mais)comuns)são)a)E.#coli)e)os)Bacillus.)) ) Desenvolver(processo(microbiano) No) desenvolvimento) de) um) processo) microbiano) é) necessário) estudar) o) microrganismo) a) usar) e) selecionar) a) melhor) estirpe,) assim) como) as) matérias) primas)têm)de)ser)estudas)de)forma)a)preparar)um)meio)onde)o)microrganismo) possa)atuar.)Posto)isto,)fazemAse)testes)laboratoriais)do)processo)para)posterior) scale)up.)Durante)o)processo)as)condições)do)fermentador)têm)de)ser)constante) monitorizadas,)como)a)temperatura,)pH,)arejamento,)calor,)gases,)...) Por)fim)segueAse)uma)etapa)de)recuperação)e)formulação)do)produto.)) ) A)escolha)do)microrganismo)é)feita)com)base)na)informação)de)base)de)dados,)na) sua)atividade)e)de)que)forma)se)coaduna)com)o)processo)ou)produto)pretendido.) Estes) microrganismos) têm) de) ser) normalmente) fáceis) de) manipular) e) de) reprodução)rápida)em)cultura)para)além)de)apresentarem)estabilidade)genética.)) ) Os)microrganismos)podem)ser)armazenados)através)dos)seguintes)processos:) crioconservação)(congelamento)) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 20)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) liofilização)(extração)dos)solventes)) secagem)em)solo)(típica)de)fungos)filamentosos)) refrigeração)(diminuição)da)temperatura)) ) Contudo) raramente) se) usam) os) microrganismos) wild# type,) pois) são) frequentes) algumas)modificações)como:) introdução)de)genes)de)interesse) interrupção)de)genes)do)desnecessário)ou)prejudiciais) optimização)da)velocidade)da)reação)pretendida)) mutagénese,)recombinação)e)engenharia)genética) estabilidade)genética) ) Os)meios)de)cultura)também)têm)de)ser)adaptados)de)forma)a)responderem)às) necessidades)especiais)do)microrganismo)usado,)de)forma)a)facilitar)a)extração) do)produto)e)ainda)facilitar)o)uso)em)grande)escala.)) ) A) eficiência) de) um) processo) biotecnológico) pode) ser) medida) segundo) o) rendimento,) ou) seja,) o) grau) de) conversão) do) substrato) em) produto;) e) a) produtividade)que)se)prende)com)a)velocidade)da)reação.) ) Findo)o)processo)de)definição)da)composição)do)meio,)segueAse)a)etapa)de)préA tratamento) das) matérias) primas) e) esterilização) do) fermentador,) meio) e) ar) fornecidos.) Por) fim) fazAse) o) scaling)up) e) estabelecemAse) as) condições) de) fermentação:) pH) temperatura) velocidade)de)agitação) pressão)de)oxigénio) densidade)celular) cultura)em)bath,)semiAcontínua)ou)contínua) controlo)do)metabolismo)microbiano) ) Vinificação) No)processo)de)vinificação)as)leveduras)presentes)na)uva)são)responsáveis)pelas) fermentações) alcoólica) e) maloláctica,) contudo) pode) ser) necessário) a) adição) de) enzimas) ao) preparado) de) uva) de) forma) a) manter) o) padrão) fermentativo.) A) floculação) dos) vinhos) pode) também) ser) resolvida) com) recurso) a) enzimas) adicionadas.) Esta) floculação) é) responsável) pela) turbidez) indesejada) nos) vinhos) brancos,)por)exemplo.)) A) produção) de) lactato) depende) da) fermentação) maloláctica) e) que) muitas) vezes) acontece)numa)fase)posterior)quando)o)vinho)já)se)encontra)engarrafado.)) ) Indústria(cervejeira) Na) produção) da) cerveja) podem) ser) feitas) alterações) nas) estirpes) das) leveduras) usadas) de) forma) a) que) estas) sejam) mais) capazes) de) produzir) sulfitos) (conservantes),)evitar)a)floculação)que)aumenta)a)turbidez)da)bebida)e)facilitar)a) absorção) de) diacetilo,) responsável) pelo) odor) amanteigado) (desagradável) na) cerveja).) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 21)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) ) Indústria(de(lacticínios) A) produção) de) ácido) láctico) é) a) reação) por) detrás) da) maioria) dos) derivados) do) leite,)por)ação)de)uma)série)de)microrganismos)(L.#bulgaricus,)L.#cremoris,)etc.).)O) uso)de)fungos)no)queijo)também)é)muito)comum)e)confere)algumas)propriedades) conservativas) mas) também) de) odor) e) aroma.) Adicionalmente) podem) ser) adicionados)microrganismos)nos)chamados)derivados)do)leite)probióticos,)como) é)exemplo)o)L.#casei#imunitass.) ) Química(Fina(e(Indústria(Farmacêutica) A)química)fina)compreende)todos)os)processos)de)síntese)e)produção)industrial) de) moléculas/compostos) de) elevado) valor) comercial,) muitas) vezes) ligados) intrinsecamente)com)a)indústria)farmacêutica.)Como)produtos)microbianos)que) podemos)encaixar)nesta)definição)temos) antibióticos) vitaminas) alcalóides) aminoácidos) nucleótidos) enzimas) ácidos)orgânicos) solventes) combustíveis) ) Na) produção) de) antibióticos) temos) o) exemplo) dos) betaAlactâmicos) e) das) tetraciclinas,) mas) também) de) outros) produzidos) por) fungos) ou) bactérias,) exemplo)Penicillim#e#Aspergillus)e)streptomyces)e)bacillus,)respetivamente.) As) vitaminas) também) podem) ser) produzidas) com) recurso) a) microrganismos) devido)à)elevada)complexidade)de)algumas)a)sua)síntese)química)não)é)viável.) ) O)ácido)glutâmico)é)extremamente)relevante)para)dar)o)sabor)a)carne)e)pode)ser) extraído) de) plantas,) inclusive.) A) sua) forma) totalmente) desprotonada) (monoglutamato)) permite) que) o) sabor) seja) mais) intenso) e) isso) acontece) para) valores)de)pH)entre)5)e)7.)) O) uso) de) monoglutamento) de) sódio) na) comida) chinesa) culminou) na) chamada) síndrome)dos)restaurantes)chineses)pois)provocava)náuseas)e)vómitos.)) Algumas) bactérias) apresentam) uma) velocidade) de) conversão) de) alfaA cetoglutarato)em)succionato)muito)lenta)permitindo)a)sua)modificação)de)forma) a)acumularem)o)ácido)glutâmico)que)pode)ser)posteriormente)extraído)e)usado) para)fins)comerciais.)) Os)sais)de)purinas)são)também)muito)usados)na)indústria)alimentar)para)realçar) o)sabor)a)carne)dos)alimentos.)Este)sabor)a)carne)constituí)o)chamado)5º)sabor,)o) umami,) conferido) precisamente) pelo) glutamato) e) promovido) por) algumas) purinas.)) ) O)aspartame)é)amplamente)usado)na)indústria)alimentar)como)adoçante)devido) às)suas)propriedades)doces)e)baixo)valor)calórico.)A)sua)produção)recorre)a)um) processo)enzimático)que)permite)a)produção)apenas)do)isómero)doce)impedindo) a) formação) do) de) sabor) amargo.) No) entanto) o) uso) deste) adoçante) tem) criado) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 22)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) alguma)polémica)devido)ao)metanol)(tóxico))que)se)pode)formar)por)quebra)da) moléculas)de)aspartame.))) ) ) Muitos) alcalóides) são) produzidos) a) partir) do) ácido) lisérgico) com) recurso) a) fungos,)como)por)exemplo:) codeína)(antiAtússico)e)analgésico)moderado)) nicotina) cocaína) morfina) cafeína) mescalina)(alucinogénio)) ) ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( Henrique)Fernandes) 2014/2014) 23)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Produção(de(combustível) O) etanol) é) exemplo) de) um) dos) combustíveis) que) é) produzido) com) recurso) a) microrganismos.)O)recurso)a)enzimas)permite)melhorar)o)processo)fermentativo,) a)liquefação,)sacarificação)e)redução)de)viscosidade)dos)produtos.) O)método)para)produzir)biodiesel)a)partir)de)óleo)vegetal)usado:) ) ) Proteínas(heterólogas( Os) microrganismos) são) também) muito) usados) na) produção) de) proteínas) heterólogas)como)a)insulina)para)as)injeções)de)insulinoAdependentes,)produção) de)algumas)vacinas,)etc.)) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 24)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Biotecnologia Ambiental Os)oceanos)são)uma)interessante)abordagem)para)a)biotecnologia)uma)vez)que) contemplam)mais)de)300)mil)espécies)e)corresponde)a)cerca)de)80%)das)formas) de) vida) existentes.) Estas) espécies) compõe) um) boa) fonte) de) enzimas,) produtos) com)fins)terapêuticos)e)outras)moléculas)de)interesse.)No)entanto)apenas)5%)dos) produtos)microbianos)são)de)origem)marinha.) ) Em) termos) farmacêuticos) foram) isolados) mais) de) 10) mil) compostos) e) cerca) de) 300)processos)de)patentes)de)moléculas)produzidas)ou)extraídas)de)organismos) marinhos.) A) maior) arte) são) invertebrados) e) as) moléculas) são) extremamente) complexas)para)serem)alvo)de)síntese)química.) ) ) No)entanto)o)problema)prendeAse)com)as)quantidades)insuficientes)para)ensaios) clínicos)e)comercialização,)daí)que)se)tente)mimetizar)os)compostos)por)síntese) química)ou)por)produção)in#vitro/clonagem)em)outros)hospedeiros.)) A)pseudotorossina)é)usada)em)cremes)e)outros)produtos)cosméticos.) ) No) âmbito) da) biologia) molecular) é) comum) usar) algumas) proteínas) de) certos) organismos) para) ajudar) em) técnicas) de) deteção) como) é) exemplo) o) GFP) (luminescente))ou)a)Taq)DNA)polimerase)nas)técnicas)de)manipulação)de)DNA.) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 25)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) O) mercado) de) produção) de) polímeros) a) partir) de) moléculas) produzidas) por) organismos) vivos) está) em) expansão) e) conta) já) com) vários) materiais) de) uso) corrente:) Ágar)nos)meios)de)cultura)(polissacarídeo)) Alginatos)e)carragéneos)extraídos)de)algas)vermelhas)(polissacarídeo)) Emulsificantes) PHAs)(polihidroxialcanoatos))que)são)bioplásticos) Bioadesivos) Melaninas) que) protegem) contra) raios) UV) e) são) usados) em) protetores) solares)e)tintas.) ) A) produção) de) enzimas) para) transgénicos) visa) sobretudo) conferir) algumas) propriedades) aos) microrganismos) que) nos) permitam) um) mais) fácil) armazenamento) e) utilização) e) situações) agressivas) como) o) uso) de) proteínas) anticongelantes)ou)o)conferir)de)propriedades)hipertermófilas.)) ) As) microalgas) têm) sido) usadas) para) biorremediação) ambiental,) produção) de) biocombustíveis,) polissacarídeos,) vitaminas,) aminoácidos,) ácidos) gordos) insaturados)e)pigmentos)como)clorofilas)e)carotenóides.) ) ) A)poluição)dos)recursos)hídricos)acontece)sobretudo)por)uso)incorreto)de)alguns) poluentes,) lançamento) acidental) nos) rios) ou) destino) final) dos) efluentes) não) adequado.)Isto)pode)levar)não)só)à)poluição)dos)solos,)mas)também)das)águas)e) ambientes)marinhos.)) ) Biorremediação) Os) processos) de) biorremediação) têm) a) vantagem) de) apresentar) custos) competitivos) com) outras) técnicas;) aplicável) a) uma) vasta) gama) de) poluentes;) passível) de) ser) confinado) a) atuar) num) determinado) local) com) produção) de) compostos) voláteis) e) trataAse) de) uma) tecnologia) limpa.) Contudo) apresenta) algumas) desvantagens) uma) vez) que) a) eliminação) do) agente) poluente) possa) ser) insuficiente,) alguns) contaminantes) podem) não) ser,) de) todo,) biodegradáveis) (exemplo) dos) metais),) os) processos) in#situ) são) normalmente) lentos) e) os) ex#situ) podem) envolver) grandes) áreas) para) operarem) e) isso) poderá) acarretar) a) produção)de)grandes)volumes)de)compostos)voláteis)que)podem)ser)tóxicos.) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 26)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Principais(poluentes) Solventes) halogenados) (tetracloroetileno,) tricloroetileno,) 1,1,1A tricoloetano,)...)) Hidrocarbonetos) aromáticos) monocíclicos) (BTEX) (solúveis) em) água):) benzeno,)tolueno,)etilbenzeno)e)xilenos)) Hidrocarbonetos)aromáticos)policíclicos)(PAH:)naftaleno)e)benzopireno)) Bifenis)policlorados)(PCBs),)fenóis,)clorofenóis,)nitroaromáticos,)cetonas,) etc.) Compostos)inorgânicos)como)nitritos)e)nitratos.) Metais)(muito)difíceis)de)remover)) ) Organismos(usados(na(biorremediação) No) processo) de) remediação) ambiental) podem) ser) usados) componentes) biológicos) da) litosfera) de) diferentes) classes) consoante) o) seu) tamanho:) micro) (sobretudo)bactérias),)meso)e)macro.)Em)solos)arejados)é)viável)o)uso)de)fungos) e/ou)bactérias.)Caso)o)solos)sejam)pouco)arejados)podem)ser)usadas)bactérias)do) género)Pseudomonas).)A)remediação)pode)ainda)recorrer)a)plantas)e)nesse)caso)é) comum)designarAse)de)fitorremediação.) ) Vias(metabólicas(de(remediação) Os) compostos) inorgânicos) podem) ser) degradados) com) recurso) aos) ciclos) de) metabolização)de)azoto)e)enxofre)de)alguns)organismos.)) ) ) Os)compostos)orgânicos)como)nAalcanos)ou)PAHs)(Hidrocarbonetos)aromáticos) policíclicos))podem)ser)degradados)pela)via)do)benzeno)por)exemplo.) ) ) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 27)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) A)biorremediação)é)contudo)influenciada)pela)temperatura,)pH,)concentração)de) oxigénio)disponível,)aceitados)de)eletrões)alternativos)ao)oxigénio)(em)algumas) situações),) teor) de) água) disponível) (aplicável) no) caso) dos) solos),) nutrientes) (principalmente)as)fontes)de)C,)N)e)P),)concentração)do)sobstrato)(normalmente) o) poluente)) e) a) quantidade) de) agentes) tóxicos) para) o) organismo) usado) na) biorremediação.) ) Biorremediação(de(solos) Quando) se) tem) um) solo) contaminado) a) despoluir) é) necessário) fazer) um) prévio) levantamento) das) condições) e) realizar) ensaios) preliminares) no) local) ou) em) laboratório) de) forma) a) avaliar) carências) do) sistema) a) implementar) e) estimar) o) prazo) para) que) o) tratamento) finde.) Posto) isto,) a) aplicação) da) tecnologia) de) biorremediação) pode) ser) feita) in# situ) e) neste) caso) falamos) de) biorremediação) intrínseca) ou) forçada) de) aquíferos) e) ainda) bioarejamento) de) solos) (bioventing).) As) tecnologias) ex# situ) englobam) a) biorremediação) dos) solos) (landfarming)) e) compostagem)dos)solos.) ) Biorremediação(de(ambientes(aquáticos) A)qualidade)da)água)dos)rios)pode)ser)catalogada)desde)a)Classe)1)até)à)4,)sendo) que) a) 1) corresponde) a) Boa) qualidade,) seguindoAse) qualidade) aceitável) e) medíocre)e)por)fim)qualidade)muito)baixa.)Abaixo)está)apresentada)uma)tabela) dos) principais) organismos) responsáveis) por) contaminação) da) água) de) rios) e) relacionados)e)respetivas)complicações)para)a)saúde)pública.) ) ) Alguns)dos)poluentes)mais)comummente)encontradas)nas)águas:) Ácidos)e)alcalis) Aniões)(sulfuretos,)sulfatos)e)cianetos)) Detergentes) Esgotos)domésticos)ou)agropecuários) Efluentes)de)indústrias)agroAalimentares) Gases)(cloro)e)amoníaco)) Calor)(aquecimento)das)águas)) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 28)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Metais)(Cd,)Zn,)Pb,)Cr)) Fosfatos)e)Nitratos) Óleos)e)gorduras) Resíduos)orgânicas)tóxicos)(formaldeído)e)fenol)) Agentes)patogénicos) Pesticidas) Policlorobifenilos) Radionuclídeos) ) O) tratamento) das) águas) numa) ETAR,) por) exemplo,) pressupõe) um) tratamento) preliminar)seguido)de)decantação)que)pode)ser)seguida)de)uma)digestão)aeróbia) em) lamas) ou) então) então) seguir) para) tanques) de) lamas) ativas) ou) percoladores) (leito)bacteriano).)Caso)siga)esta)última)via)é)feita)uma)segunda)decantação.)Este) processos)podem)ser)repetidos)de)forma)a)aumentar)o)nível)de)limpeza)da)água.) ) Os)aditivos)biológicos)são)químicos)altamente)poluentes)uma)vez)que)se)estima) que) apenas) 180) litros) de) soluções) contendo) esses) aditivos) sejam) capazes) de) contaminar)80)mil)litros)de)calda.)) ) Biorremediação(de(ambientes(aéreos(confinados) O) método) clássico) para) despoluir) ambientes) poluídos) com) compostos) tóxicos) é) usar) água,) ou) seja,) borrifar) o) espaço) com) água.) Pode) seguirAse) depois) uma) captação) da) água) usada) para) tratamento) prévio) com) microrganismos,) por) exemplo.)O)quadro)abaixo)mostra)alguns)poluentes)e)respetivos)microrganismos) usados)na)sua)degradação.) ) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 29)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Os)efluentes)gasosos)podem)ser)tratados,)sobretudo)por)três)tipos)diferentes)de) sistemas:) biossorvedor:) Neste) caso) os) agentes) microbianos) estão) dispersos) numa) fase) aquosa) móvel) com) sais) dissolvidos) em) água) e) a) coluna) é) cheia) por) aspersão;) biopercolador:) Idêntico) ao) anterior) mas) com) os) microrganismos) imobilizados) em) matrizes) porosas) e) em) colunas) de) enchimento.) Esta) técnica) permite) aumentar) a) área) de) contacto) comparativamente) com) a) anterior;) biofiltro:) Pressupõe) os) agentes) microbianos) imobilizados) e) as) fases) aquosas) estacionárias) com) os) sais) no) enchimento.) A) coluna) é) de) enchimento)neste)caso.)) ) ) ) ) ) Biofiltros( Os) biofiltros) têm) a) vantagem) de) serem) fáceis) de) construir) e) usar,) versáteis) na) medida)em)que)permitem)o)uso)de)misturas)variadas)de)solventes,)económicos,) muito)eficientes)para)compostos)polares)e)não)pressupõe)efluentes)líquidos)que) teriam)de)ser)tratados)à)posterior.)No)entanto,)o)arranque)deste)sistemas)pode) ser) lento,) é) difícil) controlar) himidade,) pH) e) biomassa,) não) se) pode) carregar) o) biofiltro)com)grandes)quantidades)de)ar)contaminado,)pode)libertar)partículas,)a) evacuação)do)calor)é)também)ela)comprometida)e)ainda)ocupam)muito)espaço.) A) escolha) do) material) filtrante) pressupõe) a) fixação) e) crescimento) do) microrganismo)a)usar)e)respetivas)características)que)o)permitam)manterAse)no) filtro.) Adicionalmente) o) material) usado) tem) de) ser) poroso) e) de) elevada) capacidade)de)ventilação)para)além)de)ter)de)fornecer)os)nutrientes)necessários) aos)microrganismos.) Os)biofiltros)devem)operar)em)condições)de)humidade,)temperatura,)oxigénio)e) pH)controlados.)) O)arranque)é)demorada)uma)vez)que)há)uma)primeira)etapa)de)aclimatação)da) biomassa)e)monitorização)das)concentrações,)T,)pH)e)caudais.)) ) ( ( ( ( ( Henrique)Fernandes) 2014/2014) 30)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Microrganismos(no(ar) A) prevenção) da) formação) de) bioaerossóis) é) a) melhor) forma) de) evitar) complicações) para) a) saúde) causadas) por) microrganismos.) A) presença) desses) microrganismos) e) respetivos) níveis) e) espécies) são) importantes) parâmetros) na) apreciação) da) qualidade) do) ar) interior.) Algumas) formas) de) perceber) quais) os) microrganismos) presentes) numa) determinada) atmosfera) prendemAse) com) técnicas) de) sedimentação,) impacto,) filtração) e) sucção.) Abaixo) fica) uma) tabela) com)as)espécies)de)microrganismos)e)respetiva)abundância)numa)amostra)de)ar.) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 31)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Biotecnologia Microbiana A) primeira) vacina) da) história) foi) contra) a) varíola.) A) terapia) génica) recorre) a) vetores) virais) de) DNA) como) retrovírus,) adenovírus,) vírus) adenoAassociados) e) vírus)herpes)simplex)do)tipo)1.)Contudo)a)entrega)do)DNA)pode)ser)feita)através) de) moléculas) de) DNA) livres,) lipossomas) ou) conjugados) moleculares.) #Têm) sido) usadas) também) técnicas) de) biolística) onde) os) genes) são) introduzidos) em) nanopartículas) que) são) depois) bombardeadas) para) o) local) alvo.) ) Também) os) protolipossomas) de) transferrina) têm) sido) usados) para) libertação) de) conteúdo) farmacológico)de)interesse)em)certos)locais.)) Atualmente)temos)também)as)novas)vacinas)de)DNA,)de)partículas)sumelhantes) a)vírus)(VLPs))e)ainda)bacterianas.)As)vacinas)bacteriais)podem)conter)bactérias) vivas) ou) inativadas) e) ainda) algumas) acelulares) com) adjuvantes,) epítopos,) antigénios)e)outras)derivadas)de)gliconconjugação.)) ) As)vacinas)deverão)respeitar)algumas)propriedades:) seguras)para)as)pessoas) fácil)administração) indução)abrangente)da)resposta)imune) efeito)de)longa)duração)de)preferência)com)apenas)uma)dose) simples)de)produzir) baixo)custo) controlo)e)avaliação)da)qualidade)simples)mas)ao)mesmo)tempo)rigoroso) e)seguro) estabilidade)térmica) ) Os) sistemas) de) libertação) controlada) de) fármacos) permite) ultrapassar) algumas) barreiras) que) se) prendem) os) tempos) de) semiAvida) muito) curtos) do) fármaco,) dificuldade) a) atravessar) mucosas,) biodegradação) por) enzimas) endógenas) (principalmente)digestivas))e)o)seu)poder)antigénio)que)pode)levar)à)sua)rápida) eliminação) pelo) sistema) imune.) Neste) campo) têm) sido) feitas) associações) entre) fármacos)acoplados)a)sistemas)de)transporte.) O) sistema) clássico) de) libertação) de) fármacos) é) rápido) e) indiscriminado,) sendo) que)80)a)100%)do)fármaco)é)libertado)em)menos)de)1)hora.)Já)os)métodos)não) convencionais)permite)controlar)a)velocidade)e)direcionamento)do)fármaco)para) um)tecido)de)forma)a)que)o)mesmo)exerça)a)sua)atividade)na)máxima)força)num) local)específico.)) Dentro)dos)métodos)não)convencionais)podemos)ter)a)libertação)controlada)ou) sustentada) em) que) a) libertação) é) prolongada) no) tempo) de) forma) a) que) se) mantenha)disponível)durante)mais)tempo;)e)a)libertação)controlada)(SLC))onde)a) libertação)também)é)prolongada)mas)de)forma)controlada,)é)possível)prever)os) comportamento) e) os) dados) são) facilmente) previsíveis.) As) vantagens) destes) métodos) prendemAse) com) o) facto) de) serem) mantidos) níveis) praticamente) constantes) no) organismo) e) o) direcionamento) é) feito) para) o) órgão) específico) (linha) a) tracejado) azul) na) figura) abaixo)) para) além) de) diminuir) os) efeitos) secundários.)) ) ) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 32)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) ) ) A)libertação)controlada)de)fármacos)pode)ser)conseguida)com)recurso)a:) Métodos) físicos:) Sistemas) macroscópicos) preparados) a) partir) de) metais,) polímeros)e)poliésteres;) Métodos) químicos:) Modificações) químicas) de) forma) a) produzir) análogos) (fármaco)com)uma)determinada)modificação))ou)próAfármacos)(adição)de) uma) porção) à) moléculas) que) quando) removida) em) certas) condições) liberta)o)fármaco)ativo;) Métodos) Bioquímicos) e) Biotecnológicos:) Recurso) a) macromoléculas) naturais,)células)ou)sistemas)coloidais)lipídicos)e)poliméricos.) ) Existem) outras) formas,) já) comercializadas,) de) sistemas) físico) como) sistemas) transdérmicos,) implantes) oculares) e) subcutâneos.) Para) além) disso) têm) vindo) a) ser)usadas)formulações)lipossomais)para)a)entrega)dos)fármacos)nos)tecidos.)) ) Biomateriais) Os) biomateriais) têm) uma) vasta) área) de) aplicações) sobretudo) na) área) da) saúde.) Vejamos:) Pele:)Suturas,)compressas)e)pele)artificial;) Ossos;) Próteses,) parafusos,) cimento) ósseo,) placas) de) osteossíntese) e) hidroxiapatite)para)a)regeneração)de)tecido)ósseo;) Olhos:)Lentes)de)contacto)e)intraoculares)(hidrogéis)e)polimetacrilato)de) metilo);) Ouvidos:)Implantes)da)cóclea;) Músculos:)Suturas,)estimuladores)da)função)muscular;) Cardiovascular:) Pacemakers,) válvulas) artificias,) cateteres,) corações) artificias)e)vasos)sanguíneos;) Urinário:)Cateteres)e)aparelhos)de)diálise;) Nervoso:)Drenos)hidrocefálicos)e)estimuladores)da)função)nervosa;) Endócrino:)Microcápsulas)de)células)pancreáticas.) ) Os)biomateriais)mais)usados)na)área)da)medicina)são)os)metais,)os)polímeros,)as) cerâmicas)e)os)compósitos,)sendo)a)biocompatibilidade)o)fator)crucial)para)o)uso) destes)materiais.) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 33)  Mestrado)em)Bioquímica) Apontamentos)de)Bioquímica)Industrial) Dentro)dos)metais)são)usados)aços)inoxidáveis)(ligas)de)Cr,)Ni)e)Fe)com)ou)sem) Mo);) ligas) de) Co,) Cr) e) Mo;) Titânio) e) derivados;) amálgamas) dentárias) de) ouro) e) mercúrio,) podendo) conter) cobre;) tântalo) e) Nióbio.) Os) esforços) mecânicos) e) os) fluídos) orgânicos) podem) promover) a) libertação) de) iões) metálicos) como) Cr6+) e) Ni2+)que)são)tóxicos)para)os)organismos.) Os) materiais) cerâmicos) são) compostos) inorgânicos) mono) ou) policristalinos) formados)por)elementos)tanto)metálicos)como)não)metálicos)e)ligados)de)forma) iónica)ou)covalente.)São)materiais)que)apresentam)elevada)dureza)e)resistência)à) temperatura) elevada) bem) como) uma) elevada) estabilidade) química.) Dentro) dos) biocerâmicos)temos:) Bioinertes:)zircónia,)alumina)e)nitreto)de)silício;) Bioativos:) hidroxiapatite) (regeneração) do) tecido) ósseo),) fluorapatite,) apatites)substitucionais)e)biovidros;) Biorreabsorvíveis:)compostos)de)fosfato)de)cálcio.) ) Os) polímeros) são) macromolécilas) caracterizada) pela) repetição) de) um) ou) mais) tipo)de)monómeros)ligados)entre)si)de)forma)covalente.)A)maioria)dos)polímeros) não)são)cristalino)e)apresentam)baixa)densidade,)temperaturas)de)decomposição) relativamente) baixas) e) são) deformados) plasticamente) muito) facilmente.) Estes) podem) ainda) ser) lineares) ou) formar) redes) tridimensionais) reticuladas.) Nos) polímeros)podemos)ter:) Termoplásrticos:)polietilenos,)poli(metacrilato)de)metilo))e)policloreto)de) vinilo;) Teermoendurecíveis:)poliuretanos;) Elastómeros)ou)borrachas:)silicone;) Hidrogéis;) Biopolímeros:) colagénio,) elastina,) ácido) hialurónico,) dextrano,) celulose) e) quitina,)por)exemplo.) ) Todos)estes)biomateriais)podem)ser)usados)na)obturação)dentária,)em)próteses)e) implantes)ortopédicos,)na)regeneração)e)cimentação)óssea;)na)oftalmologia,)em) cateteres,)na)libertação)controlada)de)fármacos,)nas)válvulas)cardíacas,)nos)vasos) sanguíneos,)em)suturas)e)na)substituição)da)pele)de)queimados,)por)exemplo.) ) Os)materiais)candidatos)a)substitutos)de)pele)ideais)têm)de)apresentar)algumas) características,) aderência)aos)tecidos)lesionados:) absorção)controlada)de)água;) permeabilidade)ao)oxigénio)e)vapor)de)água;) porosidade)adequada)à)migração)das)células;) macroAestrutura) de) suporte) adequada) para) a) vasculatura) e) regeneração) da)derme;) ausência)de)antigénios;) resistência)mecânica)adequada;) flexibilidade)e)facilidade)de)manuseamento;) taxa)de)degradação)adaptada)à)taxa)de)regeneração)do)tecido.) ) Henrique)Fernandes) 2014/2014) 34)