Escola Superior de Biotecnologia
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Browsing Escola Superior de Biotecnologia by Field of Science and Technology (FOS) "Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Ambiental"
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- Ecology and antimicrobial resistance of Ralstonia spp. in drinking waterPublication . Mayhua, Felix Pompeyo Ferro; Rodrigues, Célia Maria Manaia; Moreira, Ivone Cristina VazAs Betaproteobactérias são ubíquas no ciclo urbano da água, com múltiplas oportunidades de interacção com os seres humanos. A combinação das propriedades fisiológicas e ecológicas de algumas Betaproteobactérias explica sua capacidade de sobreviver no meio ambiente, persistir após desinfecção da água potável e, por vezes, colonizar animais, incluindo humanos. Versatilidade metabólica, capacidade de formar biofilme e tolerância a agentes antimicrobianos e metais, são exemplos de características subjacentes à ubiquidade acima mencionada. Porém, esta informação não se encontra claramente disponível na literatura científica, pelo que um dos objectivos deste trabalho, foi o de investigar e sistematizar informação sobre a ocorrência de Betaproteobactérias em água potável. Três géneros bacterianos de Betaproteobacteria, cuja presença em água exemplifica a referida ubiquidade são Achromobacter, Burkholderia e Ralstonia, por vezes relacionados a surtos de infecção associados a água potável. Ralstonia spp. despertou particular atenção visto ter sido recentemente isolada no grupo de fontes tão diversas como água mineral ou água de esgoto hospitalar. Ralstonia spp., principalmente as espécies Ralstonia pickettii e R. mannitolilytica, têm sido recentemente associadas casos de infecção e esta ubiquidade suscitou interesse. Membros destas espécies podem apresentar tolerância a metais, antibióticos e desinfetantes, o que pode contribuir para a sua ubiquidade e eventual severidade como agentes infecciosos. Neste estudo procurou compreender-se se existia uma inter-relação entre resistência a metais e antibióticos e como é que tal poderia influenciar o comportamento das estirpes. O trabalho experimental envolveu a caracterização de estirpes das espécies R. pickettii e R. mannitolilytica, isoladas de água de esgoto hospitalar, água da torneira e de água mineral engarrafada, e teve como objectivo identificar possíveis associações de fenótipos de resistência a antibióticos e metais e outros tipos de stresse, bem como as suas bases genéticas. Especificamente, num primeiro ensaio estudaram-se isolados de água de Ralstonia pickettii e R. mannitolilytica de efluente hospitalar (n = 2), água da torneira (n = 2), água mineral (n = 1), e avaliaram-se os fenótipos de resistência a antibióticos e a metais bem como resposta a desinfecção e alguns parâmetros de cinética de crescimento. Para atingir esses objetivos, utilizou-se o método de difusão em disco e de microdiluição para determinar concentrações inibitórias mínimas (MIC), fizeram-se curvas de crescimento em meio Mueller-Hinton suplementado com os agentes antimicrobianos de interesse, de modo a estudar os parâmetros de cinética de crescimento, avaliou-se a capacidade de formação de biofilme e testou-se o comportamento em presença de radiação ultravioleta, hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogénio. Este estudo sugeriu existir uma associação entre resistência a gentamicina (MIC > 256 mg/L) e tolerância aumentada a arsenito (MIC = 1.4 mmol/L) A hipótese de se tratar de resistência cruzada foi descartada visto, concentrações sub-inibitórias de gentamicina ou de arsenito diminuíram significativamente a taxa de crescimento e produção de Ralstonia spp. embora apenas o arsenito causasse um aumento significativo na fase de lag. Além disso, em estirpes resistentes a gentamicina, a formação de biofilme foi estimulada na presença de aminoglicosídeos ou de arsenito. A desinfecção com radiação ultravioleta ou hipoclorito apresentou taxas de inativação semelhantes nas linhagens resistentes e suscetíveis a gentamicina. Em contraste, a mesma dose de peróxido de hidrogénio causou inativação mais rápida em estirpes sensíveis a gentamicina do que em resistentes. A associação entre resistência a gentamicina e arsenito foi explorada num grupo mais alargado de R. pickettii, pelo que se incluíram 37 estirpes de, 14 de água mineral, 17 de água de torneira e 6 de esgoto hospitalar. Analisaram-se os perfis de resistência a antibióticos e a arsenito, conforme se descreve acima e fez-se o rastreio de determinantes genéticos de resistência selecionados, incluindo os relacionados com Elementos Conjugativos Integrativos (ICE), plasmídeos, e genes associados com uma bomba de efluxo e resistência ao arsénio. A maioria dos isolados (32/37) era resistente a gentamicina, beta-lactâmicos e colistina. Porém, nem todos os isolados eram resistentes a gentamicina e a associação deste fenótipo com o aumento da tolerância ao arsenito foi confirmada. Esta divisão de estirpes resistentes a gentamicina e arsenito vs. suscetíveis concidia com a separação de dois grupos filogenéticos, com base na análise do gene rRNA 16S. Os isolados resistentes a gentamicina e arsenito apresentaram ICEs e os genes arsH e acr3, relacionados à resistência ao arsenito. A maioria dos isolados de R. pickettii (36) apresentava um ou dois plasmídeos com tamanhos entre 77 e 260 kpb. As sequências de aminoácidos da bomba de efluxo, cujo gene amplificou em todas as estirpes, diferiam em isolados resistentes e suscetíveis. Embora os genótipos de estirpes resistentes e suscetíveis a gentamicina diferissem de forma consistente com os fenótipos e com a distinção filogenética de ambos os grupos, não foi possível encontrar uma explicação genética para o fenótipo observado, nem para a associação de resistência arsenito e gentamicina. Porém, para todos os elementos genéticos analisados verificou-se uma divisão clara entre ambos os grupos, sugerindo que abordagens de genómica comparativa poderiam contribuir para elucidar as bases genéticas dos fenótipos em análise – resistência vs. suscetibilidade a gentamicina e arsenito. Neste sentido, compararam-se os genomas de uma estirpe resistente e de uma estirpe suscetível e com especial enfoque nas categorias funcionais “Transporte Membranar”, “Stress e Defesa” e “Virulência” analisaram-se os genes presentes apenas na estirpe resistente ou as mutações detetadas entre ambos. Esta análise mostrou haver algumas funções que podem explicar quer a capacidade para adquirir ou desenvolver novos mecanismos de resistência. Este tipo de estudo permite elucidar os processos de desenvolvimento ou aquisição de resistência em espécies ubíquas caracterizadas por mecanismos de resistência assumidamente intrínseca, visto serem comuns à maioria de membros de uma espécie.
- Hortas públicas, biológicas e urbanas : que efeito nos comportamentos de saúde, na qualidade de vida e nas práticas ambientais?Publication . Nova, Paulo Ricardo Santos Pontes da; Silva, Margarida Carvalho eIntrodução: Num mundo em crescente urbanização, caracterizado por uma forte poluição e ausência de espaços verdes, as hortas urbanas desempenham um papel importante contribuindo para a sustentabilidade ambiental, económica e alimentar das cidades. Estes espaços permitem também melhorar a paisagem, criando espaços para a socialização e a prática de atividades lúdicas ou desportivas e desempenham um papel pedagógico ao permitir o contacto da população urbana com a base da sua sobrevivência. O recente aumento deste tipo de estruturas, e a clara adesão das populações, tem despertado o interesse da comunidade científica. Neste sentido, vários estudos têm evidenciado um conjunto de benefícios nos indivíduos expostos à horticultura relativamente à saúde física e mental, à alimentação, ao bem-estar e à qualidade de vida. O presente trabalho torna-se pertinente dada a expansão recente destes espaços em Portugal e a ausência de estudos que tenham medido o seu impacto nos comportamentos de saúde e qualidade de vida dos utilizadores. Objetivos: Foram objetivos da presente investigação i) caracterizar os horticultores de uma horta urbana em termos do seu estado de saúde, comportamentos de saúde e práticas ambientais, bem como ii) avaliar o efeito da prática da horticultura nos comportamentos de saúde, qualidade de vida e práticas ambientais. Metodologia: O estudo foi realizado na horta do parque José Avides de Moreira, localizado no Centro Hospitalar Conde Ferreira, com uma amostra de 115 hortelões que estavam a iniciar a horticultura ou a tinham iniciado recentemente. A recolha de dados foi realizada por entrevista, através da aplicação de questionários semiestruturados elaborados para o efeito. Todos os participantes foram entrevistados no momento em que foram convidados para integrar o estudo e num segundo momento (n=102), que ocorreu sensivelmente seis meses após a avaliação inicial e cujo objetivo era avaliar eventuais alterações, devido à horticultura, nos comportamentos dos indivíduos. Resultados: Foram encontradas alterações relevantes e estatisticamente significativas da primeira para a segunda avaliação no que concerne aos parâmetros antropométricos, hábitos alimentares, prática de atividade física, hábitos tabágicos, qualidade de vida e práticas de sustentabilidade ambiental, tendo-se observado uma melhoria clara na segunda avaliação. Para o efeito da intensidade da exposição (até 3 horas vs. mais de 3 horas semanais) não foram, de uma forma geral, encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os dois grupos. Contudo, foi possível constatar valores mais elevados no grupo associado a um maior tempo de exposição. Conclusões: A horticultura apresentou um efeito benéfico nos comportamentos de saúde, na qualidade de vida e nas práticas ambientais dos participantes. No futuro justifica-se a realização de estudos com períodos mais longos de seguimento de modo a identificar i) o impacto positivo máximo que a horticultura acarreta nas variáveis aqui estudadas e ii) outros eventuais tipos de benefício em áreas não abordadas na presente investigação.
- Isolation and characterisation of plastic polyethylene terephthalate (PET) degrading and polyhydroxyalkanoates (PHAs) producing bacteria from soil and waterPublication . Saidu, Muhammad Bashir; Gonçalves, David Manuel Flores; Castro, Paula Maria Lima e; Moreira, Irina Susana SousaThe demand for plastic has led to enormous plastic waste in the environment, which persist and negatively impact the ecosystems. Polyethylene terephthalate (PET) is one of the most common thermoplastic polymers available on the market. The concerns about plastic waste generated an interest in strategies to enhance its biodegradation and finding alternative polymers. In this work was investigated the possibility of using bacteria to degrade PET and to produce bioplastics (Polyhydroxyalkanoates, PHAs). Finally, the integration of the two processes was tested. Overall, the work aimed to investigate the potential to recycle PET into bioplastic using bacteria. The potential of bacterial consortia from various environmental samples to degrade PET granules in liquid matrix was investigated. The results revealed maximum PET granules degradation of 1.1 % by one of the tested consortia. PET degradation intermediate terephthalic acid (TPA) was not detected at the end of 55 days. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) results showed major spectral peak shifts and bends on PET chemical structure compared to non-inoculated control. The biodegradation of PET films buried in the soil (A), with mangrove plants (B), and bioaugmented with a bacterial consortium (C) was also investigated. The experiments were conducted for 270 days at ambient conditions. The results revealed no difference between treatments in the degradation, with a maximum weight loss of 0.118 % in the bioaugmented treatment. Nevertheless, Scanning Electron Microscope (SEM) and FTIR results indicated significant surface changes, spectral peak shifts, and stretches in PET chemical structures. Bacterial consortia isolated from the soil of the experimental treatments were assessed for degradation of PET monomers, TPA and monoethylene glycol (MEG), and intermediate Bis(2-hydroxyethyl) terephthalate (BHET). The consortia were inoculated in flasks V containing minimal media with 1000 mg/L TPA or BHET or1113 mg/L MEG as the sole carbon source. Results showed complete degradation of TPA and significant degradation of BHET (96.09%), and MEG (83.65%) by the consortia. In the second part of the study, bacteria were isolated from various environmental samples and screened for PHA production using Sudan Black B staining on colonies and smeared glass slides. Transmission Electron Microscope images were captured to confirm the intracellular PHA inclusions. A total of 35 isolates were screened for PHA, and 22 showed positive staining. The isolate showing higher levels of PHA synthesis (EC2-30-3) was identified based on 16S rRNA gene sequence as Bacillus sp. and selected for PET monomers degradation and fermentation cultures for PHA production. It was cultured in minimal (Moreira et al., 2013) media with 1000 mg/L TPA and 1113 mg/L MEG as the carbon source for eight days. The isolate grew better in media containing MEG, which was selected as a substrate model for PHA fermentation. To integrate PET monomers biodegradation and production of PHA, the isolate was cultured in 0.2 % MEG. A control with 0.2 % of glucose was prepared, and the cultures were incubated for 96 hours. Bacillus sp. EC2-30-3 showed higher PHA accumulation in media supplied with MEG (40.31%) than glucose (25.53%). This is the first report showing that Bacillus sp. uses PET monomer as carbon source to produce a biopolymer. FTIR results of the extracted PHA identified its functional units as C–H, CH3, C=O, and C–O groups. The absorption bands obtained are closely related to the structure of PHB. The study thus confirmed the ability of the isolated bacteria to degrade PET monomers and produce biopolymers. The results of this work open the possibility for upscaling the use of bacteria to mitigate the impact of PET on the environment while producing environmentally friendly bioplastics.
- Relatório de actividade profissionalPublication . Oliveira, Gonçalo Nuno Santos Mercier e; Castro, Paula Maria Lima e