Aplicação da microalga Chlorella vulgaris na redução da toxicidade de subprodutos agroindustriais e utilização do extrato da biomassa para atividade cicatrizante in vivo
Ano de defesa: | 2019 |
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Programa de Pos Graduacao em Ciencias Biologicas
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Link de acesso: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/39912 |
Resumo: | O reaproveitamento de subprodutos utilizando microrganismos fotossintetizantes é considerado uma alternativa promissora para a fitorremediação, pois além de reduzir o impacto ambiental causado por esses efluentes extremamente poluentes, aumenta a produção de biomassa com alto valor agregado. A biomassa da microalga Chlorella vulgaris é conhecida por possuir uma variedade de bioativos com diferentes atividades biológicas como antimicrobianos, antineoplásicos, anti-hiperlipidêmico e anti-hipertensivos, e pode ser obtida através de cultivo autotrófico ou mixotrófico, utilizando fontes orgânicas menos onerosas. O objetivo do presente estudo foi cultivar a microalga C. vulgaris em condições autotrófica e mixotrófica utilizando subprodutos agroindustriais, avaliar a redução de nutrientes e toxicidade desses subprodutos, bem como utilizar o extrato da biomassa proveniente do melhor cultivo para investigar uma possível atividade cicatrizante in vivo. O cultivo autotrófico utilizou o meio padrão Bold’s Basal Medium (BBM) e os cultivos mixotróficos foram realizados suplementando o BBM com três subprodutos: 1% de milhocina, 10g/L de soro de queijo e 2% de vinhaça. Após atingirem a faixa estacionária de crescimento, os cultivos foram centrifugados e o sobrenadante foi submetido à análises de toxicidade e remoção de nutrientes; as biomassas das melhores condições de crescimento foram utilizadas para elaboração de um gel e avaliação da atividade cicatrizante. As formulações em gel foram constituídas de 10% ou 25% do extrato celular, adicionados ao veículo hidrogel de Carbopol®, e aplicadas diariamente durante 12 dias em feridas em camundongos. Análises macroscópicas e histomorfométricas dos animais foram realizadas após eutanásia. Os extratos foram caracterizados quanto à concentração proteica, o perfil fitoquímico, atividade hemaglutinante, atividade antioxidante e atividade antibacteriana. O cultivo mixotrófico utilizando 1% de milhocina apresentou maior crescimento celular. Em todos os cultivos, C. vulgaris removeu 100% de nitrato e fósforos totais, e no cultivo utilizando soro de queijo removeu 73% da Demanda Química de Oxigênio. Os cultivos de C. vulgaris também reduziram a toxicidade da milhocina e vinhaça. Uma maior oclusão das feridas, a partir do 7º dia do ensaio, foi observada utilizando o gel contendo 25% do extrato celular obtido do cultivo mixotrófico com milhocina. Além disso, as avaliações histológicas e histomorfométricas confirmaram uma maior deposição de colágeno, redução de fibroblastos e células inflamatórias e uma significativa presença de anexos da pele no mesmo grupo. O extrato celular obtido da biomassa cultivada com milhocina obteve maior concentração proteica (1,174 mg/mL) e atividade antioxidante (54,64%), e atividade hemaglutinante ≥ 248 para sangue de coelho. As melhores atividades antimicrobianas foram frente a Klebisiella pneumoniae, Enterococcus faecalis e Escherichia coli. Além disso, o perfil fitoquímico do extrato demonstrou a presença de esteroides, triterpenos, saponinas e açúcares. Assim, a microalga C. vulgaris pode ser utilizada para reduzir a toxicidade e poluentes de subprodutos agroindustriais, bem como seu extrato pode ser empregado na formulação de um gel com alta capacidade de reepitelização tissular. |
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A biomassa da microalga Chlorella vulgaris é conhecida por possuir uma variedade de bioativos com diferentes atividades biológicas como antimicrobianos, antineoplásicos, anti-hiperlipidêmico e anti-hipertensivos, e pode ser obtida através de cultivo autotrófico ou mixotrófico, utilizando fontes orgânicas menos onerosas. O objetivo do presente estudo foi cultivar a microalga C. vulgaris em condições autotrófica e mixotrófica utilizando subprodutos agroindustriais, avaliar a redução de nutrientes e toxicidade desses subprodutos, bem como utilizar o extrato da biomassa proveniente do melhor cultivo para investigar uma possível atividade cicatrizante in vivo. O cultivo autotrófico utilizou o meio padrão Bold’s Basal Medium (BBM) e os cultivos mixotróficos foram realizados suplementando o BBM com três subprodutos: 1% de milhocina, 10g/L de soro de queijo e 2% de vinhaça. 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Os cultivos de C. vulgaris também reduziram a toxicidade da milhocina e vinhaça. Uma maior oclusão das feridas, a partir do 7º dia do ensaio, foi observada utilizando o gel contendo 25% do extrato celular obtido do cultivo mixotrófico com milhocina. Além disso, as avaliações histológicas e histomorfométricas confirmaram uma maior deposição de colágeno, redução de fibroblastos e células inflamatórias e uma significativa presença de anexos da pele no mesmo grupo. O extrato celular obtido da biomassa cultivada com milhocina obteve maior concentração proteica (1,174 mg/mL) e atividade antioxidante (54,64%), e atividade hemaglutinante ≥ 248 para sangue de coelho. As melhores atividades antimicrobianas foram frente a Klebisiella pneumoniae, Enterococcus faecalis e Escherichia coli. Além disso, o perfil fitoquímico do extrato demonstrou a presença de esteroides, triterpenos, saponinas e açúcares. Assim, a microalga C. vulgaris pode ser utilizada para reduzir a toxicidade e poluentes de subprodutos agroindustriais, bem como seu extrato pode ser empregado na formulação de um gel com alta capacidade de reepitelização tissular.CAPESThe treatment of by-products using photosynthetic microorganisms is considered a promising alternative for phytoremediation, as well as reducing the environmental impact caused by these extremely polluting effluents, increases the production of biomass with high added value. Chlorella vulgaris microalgae biomass is known to have a variety of bioactives compounds with different biological activities such as antimicrobial, antineoplastic, antihyperlipidemic and antihypertensive. It can be obtained through autotrophic or mixotrophic cultivation using less expensive organic sources. The aim of this study was to cultivate C. vulgaris under autotrophic and mixotrophic conditions, using agroindustrial by-products, to evaluate nutrient and toxicity reduction, as well as to use biomass from the best cultivation to investigate wound healing activity in vivo. The autotrophic culture used the standard Bold's Basal Medium (BBM) and the mixotrophic cultures were performed supplementing BBM with three by-products: 1% corn steep liquor, 10 g L-1 cheese whey and 2% vinasse. After reaching stationary growth phase, the cultures were centrifuged and the supernatant were used for toxicity and nutrient removal analyzes; the biomasses of the best growth conditions were used to elaborate a gel and evaluate the wound healing activity. Gel formulations were composed of 10% or 25% of cell extract, added to Carbopol® hydrogel vehicle, and applied daily for 12 days in wounds in mice. Macroscopic and histomorphometric analyzes of the animals were evaluated after euthanasia. The extracts were characterized in terms of protein concentration, phytochemical profile, hemagglutinating activity, antioxidant activity and antibacterial activity. Mixotrophic cultivation using 1% corn steep liquor showed higher cell growth. In all cultures, C. vulgaris removed 100% of nitrate and total phosphors, and in the culture using cheese whey it removed 73% of the chemical oxygen demand. C. vulgaris cultures also reduced the toxicity of corn steep liquor and vinasse. Higher wounds occlusion, from the 7th day of the test, was observed using the gel containing 25% of the cellular extract obtained from mixotrophic culture with corn steep liquor. In addition, histological and histomorphometric evaluations have confirmed increased collagen deposition, reduction of fibroblasts and inflammatory cells, and a significant presence of skin appendages in the same group. Cellular extract obtained from the biomass grown with corn steep liquor showed higher protein concentration (1.174 mg mL-1) and antioxidant activity (54.64%), and haemagglutinating activity ≥ 248 for rabbit blood. The best antimicrobial activities were against Klebisiella pneumoniae, Enterococcus faecalis and Escherichia coli. In addition, the phytochemical profile of the extract demonstrated the presence of steroids, triterpenes, saponins and sugars. Thus, the microalgae C. vulgaris can be used to reduce the toxicity and pollutants from agroindustrial byproducts, as well as its biomass can be used for the formulation of a gel with high tissue reepithelization capacity.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Ciencias BiologicasUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessChlorella vulgarisCicatrizaçãoToxicidadeAplicação da microalga Chlorella vulgaris na redução da toxicidade de subprodutos agroindustriais e utilização do extrato da biomassa para atividade cicatrizante in vivoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Rebeca Gonçalves de Melo.pdfTESE Rebeca Gonçalves de Melo.pdfapplication/pdf11788473https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/39912/1/TESE%20Rebeca%20Gon%c3%a7alves%20de%20Melo.pdf9d0656e7bdd35e99d82fe702b4081e87MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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