Orientadores: Everson Alves Miranda, Mickie Takagi

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Haemophilus influenzae tipo b é uma bactéria patogênica, que causa pneumonia, septicemia e meningite em seres humanos. A maneira mais efetiva de prevenir a sua infecção é por meio da vacinação com o polissacarídeo capsular da bactéria, poliribosil-ribitol-fosfato (PRP), como antígeno...

Resumo: Haemophilus influenzae tipo b é uma bactéria patogênica, que causa pneumonia, septicemia e meningite em seres humanos. A maneira mais efetiva de prevenir a sua infecção é por meio da vacinação com o polissacarídeo capsular da bactéria, poliribosil-ribitol-fosfato (PRP), como antígeno vacinal. O processo de purificação do PRP envolve algumas etapas de precipitação com etanol na presença de sais, semelhante à purificação de outros polissacarídeos iônicos, como xantana, pectina e alginato. Contudo, o mecanismo de precipitação de polissacarídeos carregados na presença de sais ainda é pouco compreendido. No caso do PRP, não há relatos de estudos específicos sobre sua solubilidade. Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar a precipitação do PRP em soluções aquosas na presença de sais e solventes orgânicos, visando contribuir para a elucidação de seu mecanismo molecular. Devido à natureza coloidal do PRP, as variáveis estudadas foram aquelas que mais afetam a estabilidade de sistemas coloidais. Primeiramente estudou-se o efeito da concentração inicial do PRP (100 a 1000 mg/L) na sua solubilidade. Maiores concentrações iniciais resultaram em maiores concentrações do polímero na fase líquida no equilíbrio, sendo este efeito mais acentuado a baixas concentrações salinas. A segunda variável testada foi pH, que mostrou-se irrelevante na alteração da solubilidade do PRP nas condições estudadas (pH 6,0 e 7,0). A seguir foi estudado o efeito de sais (NaCl, NH4Cl e MgCl2) e de solventes orgânicos (etanol, acetona e isopropanol) na solubilidade do PRP. A relação entre concentração salina e o inverso da constante dielétrica necessária para 50% da precipitação do PRP foi exponencial, conforme previsto pela teoria DLVO. Os dados experimentais suportam a ideia de que a natureza do solvente tem pouca influência no balanço de forças eletrostáticas do sistema. A natureza dos sais, contudo, foi um fator determinante na alteração da solubilidade do PRP, conforme predito por Hofmeister. Os resultados da precipitação de PRP com NaCl ou MgCl2 e etanol foram analisados com o modelo de condensação iônica de Manning, que indicou que a precipitação ocorre a uma fração fixa de neutralização de cargas do polímero

Abstract: Haemophilus influenzae type b is a pathogenic bacterium that causes pneumonia, septicemia, and meningitis in humans. The most effective way to prevent its infection is through vaccination with the bacteria capsular polysaccharide polyribosyl-ribitol-phosphate (PRP) as the vaccine antigen....

Abstract: Haemophilus influenzae type b is a pathogenic bacterium that causes pneumonia, septicemia, and meningitis in humans. The most effective way to prevent its infection is through vaccination with the bacteria capsular polysaccharide polyribosyl-ribitol-phosphate (PRP) as the vaccine antigen. The PRP purification process comprises several ethanol precipitation steps in the presence of salts. Similar strategies are also used in downstream processes of other charged polysaccharides, such as xanthan, pectin and alginate. However, the mechanism of precipitation of charged polysaccharides remains only partially understood. In the case of PRP, there are no specific reports about its solubility. Therefore, the aim of this work was to study the PRP precipitation from aqueous solutions containing organic solvents and salts in order to contribute to the elucidation of its molecular mechanism. Due to the colloidal nature of PRP, the variables investigated were those which affect the stability of colloidal systems. The effect of the PRP initial concentration (100-1,000 mg/L) on its solubility in water-ethanol was first investigated: the higher the initial PRP concentration, the higher was the polymer concentration in the liquid phase at equilibrium. This effect was more pronounced at low salt concentrations. The pH, the second variable investigated, was not relevant in changing PRP solubility at the pH values studied (6.0 and 7.0). We also examined the effect of salts (NaCl, NH4Cl, and MgCl2) and organic solvents (ethanol, acetone, and isopropanol) on the PRP solubility. The relation between salt concentration and the inverse of dielectric constant required for 50% PRP precipitation was exponential, as predicted by the DLVO theory. Experimental data support the idea that the nature of the solvent has negligible influence on the balance between electrostatic forces acting on each particle. However, the type of salt was crucial in modifying PRP solubility. The results from PRP precipitation with ethanol and NaCl or MgCl2 were analyzed with the Manning¿s counterion condensation model, which indicated that precipitation occurs at a fixed fraction of polymer charge neutralization

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