Membranas de transporte facilitado para separação de oxigênio utilizando biotransportadores
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2013 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRJ |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/11422/15730 |
Resumo: | The aim of this work was to develop chemically stable carriers exhibiting high oxygen selectivity to be used in facilitated transport membranes for air fractioning. Strategies adopted in order to increase myoglobin stability were preparation of cobalt substituted proteins (CoMbs) and construction of recombinant proteins. Mutation designed by 29F68F resulted in a resistance to oxidation 3,5 times higher than that observed for a wild type myoglobin at 37 °C. To the 29F mutant, oxidation rate was 30% lower at these conditions. CoMbs exhibited a remarkable stability, at least ten times higher than the correspondent FeMb. Liquid membranes (LM) were obtained by impregnating a nylon microporous support with a myoglobin aqueous solution. Results were very promising. A LM containing a 60 g/L aqueous solution of native myoglobin showed an O2 permeability of 1600 Barrer and all O2/N2 selectivity of 21, at 25 °C and 3 cmHg. On the other hand, membranes made of Polyvinylalcohol (PVA) constituted a good altemative to the problem of lack of operational stability exhibited by LM. Besides, immobilization of myoglobin in a polymeric matrix promoted an extra stabilization against autoxidation, giving half-life times about 3 times higher than those for myoglobin in solution. Halflife time of a 29F CoMb immobilized in a PVA membrane at 7 °C was estimated as being as high as 3 years. |
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Membranas de transporte facilitado para separação de oxigênio utilizando biotransportadoresMembranas de transporte facilitadoOxigênioMioglobinaDNA recombinanteCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe aim of this work was to develop chemically stable carriers exhibiting high oxygen selectivity to be used in facilitated transport membranes for air fractioning. Strategies adopted in order to increase myoglobin stability were preparation of cobalt substituted proteins (CoMbs) and construction of recombinant proteins. Mutation designed by 29F68F resulted in a resistance to oxidation 3,5 times higher than that observed for a wild type myoglobin at 37 °C. To the 29F mutant, oxidation rate was 30% lower at these conditions. CoMbs exhibited a remarkable stability, at least ten times higher than the correspondent FeMb. Liquid membranes (LM) were obtained by impregnating a nylon microporous support with a myoglobin aqueous solution. Results were very promising. A LM containing a 60 g/L aqueous solution of native myoglobin showed an O2 permeability of 1600 Barrer and all O2/N2 selectivity of 21, at 25 °C and 3 cmHg. On the other hand, membranes made of Polyvinylalcohol (PVA) constituted a good altemative to the problem of lack of operational stability exhibited by LM. Besides, immobilization of myoglobin in a polymeric matrix promoted an extra stabilization against autoxidation, giving half-life times about 3 times higher than those for myoglobin in solution. Halflife time of a 29F CoMb immobilized in a PVA membrane at 7 °C was estimated as being as high as 3 years.Neste trabalho, foi investigado o uso de mioglobina em membranas de transporte facilitado para separação de oxigênio. As estratégias investigadas para estabilizar a mioglobina contra a autoxidação foram: produção de proteínas recombinantes e substituição do centro metálico de ferro para cobalto. Uma das mioglobinas mutantes produzidas (a mutante dupla 29F68F) apresentou uma redução de 3,5 vezes na taxa de autoxidação a 37 °C, comparativamente à mioglobina selvagem, enquanto para outra mutante simples (a mioglobina 29F), a taxa de oxidação foi 30% menor. Com a substituição por cobalto, o tempo de meia-vida passou de 13 h para mais de 96 h. Os resultados obtidos com as membranas líquidas foram bastante expressivos. Para a pressão de 3 cmHg, obteve-se uma permeabilidade ao O2 de 1600 Barrer e uma seletividade de 21 com uma membrana líquida contendo 60 g/L de mioglobina nativa de baleia. Membranas de poliálcoolvinílico (PVA) contendo mioglobina apresentaram desempenho semelhante às membranas líquidas. Além disto, a imobilização promoveu uma estabilização contra a autoxidação da mioglobina de até 3 vezes. O tempo de meia-vida para a cobalto-mioglobina mutante 29F imobilizada em uma membrana de PVA operada a 7 °C foi estimado com sendo superior a 3 anos. Este resultado, aliado ao bom desempenho das membranas em termos de permeabilidade e seletividade, constitui uma contribuição significativa no campo de separação de oxigênio utilizando membranas de transporte facilitado.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFRJBorges, Cristiano Piacsekhttp://lattes.cnpq.br/2694587316946422http://lattes.cnpq.br/1820877582714129Alves, Tito Lívio Moitinhohttp://lattes.cnpq.br/8063337006860938Freire, Denise MariaSola-Penna, MauroMartins, Orlando B.Nóbrega, RonaldoSaddy, MauryFerraz, Helen Conceição2021-12-03T01:14:52Z2023-12-21T03:08:39Z2013-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://hdl.handle.net/11422/15730porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:08:39Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/15730Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:08:39Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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