34092 research outputs found
Sort by
Desenvolvimento e avaliação de um antígeno quimera recombinante, nanovacina e probióticos para peixes como métodos de controle contra infecção por Aeromonas hydrophila e Pseudomonas fluorescens
No full textAquaculture is an aquatic food production system whose main products are the cultivation of fish, bivalves and algae. It contributes approximately US$230 billion to the world economy annually. Growth estimates project trends until 2050 and, therefore, aquaculture is considered one of the most promising global markets. The high consumption of fish in the human diet has intensified in recent years due to the benefits it brings to human health and nutrition, since fish are a source of proteins, vitamins, minerals and “good” fats, which help prevent cardiovascular, bone, ophthalmological and degenerative diseases. However, fish production has been threatened by the establishment of pathogenic bacteria that cause a wide range of diseases and comorbidities in fish and are associated with high mortality rates and production losses in aquaculture production. The species Aeromonas hydrophila and Pseudomonas fluorescens are representatives of a group of Gram-negative bacteria that threaten fish health and have an alarming zoonotic potential. Vaccination of fish, as well as alternative methods such as the use of probiotics in supplementation, are considered the gold standard in the fight against these infectious agents. Therefore, this study aimed to develop and evaluate a chimeric, nanoencapsulated, probiotic antigen for fish against pathogenic strains of Aeromonas hydrophila and Pseudomonas fluorescens. The antigen was constructed using immunoinformatics tools using the sequence of the protein UDP-N-acetylmuramate-L-alanine ligase, which is important for the biogenesis of the precursor of the cell wall of bacteria, as a skeleton. A prediction of B and T cell epitopes was performed on the BepiPred 2.0 and NetCLT web servers, and the most immunogenic protein sequences of both bacteria were used to construct the chimeric antigen. The evaluation of the immunogenic property was evaluated in the animal model, zebrafish (Danio rerio), and the gene expression of genes related to the fish immune system was evaluated. Protection after immunization was evaluated by challenging the LD50 or lethal doses of A. hydrophila in vivo and survival was recorded over a period of seven days after challenge. The nano antigen was also nanoencapsulated by nanostructured lipid nanocarriers and the physicochemical characteristics of the formulations as well as the immunogenic and protective properties in vivo were evaluated. In addition, the antimicrobial and probiotic potential of two strains, Lactococcos lactis and Lactobacillus acidophilus, was performed and characterized in vivo. The results were promising and demonstrated an ease of production of the antigen on a large scale through expression in bacterial systems, as well as an immunogenic and protective potential culminating in the upregulation of genes of the fish immune system and in the high survival percentage of immunized fish that were challenged with the LD50 and lethal doses of A. hydrophila. The results were even more promising when the antigen was nanoencapsulated, demonstrating that after nanoencapsulation, the protection and survival of the fish were significant at low concentrations of the antigen and challenge of the fish with a highly lethal dose of A. hydrophila. However, the probiotic and antimicrobial evaluation of the strains of L. lactis and L. acidophilus was positive only in vitro, culminating in a direct antimicrobial activity against pathogenic strains of A. hydrophila and P. fluorescens, but the same was not observed in vivo, and the protection and survival of the fish that received the probiotic treatments were not significant in relation to the fish that were not treated. The data presented in this work demonstrate the power of using immunoinformatics and nanotechnology for the construction and production of products with antimicrobial and vaccine potential against pathogenic agents. Keywords: Aquaculture; Fish; Pathogenic bacteria; Aeromonas hydrophila; Vaccination; Immunoinformatics.A aquicultura é um sistema de produção de alimentos aquáticos que tem como principais produtos o cultivo de peixes, bivalves e algas. Contribui anualmente com cerca de 230 bilhões de dólares para a economia mundial. A estimativa de crescimento projeta tendências até 2050 e, portanto, a aquicultura é considerada um dos mercados mundiais mais promissores. O elevado consumo de peixes na dieta humana tem sido intensificado nos últimos anos devido os benefícios que trazem para a saúde e nutrição humana uma vez que os peixes, são uma fonte de proteínas, vitaminas, minerais e gorduras “boas”, que auxiliam na prevenção de doenças cardiovasculares, ósseas, oftalmológicas e degenerativas. Entretanto, a produção de peixes tem sido ameaçada pelo estabelecimento de bactérias patogênicas que causam as mais diversas doenças e comorbidades nos peixes e que estão associados a altas taxas de mortalidade e perdas de produção na produção da aquicultura. As espécies, Aeromonas hydrophila e Pseudomonas fluorescens, são representantes de um grupo de bactérias Gram negativas que ameaçam a saúde dos peixes e possuem um potencial zoonótico alarmante. A vacinação dos peixes bem como métodos alternativos aliados como é o caso dos uso de probióticos na suplementação são considerados modelo ouro no combate contra estes agentes infecciosos. Este trabalho, portanto, teve como objetivo o desenvolvimento e avaliação de um antígeno quimérico, nano encapsulado e de probióticos para peixes contra cepas patogênicas de Aeromonas hydrophila e Pseudomonas fluorescens. O antígeno foi construído por meio de ferramentas de imunoinformática usando como esqueleto a sequência da proteína, UDP-N- acetylmuramate-L-alanine ligase, importante para a biogênese do precursor da parede celular das bactérias. Uma predição de epítopos de células B e T foi realizada no servidor de web BepiPred 2.0 e NetCLT, e as sequências mais imunogênicas da proteína de ambas as bactérias foram usadas para construção do antígeno quimérico. A avaliação da propriedade imunogênica foi avaliada no modelo animal, zebrafish (Danio rerio), e a expressão gênica de genes relacionados ao sistema imunológico de peixes foi avaliada. A proteção após a imunização foi avaliada com desafio das doses de LD50 ou letal de A. hydrophila in vivo e a sobrevida registrada em um período de sete dias após o desafio. O antígeno nano foi também nano encapsulado por nano carreadores lipídicos nano estruturados e as características físico-químicas da formulações bem como a propriedade imunogênica e protetiva in vivo foram avaliados. Além disso, o potencial antimicrobiano e probiótico de duas cepas, Lactococcos lactis e Lactobacillus acidophilus, foi performado e caracterizado in vivo. Os resultados foram promissores e demonstraram uma facilidade de produção do antígeno em larga escala através da expressão em sistemas bacterianos, bem como um potencial imunogênico e protetor culminando na regulação positiva de genes do sistema imunológico de peixes e no alto percentual de sobrevida dos peixes imunizados e que foram desafiados com as doses de LD50 e letal de A. hydrophila. Os resultados foram ainda mais promissores quando o antígeno foi nano encapsulado, demonstrando que após o nano encapsulamento a proteção e sobrevida dos peixes foi significativa em concentrações baixas do antígeno e desafio dos peixes com uma dose altamente letal de A. hydrophila. Entretanto, a avaliação probiótica e antimicrobiana das cepas de L. lactis e L. acidophilus foi positiva apenas in vitro, culminando em uma atividade antimicrobiana direta contra cepas patogênicas de A. hydrophila e P. fluorescens, porém o mesmo não foi observado in vivo, e a proteção e sobrevida dos peixes que receberam os tratamentos probióticos não foram significativas em relação aos peixes que não foram tratados. Os dados apresentados neste trabalho demonstram o poder do uso da imunoinformática e. Palavras-chave: Aquicultura; Peixes; Bactéria patogênica; Aeromonas hydrophila; Vacinação; Imunoinformática.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Factors associated with gestational and neonatal outcomes in diabetic pregnant women monitored by a specialized service
No full textCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Evaluation of the consumption of cashew nut (Anacardium Occidentale L.) and their oil on markers of oxidative stress, endothelial function and gene expression in adults with excess weight.
No full textA obesidade induz inflamação crônica de baixo grau, estresse oxidativo (EO) e um endotélio desfuncional. A fim de reduzir as consequências geradas pelo excesso de gordura corporal estratégias nutricionais são essenciais para a redução dos danos no organismo. A castanha de caju é uma oleaginosa encontrada com facilidade no Brasil e em diversos países, e sua ótima composição nutricional a torna essencial para a saúde. Portanto o objetivo dessa tese foi avaliar os efeitos do consumo da castanha de caju e do seu óleo, sobre marcadores de EO e função endotelial, bem como na expressão dos genes envolvidos em indivíduos com excesso de peso submetidos a restrição calórica. O ensaio clínico controlado randomizado (n=68; 33.3 ± 8 anos) aconteceu no período de oito semanas, e os participantes foram distribuídos entre os grupos: controle (CT), castanha de caju (CN, 30 g/dia) ou óleo da castanha de caju (OL, 30 ml/dia) associada à restrição calórica (-500 kcal). No início e ao final do estudo, foram realizadas a antropometria e composição corporal, além da coleta, processamento e armazenamento do sangue, para marcadores de EO e saúde endotelial e de expressão gênica. Análises de docagem molecular in sílico foram realizadas no software AutoDock Vina. O ácido oleico, ?-tocoferol, ácido anacárdico e quercetina foram usados como ligantes para os genes de interesse e suas estruturas foram recuperadas do banco de dados PubChem Compound. As análises estatísticas foram realizadas no software SPSS versão 22.0, adotando-se um nível de significância de 5%. Após 8 semanas de intervenção, os participantes aumentaram a superóxido dismutase (SOD) plasmática para o grupo CN e reduziram a malondialdeído (MDA) para todos os grupos. A expressão do gene SIRT3 foi reduzida após o consumo de óleo de castanha de caju, diferentemente do fator nuclear eritroide 2 relacionado ao fator 2 (Nrf2), que não apresentou nenhuma alteração após 8 semanas de intervenção. As correlações avaliadas entre a expressão do gene Nrf2 e os marcadores de adiposidade (IMC e circunferência do quadril) foram moderadas. Para a expressão do SIRT3, gordura corporal em (Kg e %) e a enzima SOD apresentaram fortes correlações, apenas para o grupo CN. Após análise in sílico, a quercetina foi o composto que apresentou maior interação com o SIRT3. No que diz respeito a função endotelial, participantes do grupo OL reduziram a expressão do gene da SIRT1 e aumentaram as concentrações de VCAM-1. Para o grupo CN, houve redução da ICAM-1, enquanto o grupo CT aumentou a expressão de NFKB1 quando comparado ao grupo CN. A interleucina TNF foi correlacionada com a expressão do gene SIRT1. A quercetina foi o composto que apresentou maior interação com os genes p65/RELA, SIRT1 e SIRT3. Conclui-se que a castanha de caju e seu óleo aliado a dieta restrita em calorias, melhorou o estresse oxidativo e saúde endotelial dos indivíduos com excesso de peso e alterou a expressão dos genes SIRT1 e SIRT3, os quais apresentaram forte interação com a quercetina. Palavras-chave: castanha de caju; anacardium occidentale L; ensaio clínico; obesidade; estresse oxidativo; saúde endotelial; compostos bioativos; quercetinaObesity induces chronic low-grade inflammation, oxidative stress (OS), and a dysfunctional endothelium. In order to reduce the consequences generated by excess body fat, nutritional strategies are essential to reduce damage to the body. Cashew nuts are an oilseed easily found in Brazil and in several other countries, and their excellent nutritional composition makes them essential for health. Therefore, the objective of this thesis was to evaluate the effects of consumption of cashew nuts and their oil on markers of OS and endothelial function, as well as on the expression of genes involved in overweight individuals subjected to caloric restriction. The randomized controlled clinical trial (n=68; 33.3 ± 8 years) was carried out over an eight-week period, and participants were distributed among the groups: control (CT), cashew nuts (CN, 30 g/day), or cashew nut oil (OL, 30 ml/day) associated with caloric restriction (-500 kcal). At baseline and end of the study, anthropometry and body composition were measured, in addition to blood collection, processing, and storage for markers of OS and endothelial health and gene expression. In silico molecular docking analyses were performed using AutoDock Vina software. Oleic acid, ?-tocopherol, anacardic acid, and quercetin were used as ligands for the genes of interest, and their structures were retrieved from the PubChem Compound database. Statistical analyses were performed using SPSS version 22.0 software, adopting a significance level of 5%. After 8 weeks of intervention, participants had increased plasma superoxide dismutase (SOD) for the NC group and reduced malondialdehyde (MDA) for all groups. SIRT3 gene expression was reduced after cashew nut oil consumption, unlike nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), which did not show any change after 8 weeks of intervention. The correlations evaluated between Nrf2 gene expression and adiposity markers (BMI and hip circumference) were moderate. For SIRT3 expression, body fat (kg and %) and the SOD enzyme showed strong correlations, only for the CN group. After in silico analysis, quercetin was the compound that showed the greatest interaction with SIRT3. Regarding endothelial function, participants in the OL group reduced SIRT1 gene expression and increased VCAM-1 concentrations. For the CN group, there was a reduction in ICAM-1, while the CT group increased NFKB1 expression when compared to the CN group. Interleukin TNF was correlated with SIRT1 gene expression. Quercetin was the compound that showed the greatest interaction with the p65/RELA, SIRT1 and SIRT3 genes. It is concluded that cashew nuts and their oil, combined with a calorie-restricted diet, improved oxidative stress and endothelial health in overweight individuals and altered the expression of the SIRT1 and SIRT3 genes, which showed strong interaction with quercetin. Keywords: cashew nut; anacardium occidentale L; clinical trial; obesity; oxidative stress ; endothelial health; bioactive compounds ; quercetinCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA)Agroindústria Tropical-CNPAT-(Fortaleza-CE
RNAi in Colletotrichum lindemuthianum: characterization of key proteins and challenges for application
No full textO agente etiológico da antracnose, uma das principais doenças do feijão-comum (Phaseolus vulgaris L.), é o fungo Colletotrichum lindemuthianum. Devido à alta variabilidade genética do patógeno e as limitações das estratégias convencionais de controle, como o uso de cultivares resistentes e fungicidas, torna-se necessário o desenvolvimento de novas abordagens eficientes e sustentáveis. Neste contexto, o RNA de interferência (RNAi) surge como uma alternativa promissora, permitindo o silenciamento de genes essenciais para a patogenicidade do fungo. Com isso, o presente estudo teve como objetivos: caracterizar os principais componentes da maquinaria de RNAi em C. lindemuthianum; avaliar a expressão dos genes-chave durante a interação com o feijão-comum; investigar a capacidade do fungo de captar dsRNAs exógenos; e silenciar genes-alvo quando aplicados por pulverização (SIGS). A análise do genoma de C. lindemuthianum permitiu identificar proteínas- chave da maquinaria de RNAi, incluindo duas Argonautas (AGO), duas Dicer-like (DCL) e três RNA polimerases dependentes de RNA (RdRPs). Dentre essas, ClAGO2, ClRdRP2 e ClRdRP3 foram descritas pela primeira vez na espécie. Todas as proteínas apresentaram domínios altamente conservados, e a análise filogenética indica que os genes que as codificam foram mantidos nos genomas, com maior proximidade entre espécies do mesmo complexo taxonômico do gênero Colletotrichum. A expressão dos genes AGO1, RdRP3 e DCL1 do fungo na interação com a planta variou ao longo do tempo e da linhagem avaliada. Foram obtidos 18 e 180 transformantes de C. lindemuthianum e C. truncatum, respectivamente, expressando GFP. A produção de dsRNAs apresentou baixo rendimento em dois métodos testados (in vivo e in vitro), resultando em uma média de 12,2 µg de dsRNA sintetizado pelo kit comercial. Os ensaios de captação de dsRNA por microcultivo indicaram que C. lindemuthianum é capaz de perceber dsRNAs exógenos, com aumento no número e tamanho de vacúolos, porém os resultados foram inconclusivos quanto a absorção. A pulverização dos dsRNAs direcionados a ClSGE1 (regulador transcricional putativo) e ClpacC (regulador transcricional em resposta ao pH) a 4 ng.µL-1 não foram capazes de controlar a antracnose no feijão-comum nas condições avaliadas. Dessa forma, foi possível caracterizar as proteínas envolvidas no mecanismo de RNAi e demonstrar que C. lindemuthianum é capaz de perceber dsRNAs exógenos, abrindo caminho para futuros testes de captação. Além disso, este estudo contribui para a compreensão dos desafios associados a padronização e o uso de dsRNA como estratégia de controle de fitopatógenos e inicia as investigações desse método para C. lindemuthianum. Palavras-chave: RNAi; Antracnose; Feijão-comum; SIGS.The etiological agent of anthracnose, one of the main diseases affecting common bean (Phaseolus vulgaris L.), is the fungus Colletotrichum lindemuthianum. Due to the high genetic variability of the pathogen and the limitations of conventional control strategies, such as the use of resistant cultivars and fungicides, the development of new, efficient, and sustainable approaches is necessary. In this context, RNA interference (RNAi) emerges as a promising alternative, enabling the silencing of essential genes for fungal pathogenicity. Thus, the present study aimed to: characterize the main components of the RNAi machinery in C. lindemuthianum; evaluate the expression of key genes during its interaction with common bean; investigate the fungus's ability to uptake exogenous dsRNAs; and silence target genes through spray-induced gene silencing (SIGS). The genomic analysis of C. lindemuthianum identified key proteins of the RNAi machinery, including two Argonaute (AGO) proteins, two Dicer-like (DCL) proteins, and three RNA-dependent RNA polymerases (RdRPs). Among these, ClAGO2, ClRdRP2, and ClRdRP3 were described for the first time in this species. All proteins exhibited highly conserved domains, and phylogenetic analysis indicates that the genes encoding them have been retained in the genomes, showing greater phylogenetic proximity among species within the same taxonomic complex of the genus Colletotrichum. The expression of fungal genes AGO1, RdRP3, and DCL1 during plant interaction varied over time and among the evaluated lineages. A total of 18 and 180 transformants expressing GFP were obtained for C. lindemuthianum and C. truncatum, respectively. The dsRNA production yield was low using both tested methods (in vivo and in vitro), resulting in an average of 12.2 µg of dsRNA synthesized using the commercial kit. The dsRNA uptake assays in microcultures indicated that C. lindemuthianum can detect exogenous dsRNAs, showing an increase in the number and size of vacuoles. However, the results were inconclusive regarding dsRNA absorption. Spraying dsRNAs targeting ClSGE1 (putative transcriptional regulator) and ClpacC (pH-responsive transcriptional regulator) at 4 ng.µL?¹ failed to control anthracnose in common bean under the evaluated conditions. Thus, this study successfully characterized the proteins involved in the RNAi mechanism and demonstrated that C. lindemuthianum can perceive exogenous dsRNAs, paving the way forfuture uptake assays. Additionally, it contributes to the understanding of the challenges associated with standardizing and using dsRNA as a strategy for phytopathogen control and initiates investigations into this method for C. lindemuthianum. Keywords: RNAi; Anthracnose; Common bean; SIG.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Etiology of root and basal stem rot in macaw palm and the potential of root endophytic fungi for this biological disease control, with emphasis on the taxonomic study of Dark septate endophytes (DSE)
No full textAcrocomia aculeata é uma palmeira nativa da América do Sul e Central, com grande ocorrência no Cerrado. Essa planta pode produzir até 5-6 ton/ha de óleo a partir do fruto. Na última década, houve forte expansão do cultivo, especialmente no estado de Minas Gerais, consequência da demanda por matérias-primas que atendam a indústria de biocombustíveis. Um dos principais entraves para a produção da macaúba é a inexistência de estratégias de manejo bem definidas e de produtos específicos para a cultura, que garantam seu pleno desempenho no campo, mesmo sob as condições de estresse biótico e abiótico. O estabelecimento de planos de manejo mais eficientes passa pela elucidação da etiologia de doenças ainda desconhecidas que afetam a cultura. Paralelo a isso, estratégias sustentáveis para controle de agentes causais de doenças e promoção de crescimento da planta são ainda pouco exploradas nesta cultura. O objetivo da presente tese foi realizar o estudo de fungos endofíticos radiculares associados a macaúba e verificar seu potencial de aplicação no controle do principal agente causal da doença que afeta mudas da palmeira. Para isso, inicialmente foi elucidada a etiologia da podridão radicular e basal do caule que afeta mudas de macaúba em viveiros comerciais. Após, um estudo do potencial de uso dos fungos endofíticos radiculares associados a plantas sadias de macaúba no controle biológico de oomicetos foi conduzido. Em seguida, duas novas espécies e um novo gênero de fungos do tipo Dark septate endophytes (DSE) encontrados nas raízes sadias de macaúba foram descritos. E por fim, uma revisão sobre os fungos DSE encontrados em associação com a macaúba (e já relatados em outras culturas) é apresentada, destacando as características singulares destes fungos e os desafios e oportunidades de seu estudo. Esta tese faz parte da busca constante por compreender mais afundo todos os aspectos relacionados a cultura da macaúba. Além disso, traz insigths importantes sobre os potenciais usos de tecnologias biológicas a base de fungos que poderão ser aplicadas futuramente nos cultivos agrícolas. Palavras-chave: sustentabilidade Acrocomia aculeata; bioinsumos; novos taxa; oomicetos.crocomia aculeata is a palm tree native to South and Central America, with a significant presence in the Cerrado region. This plant can produce up to 5-6 tons/ha of oil from the fruit. Over the past decade, its cultivation has expanded notably, particularly in Minas Gerais, driven by the demand for raw materials to support the biofuel industry. An obstacle to ma-caw palm production is the absence of well- defined management strategies and specific products for the crop, which ensure its optimal performance in the field, even under condi-tions of biotic and abiotic stress. The establishment of more efficient management plans requires the elucidation of still-unknown diseases that affect the crop. In parallel, sustaina-ble strategies for controlling the causal agents of diseases and promoting plant growth are still little explored in this crop. This thesis aimed to study root endophytic fungi associated with macaw palm and to verify their potential for application in controlling the main causal agent of the disease that affects palm seedlings. To this end, the etiology of root and basal stem rot affecting macaw palm seedlings in commercial nurseries was initially elucidated. Afterward, a study of the potential use of root endophytic fungi associated with healthy ma-caw palm plants in the biological control of oomycetes was conducted. Then, two new species and a new genus of Dark Septate Endophytes (DSE) fungi found in healthy macaw palm roots were described. Finally, a review of DSE fungi found in macaw palm roots (and in several other crops) is presented, highlighting their unique characteristics and the chal-lenges of their study. This thesis contributes to the ongoing quest for a deeper understanding of all aspects related to the macaw palm production chain. Additionally, it offers valuable insights into the applications of biological technologies based on fungi that can be utilized in crop production. Keywords: Acrocomia aculeata; bioinputs; new taxa; oomycetes; sustainability.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
The BIM scenario in bridge projects: an approach on software interoperability
No full textO BIM representa um significativo avanço na indústria da construção civil, permitindo elaborar modelos complexos de forma detalhada e integrada. Com a parametrização de objetos é possível atribuir informações ao modelo 3D, definindo-o visualmente e semanticamente, possibilitando, assim, que ele seja, além de um modelo tridimensional, uma representação virtual da construção rico em informações. Considerando seu potencial, é importante que esta nova tecnologia tenha aplicabilidade real não só em projetos de edificações, onde seu uso já é bem consolidado, mas também, em projetos de infraestrutura no qual ainda se vivenciam poucos avanços. Nesse sentido, o presente trabalho busca avaliar o atual cenário da utilização do BIM em projetos de pontes dando ênfase à interoperabilidade entre softwares, um dos principais pilares do BIM. Para isso elaborou-se dois modelos BIM de uma ponte monolítica em concreto armado, em softwares de modelagem distintos, atribuindo semântica através da definição das entidades IFC específicas de cada elemento estrutural, que foram modelados através de objetos paramétricos. A partir dos modelos BIM, os arquivos .ifc gerados foram exportados e importados em quatro softwares comerciais de empresas distintas, avaliando-se o intercâmbio de informações entre os cinco softwares. Ao final do desenvolvimento do estudo, percebeu-se que o nível de interoperabilidade entre os softwares analisados inviabiliza a aplicação de um fluxo OpenBIM em projetos de pontes uma vez que o resultado médio de transmissão de informações entre todos os softwares, independente da ferramenta de modelagem utilizada para gerar o arquivo .ifc, corresponde a cerca de 51%, mostrando que ainda há um longo um longo caminho para que haja o pleno emprego do BIM neste tipo de projeto. Palavras-chave: BIM, infraestrutura, projeto de pontes, fluxo OpenBIM, nível de interoperabilidade.industry, allowing for the development of complex models in a detailed and integrated manner. With object parametrization, it is possible to assign information to the 3D model, defining it both visually and semantically, thus enabling it to be, in addition to a three-dimensional model, a virtual representation of the construction rich in information. Considering its potential, it is important that this new technology be applicable not only to building projects, where its use is already well established, but also to infrastructure projects, in which few advances have been made. In this regard, the present study aims to evaluate the current state of BIM application in bridge projects, emphasizing the interoperability between software, one of the main pillars of BIM. To this end, two BIM models of a monolithic reinforced concrete bridge were created using distinct modeling software, assigning semantics through the definition of specific IFC entities for each structural element, which were modeled using parametric objects. From the BIM models, the generated .ifc files were exported and imported into four commercial software from different companies, evaluating the exchange of information between the five software. At the end of the study, it was observed that the level of interoperability between the analyzed software hinders the application of an OpenBIM workflow in bridge projects, as the average information transmission rate between all the software, regardless of the modeling tool used to generate the .ifc file, was about 51%, indicating that there is still a long way to go for full implementation of BIM in this type of project. Keywords: BIM, infrastructure, bridge project, OpenBIM workflow, interoperability level.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Antennal sensilla in different worker subcastes of the ant Camponotus sericeiventris (Guérin-Méneville, 1838) (Hymenoptera: Formicidae)
No full textAs formigas são organismos sociais com algumas espécies apresentando polimorfismo entre as operárias, caracterizando subcastas com funções específicas dentro da colônia, como Camponotus sericeiventris, que nidifica em árvores, sendo predadoras e generalista com forrageio diurno. As antenas possuem sensílas que são essenciais para a percepção de estímulos ambientais e comunicação química e de contato entre indivíduos, O estudo teve como objetivo descrever as sensilas antenais de três subcastas de operárias de C. sericeiventris. As formigas foram coletadas em campo e separadas em três grupos de acordo com o tamanho corporal. As cabeças de 15 indivíduos de cada grupo foram mensuradas e as sensilas antenais de cinco operárias de cada subcasta analisadas em microscópio eletrônico de varredura. As três subcastas possuem antenas geniculadas, compostas por escapo, pedicelo e flagelo com 10 flagelômeros. A morfometria das antenas mostra variações no comprimento e largura dos segmentos antenais, com diferenças em diferentes flagelômeros, entre as subcastas. Em todas as subcastas foram encontrados quatro tipos de sensilas identificadas como, basicônicas, tricóides tipo I e tipo II e caéticas. As sensilas basicônicas ocorreram em todos os segmentos, exceto no pedicelo. As sensilas tricóides I e II apresentaram variações quantitativas entre as subcastas, enquanto as sensilas caéticas foram mais numerosas nas operárias pequenas e médias. No geral, as análises indicam diferenças no número e distribuição das sensilas entre as subcastas de operárias. As comparações entre as antenas direita e esquerda dentro das mesmas subcastas não revelaram diferenças nos tipos e quantidade de sensilas. Palavras-chave: Comunicação; Formiga Carpinteira; Lateralidade; Órgão Sensorial.Ants are social organisms, and some species exhibit worker polymorphism, forming subcastes with specialized roles within the colony. Camponotus?sericeiventris, for example, nests in trees and is a diurnal, generalist predator. Their antennae bear sensilla that are essential for detecting environmental cues and for chemical and tactile communication among nest mates.This study aimed to describe the antennal sensilla of three worker subcastes of C.?sericeiventris. Field collected ants were sorted into three size based groups. Head widths of 15 individuals per group were measured, and the antennal sensilla of five workers from each subcaste were examined with a scanning electron microscope. All three subcastes have geniculate antennae consisting of a scape, a pedicel, and a flagellum with 10 flagellomeres. Antennal morphometrics revealed variations in the length and width of antennal segments—differences that occur on particular flagellomeres across subcastes. Four sensillum types were identified in every subcaste: basiconic, trichoid type?I, trichoid type?II, and chaetic sensilla. Basiconic sensilla appeared on all segments except the pedicel. The numbers of trichoid sensilla I and II varied among subcastes, while chaetic sensilla were more abundant on small and medium workers. Overall, the analyses indicate subcaste specific differences in the number and distribution of sensilla. Comparisons between right and left antennae within the same subcastes revealed no differences in sensillum types or counts. Keywords: Carpenter Ant; Communication; Lateralization; Sensory Organ.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Characterization of the mechanical properties of rigid sphere mixtures in a quasi-two-dimensional system
No full textSimulações computacionais com esferas rígidas são importantes enquanto ferramenta para a modelagem e análise de sistemas físicos reais de diferentes escalas, desde o estudo de transições de fases até a investigação de uma variedade de propriedades, como as mecânicas. Em sistemas coloidais, trabalhos abordando a aparente auto-organização em fases quasicristalinas sugerem que o fenômeno seja entropicamente guiado. Estudos simulacionais com potenciais de interação de disco duro entre as partículas foram sugeridos, obtendo diagramas de fase que apresentam, além das fases convencionais, fases quasicristalinas. Neste trabalho, estamos interessados em caracterizar numericamente as propriedades mecânicas de misturas de esferas rígidas em sistemas quasi-bidimensionais, podendo apresentar quasiperiodicidade. Para isso, confeccionamos sistemas quasi- bidimensionais de esferas rígidas bidispersas, aos quais controlamos a razão entre os raios dos dois tipos de esferas, a fração de área total, e a razão entre fração das esferas maiores pela fração de área total. Os módulos elásticos de cisalhamento (G) e volumétrico (K), que medem as resistências à forças cisalhantes e à compressão/expansão, respectivamente, são quantidades que permitem a discussão acerca de propriedades mecânicas. Os sistemas de misturas binárias foram submetidos a simulações de event-chain Monte Carlo, para que pudessem se estabilizar em alguma fase possível, tipo cristalina, quasicristalina ou amorfa. As medidas dos módulos elásticos obtidas mostraram que os sistemas com fases próximas das cristalinas hexagonais apresentaram maiores módulos, enquanto as fases próximas dos quasicristais retornaram valores intermediários. A fase quadrada apresentou os menores valores. Todos esses sistemas registraram valores baixos dos módulos elásticos, da ordem das unidades, para o potencial WCA modificado, que é fraco e de curto alcance, usado para aproximar o comportamento do potencial de esfera rígida, uma vez que um potencial contínuo é necessário para calcular os módulos elásticos. Palavras-chave: esferas rígidas; misturas binárias; sistemas quasi-bidimensionais; propriedades mecânicasComputer simulations with rigid spheres are important tools for modeling and analyzing real physical systems at different scales, from the study of phase transitions to the investigation of a variety of properties, such as mechanical ones. In colloidal systems, studies addressing the apparent self-organization in quasicrystalline phases suggest that the phenomenon is entropically driven. Simulation studies with hard disk interaction potentials between particles have been suggested, obtaining phase diagrams that present, in addition to conventional phases, quasicrystalline phases. In this work, we are interested in numerically characterizing the mechanical properties of mixtures of rigid spheres in quasi-two- dimensional systems, which may present quasiperiodicity. To this end, we created quasi-two-dimensional systems of bidisperse rigid spheres, in which we controlled the ratio between the radii of the two types of spheres, the total packing fraction and the ratio between the fraction of larger spheres and the packing fraction of the complete system. The shear (G) and bulk (K) elastic moduli, which measure the resistance to shear forces and compression/expansion, respectively, are quantities that allow discussions about the mechanical properties. The binary mixture systems were subjected to event-chain Monte Carlo simulations, so that they could stabilize in some possible phase, such as crystalline, quasicrystalline or amorphous. The elastic moduli measurements obtained showed that the systems with phase close to the hexagonal crystalline phase presented higher moduli, while the phases close to the quasicrystals ones returned intermediate values. The square phase presented the lowest values. All these systems showed low values of elastic moduli, in the order of the units, for the weak and short-range modified WCA potential, used to approximate the behavior of the rigid sphere potencial, once a continuous potential is needed to calculate the elastic moduli. Keywords: rigid spheres; binary mixtures; quasi-two-dimensional systems; mechanical propertiesCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Anthrosols of terrazas in the Atacama Desert: characterization and use of an Andean material and cultural heritage
Get PDFEste estudo examina o conhecimento agrícola tradicional e as práticas de manejo do solo das populações indígenas no Deserto do Atacama, com foco nos Lican Antai (Atacameños) e suas técnicas agrícolas sustentáveis, por meio das terrazas (Andenes), em condições áridas extremas. A pesquisa combina os preceitos dos métodos etnopedológicos com a caracterização pedológica para documentar e compreender como as práticas agrícolas ancestrais e atuais, influenciam propriedades químicas, físicas e mineralógicas destes solos, permitindo assim que essas comunidades prosperassem em um dos lugares mais secos da Terra. O primeiro capítulo investiga os Anthrosols do Deserto do Atacama, analisando como as populações tradicionais transformaram os solos através da agricultura ao longo de alguns séculos. Amostras de solo de seis vilarejos foram coletadas e analisadas quanto à granulometria, matéria orgânica, nutrientes, condutividade elétrica e mineralogia. Os resultados revelam três principais processos de antrossolização: a construção das terrazas com materiais selecionados, irrigação com água de degelo andina para suprir a necessidade das plantas sem induzir salinização e a adição de esterco animal, que aumenta significativamente o conteúdo de matéria orgânica dos solos e auxilia na ciclagem de nutrientes. Essas práticas melhoraram a estrutura do solo, a retenção de água e a fertilidade, indicando que o manejo tradicional desses solos desempenha um papel fundamental na agricultura sustentável em ambientes áridos. A análise mineralógica da fração argila destacou a presença de carbonatos secundários em alguns solos cultivados, provavelmente como resultado da irrigação, ilustrando ainda mais o impacto das intervenções humanas nas propriedades do solo. O segundo capítulo foca nos terraços agrícolas mantidos pelos agricultores Lican Antai, documentando suas sofisticadas práticas de manejo da água e do solo. Por meio de entrevistas abertas baseadas nos preceitos etnopedológicos e análise quantitativa do solo, esta pesquisa revela como os sistemas tradicionais de irrigação, regulamentados por autoridades locais como as directivas e o Juez de Agua, foram cruciais para sustentar a produção agrícola. Apesar dos desafios impostos pelas mudanças climáticas, incluindo a redução da neve e precipitações irregulares, esses sistemas continuam a funcionar com base em séculos de conhecimento tradicional indígena. Ao debruçar pelas práticas de manejo do solo, mostra-se que as práticas agrícolas tradicionais, como rotação de culturas, pousio sazonal e fertilização orgânica, melhoram a fertilidade do solo e promovem a saúde a longo prazo, com maiores teores de matéria orgânica, pH e condutividade elétrica estáveis. O estudo também enfatiza as dimensões espirituais e culturais do manejo agrícola, com o culto à deusa Pachamama, que representa o ambiente, e rituais como a limpia de canales, refletindo uma profunda conexão entre a cosmovisão Lican Antai e suas práticas agrícolas. Essa dissertação destaca a relação intrincada entre o conhecimento tradicional, o manejo sustentável do solo e da água e a resiliência dessas comunidades diante das mudanças climáticas. Palavras-chave: manejo ancestral; agricultura; conhecimento indígena; Inca; antrossolização; salinização; matéria orgânica.This study examines the traditional agricultural knowledge and soil management practices of Indigenous populations in the Atacama Desert, with a specific focus on the Lican Antai (Atacameños) and their sustainable agricultural techniques, such as the use of agricultural terraces (Andenes), under extreme arid conditions. The research integrates ethnopedological methods with pedological characterization to document and comprehend how ancestral and contemporary agricultural practices influence the chemical, physical, and mineralogical properties of these soils, thereby enabling these communities to thrive in one of the driest places on Earth. The first chapter investigates the Anthrosols of the Atacama Desert, analyzing how traditional populations have transformed the soils through agriculture over several centuries. Soil samples from six villages were collected and analyzed for particle size distribution, organic matter, nutrients, electrical conductivity, and mineralogy. The results reveal three primary processes of anthrosolization: the construction of terraces with selected materials, irrigation with Andean meltwater to meet plant requirements without inducing salinization, and the addition of animal manure, which significantly increases the soil organic matter content and aids in nutrient cycling. These practices have improved soil structure, water retention, and fertility, indicating that the traditional management of these soils plays a fundamental role in sustainable agriculture in arid environments. Mineralogical analysis of the clay fraction highlighted the presence of secondary carbonates in some cultivated soils, likely resulting from irrigation, further illustrating the impact of human interventions on soil properties. The second chapter focuses on the agricultural terraces maintained by Lican Antai farmers, documenting their sophisticated water and soil management practices. Through open-ended interviews based on ethnopedological principles and quantitative soil analysis, this research reveals how traditional irrigation systems, regulated by local authorities such as directives and the Juez de Agua, have been crucial for sustaining agricultural production. Despite challenges posed by climate change, including reduced snowpack and irregular precipitation, these systems continue to function based on centuries of Indigenous traditional knowledge. An examination of soil management demonstrates that traditional agricultural practices—such as crop rotation, seasonal fallowing,and organic fertilization—enhance soil fertility and promote long-term health, evidenced by higher organic matter content and stable pH and electrical conductivity levels. The study also emphasizes the spiritual and cultural dimensions of agricultural management, including the reverence for the goddess Pachamama, who represents the environment, and rituals like the limpia de canales (channel cleaning), reflecting a profound connection between the Lican Antai cosmovision and their agricultural practices. This dissertation highlights the intricate relationship between traditional knowledge, sustainable soil and water management, and the resilience of these communities in the face of climate change. Keywords: ancestral management; agriculture; anthrosolization; salinization; organic matter indigenous knowledge; Inca; anthrosolization; salinization; organic matter.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Pyrolysis and co-pyrolysis of agricultural residues: production and potential of biochar as a soil conditioner
No full textA valorização de resíduos agroindustriais é crucial para a sustentabilidade ambiental e econômica. Esta tese explorou a produção e aplicação de biocarvões, incluindo variantes copirolisadas, visando aprimorar as propriedades do solo e o desempenho de culturas. Biocarvões foram produzidos a 500°C a partir de cama de frango, fibra de coco e resíduos da indústria de papel e celulose (moinha e resíduos da peneira rotativa). Após caracterização detalhada (físico-química, elementar, estrutural e morfológica), seus efeitos foram avaliados em experimentos com sorgo em três texturas de solo contrastantes (areia franca, franco-argiloso e muito argiloso), analisando a dinâmica da água, disponibilidade de nutrientes, crescimento da cultura e respostas microbianas. Os resultados demonstraram que as propriedades dos biocarvões variaram significativamente com a matéria-prima, e a copirólise otimizou características específicas. O biocarvão de fibra de coco destacou-se na retenção de água, enquanto os derivados de cama de frango exibiram elevado poder neutralizante e capacidade de disponibilizar nutrientes. A aplicação desses materiais melhorou consistentemente a retenção de água do solo (com aumentos de até 59% em solos arenosos) e a disponibilidade de nutrientes, impulsionando o crescimento do sorgo. Adicionalmente, os biocarvões corrigiram a acidez do solo e aumentaram sua capacidade de troca catiônica. No nível biológico, estimularam a atividade microbiana, com notáveis aumentos na biomassa fúngica (até 31 vezes em solos arenosos com biocarvão copirolisado). A estrutura da comunidade microbiana, incluindo a proporção de bactérias Gram-positivas para Gram-negativas, foi alterada, e a copirólise conferiu maior estabilidade em solos arenosos. Em suma, esta pesquisa demonstra o potencial significativo da valorização de resíduos. Palavras-chave: Resíduos agroindustriais; Microorganismos; Nutrientes; Lixiviação; Retenção hídrica; Acidez do solo.The valorization of agro-industrial residues is crucial for environmental and economic sustainability. This thesis explored the production and application of biochars, including co-pyrolyzed variants, aiming to enhance soil properties and crop performance. Biochars were produced at 500°C from chicken litter, coconut fiber, and pulp and paper industry residues (charcoal fines and rotary screen residues). Following detailed characterization (physicochemical, elemental, structural, and morphological), their effects were evaluated in sorghum experiments across three contrasting soil textures (sandy loam, clay loam, and heavy clay), analyzing water dynamics, nutrient availability, crop growth, and microbial responses. Results demonstrated that biochar properties varied significantly with the feedstock, and co- pyrolysis optimized specific characteristics. Coconut fiber biochar excelled in water retention, while chicken litter-derived biochars exhibited high neutralizing power and nutrient-supplying capacity. The application of these materials consistently improved soil water retention (with increases of up to 59% in sandy soils) and nutrient availability, boosting sorghum growth. Additionally, biochars corrected soil acidity and increased its cation exchange capacity. At the biological level, they stimulated microbial activity, with notable increases in fungal biomass (up to 31 times in sandy soils with co-pyrolyzed biochar). The microbial community structure, including the ratio of Gram-positive to Gram-negative bacteria, was altered, and co-pyrolysis conferred greater stability in sandy soils. In summary, this research demonstrates the significant potential of valorizing agro. Keywords: Agro-industrial residues; Microorganisms; Nutrients; Leaching; Water retention; Soil acidity.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG