RESUMO Fontes xenógenas são atrativas para o desenvolvimento de biomateriais naturais e sustentáveis. Este estudo objetivou a extração e a caracterização físico-química e biológica de colágeno (G1), nanoqueratina (G2) e bioapatita (G3) avícolas. Os materiais-teste foram analisados por MEV, FTIR, TGA, EDS e DRX. Biocompatibilidade e biodegradação in vivo dos materiais foram analisadas histopatologicamente em camundongos em 1, 3 e 9 semanas pós-enxertia subcutânea em comparação aos controles positivos (colágeno ou osso comercial) e negativo (sem enxerto). Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística intergrupos pelo método de ANOVA com pós-teste de Tukey-Kramer, sendo consideradas diferenças significativas se p < 0,05. G1 apresentou microestrutura filamentosa irregular típica do colágeno tipo I, espectro de bandas de amidas A, I, II e III comuns a proteínas e compatíveis com manutenção da tripla hélice e perda de massa a partir de 40,5 °C. G2 apresentou lâminas de diversos tamanhos com superfície rugosa, com bandas de amida I, II e reduzida amida A e perda de massa a partir de 50 °C. G3 apresentou pó branco, livres de matéria orgânica, relação Ca/P de 1,54, bandas de substituição por carbonato tipo A e B, alta cristalinidade e perda de massa a partir de 150 °C. Todos os grupos exibiram biocompatibilidade, com padrão não irritante em G1 e pouco irritante em G2 e G3, enquanto a biodegradação foi total em G1 e G2 e parcial em G3. Biomimetismo, biocompatibilidade e biodegradação observados indicam potencial de colágeno e nanoqueratina avícolas para agentes hemostáticos e de bioapatita para enxerto ósseo, sendo necessários futuros estudos ortotópicos de eficácia.

ABSTRACT Xenogeneic sources are attractive for the development of natural and sustainable biomaterials. The objective of this study was to extract and perform the physicochemical and biological characterization of poultry collagen (G1), nanokeratin (G2) and bioapatite (G3). The test materials were analyzed through SEM, FTIR, TGA, EDS and DRX. The in vivo biocompatibility and biodegradation of the materials were analyzed histopathologically in mice at 1, 3 and 9 weeks post-subcutaneous grafting compared to positive (collagen or commercial bone) and negative (no graft) controls. The obtained data was submitted to intergroup statistical analysis using the ANOVA method with the Tukey-Kramer post-hoc test, and differences were considered significant for p < 0.05. G1 had an irregular filamentous microstructure typical of type I collagen, a band spectrum of amide A, I, II and III, common to proteins and compatible with triple helix maintenance, and mass loss after 40.5 °C. G2 had blades of various sizes with rough surface, with bands of amide I, II and reduced amide A and mass loss after 50 °C. G3 presented as white powder, free of organic matter, Ca/P ratio of 1.54, bands of type A and B carbonate substitution, high crystallinity and mass loss after 150 °C. All groups exhibited biocompatibility, with a non-irritating pattern in G1 and slight irritation in G2 and G3, while biodegradation was complete in G1 and G2 and partial in G3. The observed biomimicry, biocompatibility and biodegradation suggest the potential of poultry collagen and nanokeratin as hemostatic agents and bioapatite for bone grafting, requiring future orthotopic efficacy studies.

Explantes cotiledonários foram primeiramente cultivados em meio MS suplementado com 2,4-D 4,52 mM e cinetina 0,46 mM. O desenvolvimento dos calos foi acompanhado (0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28 até 32 dias após o subcultivo) e uma curva de crescimento foi determinada com base nos pesos fresco e seco dos calos. A curva de crescimento apresentou um padrão sigmoidal com quatro fases distintas. A maior porcentagem de crescimento foi observada na fase exponencial e a menor na fase estacionária. Estes resultados indicam que o subcultivo dos calos pode ser realizado 20 dias após a inoculação. Os calos obtidos após um período de 28 dias foram liofilizados, macerados e submetidos à extração de proteínas solúveis, utilizando tampões com diferentes valores de pH (2,6; 4,0; 6,0; 8,0 e 10,0) e o teor protéico dos extratos foi determinado pelo método de Bradford. O tampão pH 8,0 foi o mais eficiente na extração de proteínas solúveis dos calos. A análise de aminoácidos mostrou que os calos apresentam um alto teor de ácido aspártico/asparaina em um baixo teor de metionina. A dinâmica da síntese de proteínas nos calos foi acompanhada por ensaios eletroforéticos (SDS-PAGE).

Cotyledon explants were first cultured on MS medium supplemented with 4.52 M 2,4-D and 0.46 mM kinetin. The development of the calli was followed (0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28 and 32 days after) and the growth curve was determined, based in fresh and dry weight. The growth curve presented sigmoidal form with four distinct phases. The highest growth percentage was observed at the exponential phase and the lowest at the stationary phase. These results indicated that cotyledon callus subculture should be performed 20 days after inoculation. The calli obtained after a period of 28 days were freeze dried, macerated and submitted to extraction with buffers of different pH values (2.6; 4.0; 6.0; 8.0 and 10.0) and the proteins in the extracts were determined by Bradford method. The pH 8.0 buffer was the most efficient to extract the largest amount of protein. The amino acid analyses calli showed a high content of aspartic acid and low content of metionin. The dynamics of protein synthesis in calli was followed by SDS-PAGE electrophoresis.

Com o objetivo de promover a indução in vitro de calos, segmentos cotiledonares e de hipocótilos de plântulas de "soja perene" (Glycine wightii (Wight & Arn.) Verdc.) foram inoculados em meio básico MS contendo diferentes concentrações a diferentes de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) e 6-furfurilaminopurina (cinetina), suplementado com sacarose (1,5 e 3%) e 0,8% de agar. Os explantes foram mantidos na ausência de luz, em sala de crescimento, com a temperatura de 28ºC. A melhor indução de calos (em cotilédones e hipocótilos) foi observada em explantes inoculados em meio contendo 2,4-D (1,0 mg.L-1), cinetina (0,1 mg.L-1) e 3% de sacarose. Para promover o subcultivo de calos produzidos, foram utilizadas diferentes concentrações de 2,4-D (0,5 a 4,0 mg.L-1), com e sem cinetina (0,1 mg.L-1), acrescentando-se sacarose (1,5 e 3%). Os calos foram mantidos por 25 dias na ausência de luz, em sala de crescimento com temperatura de 28ºC. Os resultados indicaram que a combinação de 2,4-D 1,0 mg.L-1 + cinetina 0,1 mg.L-1 + sacarose 3% proporcionou a maior média de peso de matéria fresca de calos cotiledonares, enquanto que a combinação de 2,4-D 2,0 mg.L-1 + cinetina 0,1 mg.L-1 + sacarose 3% proporcionou a maior média de peso de matéria fresca de calos de hipocótilos. Altas concentrações de 2,4-D independentes das concentrações de cinetina e sacarose, promoveram oxidação e diminuição no peso fresco dos calos de cotilédones e de hipocótilos.

With the objective to promote in vitro callus induction, cotyledon and hypocotyl segments of "perennial soybean" (Glycine wightii (Wight & Arn.) Verdc.) were inoculated in basal medium MS supplemented with sucrose (1.5 e 3%) and 0.8% agar and different concentrations of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and 6-furfurylaminopurine (kinetin). The explants were maintained in a dark growth room at 28ºC. The best callus induction was observed in explants (cotyledon and hypocotyl) maintained in medium containing the combination of 2,4-D (1 mg.L-1), kinetin (0.1 mg.L-1) and 3% sucrose. To promote callus subculture, the MS medium was supplemented with different combinations of 2,4-D (0.5 to 4.0 mg.L-1), with or without kinetin (0.1 mg.L-1) and sucrose (1.5 e 3%). The calli were maintained 35 days in a dark growth room at 28ºC. The results indicated that the use of 2,4-D 1.0 mg.L-1 + kinetin 0.1 mg.L-1 + sucrose 3% provided the highest average weight of cotyledons calli fresh matter, whereas the use of 2,4-D 2.0 mg.L-1 + kinetin 0.1 mg.L-1 + sucrose 3% provided the highest average weight of hypocotyl calli fresh matter. High concentrations of 2,4-D, independent of kinetin and sucrose concentrations, promoted oxidation and reduction in fresh weight from calli of cotyledon and hypocotyls.

Sementes de Bauhinia pentandra (Bong) Vog. ex. Steua. foram estudadas quanto aos aspectos fenológicos (tamanho, massa e comprimento do hilo) e quanto a sua composição química. A farinha de sementes teve o teor de nitrogênio total determinado e foi submetida à extração de proteínas em diferentes valores de pH. Uma lectina foi isolada de sementes por cromatografia de afinidade em coluna de Sepharose-4B. A homogeneidade da lectina foi demonstrada por eletroforese em gel de poliacrilamida na presença de SDS e beta-mercaptoetanol. A lectina mostra apenas uma banda protéica de massa molecular aparente de 30 kDa. A lectina de B. pentandra mostra especificidade por D-galactose, requer a presença de cátions divalentes (Ca2+ e Mn2+) para exercer sua atividade e tem uma composição de aminoácido caracterizada pelo alto teor de ácido aspártico, ácido glutamico, alanina e pelo baixo teor de metionina, cisteina e triptofano. A lectina aglutina eritrócitos de coelho e humano do grupo A e foi relativamente resistente ao tratamento térmico, retendo parte de sua atividade original mesmo após 60 min a 70 ºC.

Bauhinia pentandra (Bong) Vog. ex. Steua seeds were investigated with respect to phenologic aspects (size, mass, hilum and length) and with respect to their chemical composition. The total nitrogen content of the seed flour was determined, and the flour was extracted in different pH values. A lectin was isolated from the seeds by Sepharose-4B affinity chromatography. The homogeneity of the lectin was demonstrated by SDS-PAGE in the presence of beta-mercaptoethanol. Only one protein band with an apparent molecular mass of 30 kDa was found. The B. pentandra lectin showed a carbohydrate specificity for D-galactose, a requirement for divalent metal cations (Ca2+ and Mn2+) for full activity and amino acid composition with a high content of aspartic acid, glutamic acid and alanine and low levels of methionine, cysteine and tryptophan. The lectin agglutinated rabbit and human A group erythrocytes and was relatively stable to heat treatment, retaining half of its original activity after 60 min at 70 ºC.