Biomaterials have been intensively investigated due to the increase in the elderly population and high prevalence of several disorders, such as cardiovascular and orthopedic diseases. Polymeric and composite polymeric materials in combination with different processing techniques, such as electrospinning, solution blow spinning, ultrathin film preparation, and 3D printing are promising for obtaining biomaterials with patient-specific applications. Here, we provide a review on recent advances and perspectives for synthetic and natural polymers as well as composites in the design of biomaterials. After introducing basic information about biomaterials, we describe the fundamentals of manufacturing techniques and highlight possible biomedical applications.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a solubilização de fósforo de rocha fosfática por Aspergillus niger, em cultivo em estado sólido (CES) em bagaço de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), por meio da maximização da eficiência de produção de ácido cítrico. A rocha fosfática (IPR) escolhida para o estudo é um tipo de rocha ígnea com solubilização de fósforo muito baixa, obtida da empresa Itafós, em Arraias, no estado do Tocantins. Utilizou-se o delineamento composto central rotacional (DCCR) como ferramenta estatística para avaliar o efeito das concentrações da fonte de carbono (sacarose) e da IPR no meio para CES como estratégia para melhorar a solubilização de P. Para o processo sem a IPR, houve produção de ácido cítrico de até 300 g por quilograma de substrato. Os experimentos em DCCR mostraram que a adição da IPR afetou a produção de ácido cítrico, com valores de P solubilizado de 1,44 a 2,72 g por quilograma de substrato e rendimento de P solubilizado de 12,96 a 48,94%. Além disso, a análise da razão P solubilizado/sacarose mostrou condições favoráveis para solubilização de P e produção de ácido cítrico. Os valores de P solubilizado são promissores, ao se considerar que a IPR apresenta baixa solubilização, com apenas 8,6% de P2O5. No geral, esses resultados podem contribuir para o desenvolvimento de processos biotecnológicos, para a produção de fertilizantes fosfatados ambientalmente favoráveis, como alternativa para uma agricultura mais sustentável.

Abstract: The objective of this work was to evaluate the solubilization of phosphorus from a phosphate rock by Aspergillus niger, under solid-state cultivation (SSC) in sugarcane (Saccharum officinarum) bagasse, by maximizing the efficiency of citric acid production. The phosphate rock (IPR) chosen for the study is a type of igneous rock with a very low phosphorus solubility, obtained from the Itafós company, in Arraias, in the state of Tocantins, Brazil. The rotatable central composite design (RCCD) was used as a statistical tool to evaluate the effect of the concentrations of the carbon source (sucrose) and of the IPR on the SSC medium as a strategy to improve P solubilization. In the process without the IPR, there was a citric acid production of up to 300 g per kilogram of substrate. The experiments in the RCCD showed that the addition of the IPR affected citric acid production, with values of solubilized P ranging from 1.44 to 2.72 g per kilogram of substrate and of solubilized P yield from 12.96 to 48.94%. The analysis of the solubilized P/sucrose ratio showed favorable conditions for P solubilization and citric acid production. The obtained solubilized P values are promising considering that the IPR has a very low solubilization, with only 8.6% P2O5. Overall, these findings could contribute to the development of biotechnological processes for producing eco-friendly phosphate fertilizers, as an alternative for a more sustainable agriculture.

The second generation (2G) ethanol obtained from lignocellulosic biomass has been considered as a potential alternative source of energy for the transportation sector. However, the technologies to convert lignocellulose into fermentable sugars still face several challenges. One of the major challenges of this process is related to the cost of the cellulolytic enzymes. Thus, the development of bioprocesses for enzyme production and strategies to increase the final yield of the enzymatic hydrolysis reactions are required to ensure the economic feasibility of the biomass conversion process. In this review, it is discussed the progress related to fungal enzyme technology over the past few years with major emphasis on the biocatalysts needed for cellulose degradation as well as on cultivation strategies for the production of enzymes on-site. The potential of applying secretome analysis as a tool for the characterization of the enzymatic complexes and some limitations on the use of enzymatic cocktails in the saccharification step, such as the unproductive adsorption of enzymes onto lignin are also discussed in light of the recent literature.

A conversão da biomassa vegetal proveniente de resíduos agroindustriais e florestais em biocombustíveis e bioprodutos, dentro do conceito de biorrefinarias, é de grande interesse, principalmente para o Brasil, onde a agroenergia possui um enorme potencial de desenvolvimento. Entretanto, para garantir a viabilidade do processo de conversão, é fundamental reduzir o custo das enzimas utilizadas na etapa de hidrólise. Para isso, deve-se dispor da peça chave deste processo, que é o microrganismo. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar fungos isolados da região Amazônica em relação ao potencial de produção das enzimas celulases e xilanases. De um total de 40 isolados cultivados por fermentação em estado sólido (FES), durante 10 dias, os fungos que se destacaram quanto à produção de endoglucanase (351,79Ug-1 em 120h) e β-glicosidase (62,31Ug-1em 72h) foi o P47C3 (A. niger), e na produção de xilanase (1076,94Ug-1 em 72h) e FPase (2,46Ug-1 em 120h) foram o P6B2 (A. oryzae) e o P40B3, respectivamente. Os resultados obtidos demonstram o enorme potencial de aplicação das enzimas produzidas pelos fungos isolados da Amazônia, contribuindo, assim, para gerar os avanços tecnológicos necessários para o aumento da eficiência do uso da biomassa vegetal como fonte de energia renovável

The conversion of biomass from forestry and agroindustrial residues into biofuels and bioproducts, within the biorefinery concept, is of great interest, especially to Brazil, where bioenergy has a huge potential for development. However, to ensure the viability of the conversion process it is essential to reduce the cost of the enzymes used in the hydrolysis step. For this, one must have the key element of this process, which is the microorganism. In this context, the objective of this study was to evaluate different fungi isolated from the Amazon region for their potential in terms of the production of cellulase and xylanase enzymes. Of a total of 40 strains cultivated under solid state fermentation (SSF) for 10 days, the strain that stood out for the production of endoglucanase (351.79Ug-1120h) and β-glucosidase (62.31Ug-1 at 72h) was P47C3 (A. niger) whereas for xylanase (1076.94Ug-1 in 72 hours) and FPase (2.46Ug-1 in120 hours) were P6B2 (A. oryzae) and P40B3, respectively. These results demonstrate the great potential application of the enzymes produced by the Amazon isolated fungi, thus contributing to generate the necessary technological advances in order to increase the efficiency of the use of biomass as a renewable energy source.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção enzimática de celulases pelo fungo filamentoso Aspergillus niger por fermentação em estado sólido de diferentes substratos. Foram avaliados os substratos sólidos bagaço de cana-de-açúcar, farelo de soja, farelo de trigo e misturas entre os substratos. Em substrato com 90% de bagaço e 10% de farelo de soja, avaliaram-se os efeitos do conteúdo de umidade (60, 70 e 80%, base úmida) e da suplementação com os meios indutores da atividade enzimática: sacarose, Mandels & Weber básico, Mandels & Weber modificado, com acréscimo de carboximetilcelulose, e Czapeck Dox. As maiores atividades de celulase total e endoglucanase, em farelo de trigo, foram obtidas após 72 horas de cultivo: 0,4 e 21,0 UI g-1, respectivamente. Observou-se expressivo aumento nas atividades enzimáticas na medida em que se aumentou a proporção de farelos no substrato, em comparação à fermentação com bagaço de cana apenas. O conteúdo de umidade de 50% foi insuficiente para conseguir completa hidratação do bagaço de cana, e a umidade ideal varia de acordo com o meio utilizado para suplementação e encontra-se entre 70 e 80%. O meio de Mandels & Weber modificado apresenta o melhor resultado como indutor da atividade enzimática.

The objective of this work was to evaluate cellulase enzyme production by the filamentous fungus Aspergillus niger by solid-state fermentation of different substrates. The solid substrates sugarcane bagasse, wheat bran, soybean meal, and their mixtures were evaluated. The effects of substrate moisture contents (60, 70, and 80% in humid basis) and of the supplementation with culture media: sucrose, basic Mandels & Weber, modified Mandels & Weber, with the addition of carboxymethyl cellulose, and Czapeck Dox, were evaluated in substrate with 90% bagasse and 10% soybean meal. The highest total cellulose and endoglucanase activities, in wheat bran, were obtained after 72 hours: 0.4 and 21.0 IU g-1, respectively. There was an expressive increase in enzymatic activities as the proportion of bran in the substrate increased, in comparison to fermentation with sugarcane bagasse only. The 50% moisture content was insufficient to fully hydrate sugarcane bagasse, and the ideal humidity varies according to the medium used for supplementation and is between 70 and 80%. The modified Mandels &Weber medium shows the best result as an inductor of enzymatic activity.