BRPI0616178A2 - material e método para remover oxo-ánions e cátions metálicos de um lìquido - Google Patents
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Abstract
MATERIAL E MéTODO PARA REMOVER OXO- áNIONS E CáTIONS METáLICOS DE UM LìQUIDO. A presente invenção refere-se a um material para remover oxo- ánions e cátions metálicos de um líquido. Este material é caracterizado pelo fato de que este compreende ferritina hipertermofílica. A presente invenção também se refere a um método para remover pelo menos um dos oxoánions e cátions metálicos de um líquido. Este método é caracterizado pelo fato de que um material que compreende ferritina hipertermofílica é usado como material de filtro. é especialmente preferido que o dito líquido seja composto de água. A invenção também se refere ao uso de ferritina hiper- termofílica para remover cátions metálicos e oxo-ânions de um líquido.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MATERIAL EMÉTODO PARA REMOVER OXO-ÂNIONS E CÁTIONS METÁLICOS DEUM LÍQUIDO".
A presente invenção refere-se a um material para remover oxo-ânions e cátions metálicos de um líquido. A invenção também se refere a ummétodo para remover pelo menos um dos oxo-ânions e cátions metálicos deum líquido. É conhecido na técnica remover oxo-ânions e cátions metálicosde um líquido. Por exemplo, diversos sistemas de filtração que estão dispo-níveis, fazem uso de, entre outras coisas, alumina ativada, um hidróxido fér-rico granular, areia revestida de dióxido de manganês ou areia revestida deferro, ultrafiltração aumentada por polietileno e óxido de metal de transiçãonanoparticulado. Estes sistemas tanto são ineficientes em baixa concentra-ção de contaminante como adicionam novos contaminantes, micróbios, etc.Na verdade, estes sistemas conhecidos requerem muitas horas para remo-ver as impurezas determinadas do líquido. Também, estes sistemas conhe-cidos são capazes de remover tanto cátions metálicos como oxo-ânions dolíquido.
Portanto, há a necessidade na técnica de um material com oqual os oxo-ânions e cátions metálicos podem ser removidos de um líquido.Portanto, a presente invenção tem o objetivo de proporcionar um materialpara remover oxo-ânions e cátions metálicos de um líquido que compreendeum material que é capaz de remover pelo menos um destes contaminantes.
Ademais, a invenção tem o objetivo de proporcionar um materialque seja capaz de realizar a filtração de um líquido em um período de tempomuito mais curto do que os materiais conhecidos.
Também, a invenção tem o objetivo de proporcionar um materialque seja capaz de remover contaminantes em concentrações muito baixas,de preferência, em concentrações muito menores do que é possível com osmateriais conhecidos.
Para atingir pelo menos um destes objetivos acima, a invençãoproporciona um material, conforme mencionado no preâmbulo, e esta é ca-racterizada pelo fato de compreender ferritina hipertermofílica.O material de acordo com a invenção é capaz de filtrar os con-taminantes em concentrações de substrato muito baixas. Ademais, este émuito mais rápido dos materiais disponíveis, segundos em vez de minutos ahoras. Também, este é capaz de remover tanto cátions metálicos como oxo-ânions em uma única etapa.
Na verdade, o material de acordo com a presente invenção éregenerável e biodegradável.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, proporcio-na-se um método para remover pelo menos um dos oxo-ânions e cátionsmetálicos de um líquido, tal método é caracterizado pelo fato de que o mate-rial que compreende ferritina hipertermofílica é usado como material de filtro.Este método de acordo com a presente invenção proporciona as vantagens,conforme indicado acima, com relação ao material.
É especialmente preferido que um método seja realizado parafiltrar água. De acordo com este método, as concentrações de contaminantede cátions metálicos e oxo-ânions que podem ser obtidas correspondem ousão menores do que o nível máximo de contaminante atual (MCL) de solutosem água potável, sugerido por World Health Organization, e outros.
De acordo com uma modalidade preferida adicional, um métodoé caracterizado pelo fato de que os ditos oxo-ânions e cátions metálicos sãoselecionados entre íons de ferro, fosfato, arsenato, vanadato, tungstato emolibdato. Estes íons podem ser removidos de forma eficiente com o pre-sente.
É adicionalmente preferido que o método de acordo com a in-venção compreenda a etapa de realizar uma conversão de ferro ferroso emferro férrico com a ferritina hipertermofílica. Então, o íon de ferro se tornainsolúvel, e na verdade, será precipitado na cobertura de proteína da proteí-na ferritina.
Ademais, prefere-se que o dito método compreenda a etapa derealizar uma absorção de um oxo-ânion na cobertura de proteína do materialferritina. É especialmente preferido que uma co-precipitação do ferro férricoe oxo-ânions na cobertura de proteína seja realizada.De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, estarefere-se ao uso de uma ferritina hipertermofílica para remover cátions metá-licos e oxo-ânions de um líquido. É especialmente preferido que este usoesteja relacionado com a remoção de cátions metálicos e oxo-ânions da á-gua, para obter água portável que satisfaz as exigências de World HealthOrganization, United Nations e outros.
Por fim, a presente invenção se refere a um método para produ-zir uma ferritina hipertermofílica, que compreende as etapas de:
(a) construção de uma cepa recombinante de E. Coli que contémo gene estrutural de ferritina,
(b) superprodução da proteína recombinante, e
(c) purificação em única etapa por tratamento a calor.
Uma vantagem específica do material de acordo com a presenteinvenção é a capacidade de remover oxo-ânions em concentrações muitobaixas, abaixo de 10 ppb. A concentração obtenível com o presente materialestá muito além da capacidade das técnicas atualmente disponíveis.
Também, a capacidade que será repetidamente esterilizada éuma vantagem importante da presente invenção. Por exemplo, se o materialde acordo com a presente invenção fosse contaminado por micróbios, etc.,este pode ser esterilizado, para produzir um material de filtração puro e seguro.
A esterilização pode ser realizada em uma autoclave a 120°Cdurante 20 minutos. Nenhuma perda de atividade é sofrida por tal método.Um material de acordo com a presente invenção é biodegradável. A biode-gradação pode ser obtida por meio de enzimas peptidases.
A ferritina hipertermofílica que é usada de acordo com a presen-te invenção, é estável sobre uma grande faixa de temperatura. Esta é espe-cialmente capaz de ser usada em uma temperatura de O0C a 100°C.
Ao contrário dos materiais conhecidos na técnica, e que são u-sados para remover cátions metálicos ou oxo-ânions de um líquido, o pre-sente material é capaz de remover ambos os íons. Isto é completamente novo na técnica.A ferritina hipertermofílica pode ser produzida como exposto aseguir:
CONSTRUÇÃO DE CEPA RECOMBINANTE DE E. COLI:
O gene putativo da ferritina das células de Pyrococcus furiosusfoi amplificado pelo método PCR utilizando olígonucleotídeos 5'-CCATATGTTGAGCGAAAGAATGC-3' como o iniciador direto e 5'-GTCGACT-TACTCCTCCCTG-3' como o iniciador reverso. Então, o gene foiclonado em um vetor de transferência pCR 2.1-TOPO (Invitrogen) e trans-formado em células competentes DH5a de E.coli para amplificação adicio-nal. O vetor quimérico foi, então, isolado das células e seqüenciado paraverificar a fidelidade do clone. O gene da ferritina foi, então, separado porrestrição digestão NdeI e Sa/I (Roche) e reclonado em vetor de expressãopET24a (+) (Novagen). O clone resultante foi, então, transformado nas célu-las competentes de BL21 -CodonPIus (DE3)-RIL (Stratagene).
SUPEREXPRESSÁO SOBRE A PROTEÍNA RECOMBINANTE:
Uma única colônia da cepa recombinante de E. Coli foi inoculadaem meio LB (Sambrook et al., 1989) que contém 50 mg ml"1 de cloranfenicole 20 mg ml"1 de canamicina e cultivada durante a noite de forma aeróbicaem 310 K e 200 rev. min"1. Esta pré-cultura foi transformada em meio TB(Sambrook et al., 1989) em uma razão de 1:20 e desenvolvida durante 2 h(até atingir o valor O.D60O de 0,5 ou mais) e induzida com 1 mM de IPTG. Ascélulas foram, então, colhidas por centrifugação após um adicional de 5 h decrescimento.
PURIFICAÇÃO DE FERRITINA:
O grânulo de célula foi lavado e redissolvido em 20 mM de tam-pão Tris-HCI, pH 8. DNase e RNase foram adicionadas à solução para de-gradar os elementos genéticos e 0,5 mM de PMSF foi adicionado para pro-teger qualquer degradação protéica por atividade interna da protease. Asuspensão celular foi, então, aplicada a um Cell Disruptor (Constant Sys-tems) para quebrar as células. O extrato isento de células foi submetido atratamento a calor (373 K, 30 min) e clarificado por centrifugação. O sobre-nadante resultante foi concentrado sobre Amicon, YM-100, para obter a pre-paração final da proteína.
A presente invenção não se restringe à descrição conforme exi-bido antes no documento. A mesma é apenas limitada pelas reivindicaçõesem anexo.
Claims (9)
1. Material para remover oxo-ânions e cátions metálicos de umlíquido, caracterizado pelo fato de que este compreende ferritina hipertermo-fílica.
2. Método para remover pelo menos um dos oxo-ânions e cá-tions metálicos de um líquido, caracterizado pelo fato de que um materialque compreende ferritina hipertermofílica é usado como material de filtro.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o dito líquido é água.
4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que os ditos oxo-ânions e cátions metálicos são selecionados entreíons de ferro, fosfato, arsenato, vanadato, tungstato e molibdato.
5. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o dito método compreende a etapa de realizar uma conversãode ferro ferroso em ferro férrico com a ferritina hipertermofílica.
6. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o dito método compreende a etapa de realizar uma absorção deum oxo-ânion na cobertura de proteína do material de ferritina.
7. Uso de uma ferritina hipertermofílica para remover cátionsmetálicos e oxo-ânions de um líquido.
8. Uso de acordo com a reivindicação 7, para remover cátionsmetálicos e oxo-ânions da água.
9. Método para produzir uma ferritina hipertermofílica que com-preende as etapas de:(a) construção de uma cepa recombinante de E. Coli que contémo gene estrutural de ferritina,(b) superprodução da proteína recombinante, e(c) purificação em única etapa por tratamento a calor.
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