Neste trabalho são apresentados resultados sobre o desenvolvimento de um sensor visando à utilização no monitoramento de peróxido de hidrogênio em amostras de reações Fenton. Superfícies eletródicas modificadas com filmes de poli-azul de metileno (PMB) e óxido de rutênio de hexacianoferrato (RuOHCF) sem e com a incorporação de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) foram utilizadas para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio. O efeito da ordem de deposição do PMB e MWCNT foi avaliado por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estudos realizados por voltametria cíclica indicaram que a superfície modificada com PBM/MWCNTs facilita a redução catódica do peróxido de hidrogênio, processo que ocorre em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). O método para a detecção de peróxido de hidrogênio apresentou uma resposta linear de 109 a 3000 µmol L-1, com limite de detecção de 20,7 µmol L-1 e sensibilidade de 108 µA mmol-1 L cm-2. O eletrodo modificado com RuOHCF foi utilizado para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio por análise em injeção em fluxo (FIA). O método apresentou uma resposta linear de 10 a 5000 µmol L-1 e limite de detecção de 1,7 µmol L-1. Aplicações em amostras comerciais também foram realizadas, e os resultados foram concordantes com os obtidos por método padrão. Estudos sobre o processo eletrocatalítico da reação de peróxido de hidrogênio em filmes de RuOHCF foram investigados utilizando eletrodo rotativo. A incorporação de MWCNTs na superfície eletródica também foi analisada com o filme de RuOHCF. Os resultados indicaram que a presença de MWCNTs melhorou a resposta do sensor para peróxido de hidrogênio em potenciais próximos a 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). A influência da quantidade de MWCNTs foi avaliada por amperometria em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat) na presença de peróxido de hidrogênio. O eletrodo modificado com 100 µg de MWCNTs e posterior deposição do filme de RuOHCF apresentou melhores características analíticas. Obteve-se como resultado uma curva analítica em um intervalo de 0,1 a 10 mmol L-1, originando uma reta de acordo com a equação: -I (µA) = 0,26 + 31,2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0,9999. A sensibilidade foi de 1560 µA mmol-1 L cm-2 e os limites de detecção e quantificação foram estimados em 4,7 (S/N = 3) e 15,8 (S/N = 10) µmol L-1, respectivamente. Comparando-se as características analíticas dos filmes de PMB e RuOHCF depositados na superfície dos MWCNTs, aquele que apresentou melhor resultado foi o eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF por ter melhor limite de detecção e maior sensibilidade. Esse eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF foi utilizado para monitorar o consumo de peróxido de hidrogênio em amostras de reação Fenton. Também foi avaliado o efeito da presença de Fe3+ contido no próprio processo de degradação. A interferência foi eliminada complexando o Fe3+ com oxalato. Finalmente, o eletrodo foi utilizado para monitorar a concentração de peróxido de hidrogênio na degradação de fenol e os resultados foram concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico / This work presents results on the development of a sensor to monitor the hydrogen peroxide content in samples of Fenton reaction. The electrode surface was modified with films of poly-methylene blue (PMB) and ruthenium oxide hexacyanoferrate (RuOHCF). In some cases, multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were also used. The effect of the order of deposition of PMB and MWCNTs was evaluated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The influence of immobilization of various platforms in the performance of fabricated sensors for hydrogen peroxide was also studied. Cyclic voltammetry experiments indicated that the surface modified with PMB/MWCNTs facilitates the cathodic reduction of hydrogen peroxide, a process that occurred at 0.0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The method showed a linear response from 109 to 3000 µmol L-1 hydrogen peroxide. The limit of detection was estimated as 20.7 (S/N = 3) µmol L-1 with a sensitivity of 108 µA mmol-1 L cm-2. Electrodes modified with RuOHCF films were used for the amperometric detection of hydrogen peroxide by flow injection analysis (FIA).The method showed a linear response from 10 to 5000 µmol L-1 and a detection limit of 1.7 µ mol L-1. Analyses of hydrogen peroxide in commercial samples were also performed, and the results agreed with those obtained by a standard method. Studies on the kinetics of the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide in RuOHCF films were carried out using rotating disc voltammetric. The immobilization of MWCNTs on RuOHCF films was also investigated. The results indicated that the presence of MWCNTs facilitated the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide at potential values near to 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The influence of the amount of MWCNTs was studied by amperometry at 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat) in the presence of hydrogen peroxide. The electrode modified with 100 µg of MWCNTs and subsequent deposition of the RuOHCF film showed better analytical characteristics. An analytical curve ranging from 0.1 to 10 mmol L-1 hydrogen peroxide was obtained, resulting in a straight line according to the equation: -I (µA) = 0.26 + 31.2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0.9999. The sensitivity was found to be 1560 µA mmol-1 L cm-2 and the detection and quantification limits were estimated at 4.7 (S / N = 3) and 15.8 (S / N = 10) mmol L-1, respectively. Electrodes modified with MWCNTs and RuOHCF films leaded to better detection limit and sensitivity in comparison to those modified with MWCNTs and PMB. This MWCNTs and RuOHCF modified electrode was used to monitor the consumption of hydrogen peroxide in samples of Fenton reaction and the effect of Fe3+ generated in the degradation process was also examined. The interference was minimized by adding oxalate to the samples. Finally, the sensor was used to monitor the concentration of hydrogen peroxide in the degradation of phenol and the results were in agreement with those obtained by using spectrophotometry

Na fase crônica da doença de Chagas, 70% dos pacientes são assintomáticos, 20-30% apresentam a forma cardíaca e 8% a digestiva. A influência da heterogeneidade genética das cepas de Trypanosoma cruzi na evolução da forma clínica foi cogitada. Neste trabalho, utilizamos PCRs para genes do maxicírculo de T. cruzi para caracterizar parasitas isolados de 75 pacientes com a forma assintomática ou cardíaca. Verificamos que os genes que codificam as subunidades 7 (ND7) e 4 (ND4) da NADH desidrogenase (complexo I mitocondrial) apresentam deleções em algumas cepas. No entanto, não observamos correlação entre as deleções nos genes e as formas clínicas. Investigamos alguns parâmetros do funcionamento da mitocôndria em cepas controle e com mutações. Verificamos que as deleções em ND7 ou ND4 não afetam a velocidade de consumo de oxigênio em epimastigotas permeabilizados com digitonina, concluindo que o complexo I mitocondrial não é funcional neste estágio. Observamos que os níveis de produção de H2O2 pela mitocôndria não guardam relação com a presença das mutações. / In the chronic phase of Chagas disease, 70% of the patients are asymptomatic, 20-30% develop the cardiac form and 8% the digestive form. The influence of the genetic heterogeneity of Trypanosoma cruzi strains in the outcome of the clinical presentation has been considered. In this study, we employed PCR assays targeted to T. cruzi maxicircle genes to genotype parasite isolates from 75 patients with the asymptomatic or cardiac forms. We verified that the genes that code for subunits 7 (ND7) and 4 (ND4) of the NADH dehydrogenase (mitochondrial complex I) show deletions in some strains. Nevertheless, we found no correlation between the presence of the deletions and the clinical presentations. We investigated some mitochondrial functional parameters in control and mutant strains. We observed that deletions in ND7 or ND4 do not affect the rate of oxygen consumption in epimastigotes permeabilized with digitonin. We conclude that complex I is non-functional in this stage. We observed no correlation between mitochondrial production of H2O2 and the gene deletions.

Este estudo in vitro avaliou o efeito do bicarbonato de sódio 10% (BS) e do hidrogel de ascorbato de sódio 10% (AS) na resistência adesiva à microtração de uma resina composta unida à superfície de esmalte bovino clareado com peróxido de hidrogênio 35% (PH). Cento e vinte superfícies de esmalte vestibular com dimensões de 4mmX4mm de incisivos bovinos foram planificadas e separadas em cinco grupos: C - não clareado e restaurado; OI - clareado com PH e restaurado imediatamente; O7 - clareado com PH, armazenado por 7 dias em água destilada e restaurado; OBS - clareado com PH, BS 10% durante 5 min e restaurado; OAS - clareado com PH, AS 10% durante 15 min e restaurado. O gel de PH (Total Blanc Office, Nova DFL) foi aplicado duas vezes de 20 minutos em cada espécime e as restaurações foram confeccionadas com sistema adesivo restaurador (Natural Bond DE + Natural Look, Nova DFL). Após uma semana, os espécimes foram seccionados para obtenção de palitos com 1,00 mm2 de área média e submetidos ao teste de microtração em máquina de teste universal a 0,5mm/min, imediatamente e após 6 meses. As falhas foram avaliadas em estereomicroscópio digital (200x) e classificadas em: adesiva, coesiva em esmalte, coesiva em resina e mista. Os dados foram analisados por ANOVA a dois critérios e teste de Tukey para comparações múltiplas (p<0,05). Os valores médios de resistência adesiva (MPa ± DP; imediatamente / 6 meses) foram: C (24,22 ± 7,74 Ba / 20,13 ± 6,43 BCa); OI (18,29 ± 5,88 Ca / 25,85 ± 5,23 Ab); O7 (40,88 ± 7,95 Aa / 24,61 ± 7,83 ABb); OBS (19,95 ± 5,67 BCa / 15,94 ± 5,57 CDa); OAS (24,43 ± 6,43 Ba / 13,69 ± 5,58 Db). Das estratégias antioxidantes avaliadas após 7 dias, os grupos OAS e OBS não diferiram estatisticamente do grupo C, nem OBS diferiu estatisticamente do grupo OI. Nesse período de avaliação, somente o grupo O7 apresentou diferença significativa em relação aos demais grupos. Após 6 meses de envelhecimento, apenas O7 e OBS apresentaram desempenho semelhante estatisticamente ao grupo C. O percentual de falhas (7 dias / 6 meses) foi: adesiva (65,26% / 67,06%); coesiva em esmalte (14,74% / 24,71%); coesiva em resina (1,58% / 2,35%); mista (18,42% / 5,88%). Em função dos resultados apresentados, a estratégia mais segura é aguardar 7 dias após o clareamento para a realização de restaurações adesivas. Quando não for possível aguardar este tempo, a aplicação de bicarbonato de sódio 10% por 5 minutos sobre o esmalte clareado deve ser feita. / This \"in vitro\" study evaluated the effect of 10% sodium bicarbonate (SB) and 10% sodium ascorbate (SA) hydrogel on the composite resin microtensile bond strength of bleached bovine enamel with 35% hydrogen peroxide (HP). One hundred and twenty buccal enamel surfaces with dimensions of 4mmX4mm of bovine incisors were flattened and separated into five groups: C - not bleached and restored, OI - bleached with HP and immediately restored; O7 - bleached with HP, stored for 7 days in distilled water and restored; OBS - bleached with HP, 10% SB for 5 min and restored; OAS - bleached with HP, 10% SA for 15 min and restored. HP gel (Total Blanc Office, Nova DFL) was applied twice for 20 minutes on each specimen and the restorations were performed with an adhesive restorative system (Natural Bond DE + Natural Look, Nova DFL). After a week, the specimens were sectioned into sticks with a 1.00 mm2 average area and submitted to a microtensile test in a universal testing machine at 0.5 mm/min, immediately and after 6 months. The failures were evaluated in a digital stereoscope (200x) and classified as: adhesive, cohesive in enamel, cohesive in resin and mixed. Data was analyzed by two-way ANOVA and Tukey\'s test for multiple comparisons (p <0.05). The average values of the bond strength (MPa ± SD; immediately / 6 months) were: C (24.22 ± 7.74 Ba / 20.13 ± 6.43 BCa) OI (18.29 ± 5.88 Ca / 25.85 ± 5.23 Ab); O7 (40.88 ± 7.95 Aa / 24.61 ± 7.83 ABb), OBS (19.95 ± 5.67 BCa / 15.94 ± 5.57 CDa), OAS (24.43 ± 6.43 Ba / 13.69 ± 5.58 Db). Among the antioxidant strategies evaluated after 7 days, the OAS and OBS groups did not differ from group C and neither OBS group differed from the OI group. In the same evaluation period, only the O7 group presented a significant difference compared to the other groups. After 6 months of aging, only the O7 and OBS groups performed statistically similar to group C. The percentage of failures (7 days / 6 months) was: adhesive (65.26% / 67.06%); cohesive in enamel (14.74% / 24.71%); cohesive in resin (1.58% / 2.35%); mixed (18.42% / 5.88%). According to the results presented, the safety strategy is waiting 7 days after bleaching for the adhesive restorative procedures. When this waiting period is not possible, 10% sodium bicarbonate should be applied for 5 minutes on the bleached enamel.

Il existe de nombreuses technologies de décontamination, néanmoins les spores et les biofilms bactériens demeurent une préoccupation majeure dans de nombreux domaines, tels que le secteur hospitalier, alimentaire et de la biodéfense car elles sont résistantes. Une mousse novatrice contenant un biocide (l’hypochlorite de sodium ou le peroxyde d’hydrogène) et un agent stabilisant (le Xanthane) a été étudiée pour répondre à ce besoin. Cette mousse a la capacité d’être mise en oeuvre de différentes façons sur le terrain par : pulvérisation au sol ; talochage et pulvérisation sur les murs ; remplissage de pièces entières (murs et sols). Le travail de thèse est d’évaluer les modes d’action biocide de ces mousses sur les spores et les biofilms. Afin d’étudier le mode d’action de ces mousses des protocoles expérimentaux ont été mis au point sur les spores et les biofilms suivant leurs futures mises en oeuvre (horizontale, verticale et remplissage) et suivant différents facteurs environnementaux pouvant influencer leur efficacité de décontamination (températures, salissures, matériaux, …). L’ensemble de ce travail de thèse a permis de distinguer l’intérêt de la mousse au Xanthane contenant NaOCl 5% par rapport à celle H2O2 12% pour répondre aux besoins spécifiques de la décontamination des agents de la menace biologique. Cette mousse permet une décontamination rapide de 7 logs de spores en 30 minutes pour chacune des trois voies de mise en oeuvre à 20°C. De plus, elle permet la destruction de biofilms contenant 107 de bactéries/cm² en 1 heure maximum sur un support horizontal et par remplissage. Cette mousse NaOCl est suffisamment mature pour pouvoir réaliser un futur transfert industriel. / Several decontamination technologies exist, however bacterial spores and biofilms remain a concern in a lot of fields, like hospital, alimentary and military. A new foam containing a biocide (sodium hypochlorite or hydrogen peroxide) and a stabilizing agent (Xanthan) has been studied to answer this problematic. This foam can be used in different ways on the field following contaminations: grounds’ spraying, walls’ covering and spraying, full pieces’ filling (walls and ground). The goal of this thesis is to evaluate the biocide efficiency of these foams on spores and biofilms. We optimized experimental protocols in order to study mechanisms of foams’ action on spores and biofilms based on theirs future applications (horizontal, vertical and filling) and depending on different environmental factors which may impact foam decontamination efficiencies (materials, temperatures, soil, …). This thesis work enabled to highlight the Xanthan foam containing 5% NaOCl from the one including 12% H2O2 in military sector. This foam allows a rapid decontamination, about 7 logs of spores in 30 minutes, for each of the three ways of use at 20°C. Moreover, the destruction of biofilms containing 107 logs of bacteria/cm² was achieved in 1 hour on a horizontal support by filling. This NaOCl foam is ready to be used for industrials.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariele ISM_DISSERT.pdf: 4704397 bytes, checksum: 9fa1538bc3d6948d492f9a6c378eaf62 (MD5) Previous issue date: 2012-07-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The oxidative desulfurization process (ODS) of a commercial diesel fuel was performed under mild conditions in the presence of catalysts based on vanadium or manganese, supported on alumina, clays (commercial, natural and pillared) and zeolites (NaX, NaY, beta, mordenite and ZSM-5). The catalysts were synthesized by wet impregnation and characterized by X-ray diffraction, textural analysis by N2 adsorption and scanning electron microscopy. The dibenzothiophene (DBT) was used as sulfur compound in catalytic evaluation. The reactions were performed using acetonitrile as solvent and the hydrogen peroxide as oxidant at 55?C. The reaction products were analized by gas chromatography (GC-FID). In the studied conditions, the process was efficient due to the DBT was converted to its corresponding sulfone. Both DBT and corresponding sulfone were extracted by the solvent. Removals and oxidations up to 100% of sulfur compound were achieved. The catalysts supported on ZSM-5 zeolite showed are more effective for oxidation reaction of sulfur compound, presenting the best results. It was observed for oxidation reaction, that vanadium catalysts were more effective and manganese catalysts showed best results for removal of sulfur compounds / O processo de Dessulfuriza??o Oxidativa (ODS) de um diesel comercial foi realizado em condi??es suaves na presen?a de catalisadores ? base de van?dio ou mangan?s, suportados em aluminas, argilas (comerciais, naturais e pilarizadas) e ze?litas (NaX, NaY, beta, mordenita, ZSM-5). Os catalisadores foram sintetizados via impregna??o ?mida e caracterizados por difra??o de raios-X, an?lise textural por adsor??o e dessor??o de nitrog?nio e microscopia eletr?nica de varredura. O dibenzotiofeno (DBT) foi utilizado como o composto de enxofre nos testes catal?ticos. As rea??es foram realizadas usando como solvente acetonitrila e como oxidante o per?xido de hidrog?nio a temperatura de 55?C. Os produtos de rea??o foram analisados por cromatografia gasosa (CG-FID). Nas condi??es estudadas o processo mostrouse eficiente, o DBT foi convertido para sua respectiva sulfona. Ambos DBT e a sulfona foram extra?dos pelo solvente. Remo??es e oxida??es de 100% do composto de enxofre foram alcan?adas. Os catalisadores suportados na ze?lita ZSM-5 mostraram-se mais efetivos para a rea??o de oxida??o do composto sulfurado, apresentando os melhores resultados. Observa-se para a rea??o de oxida??o que os catalisadores de van?dio foram mais efetivos, e os catalisadores de mangan?s apresentaram melhores resultados na extra??o dos compostos sulfurados

Neste trabalho foi estudada a atividade eletrocatalítica dos eletrocatalisadores nanoestruturados de Ru, Ir, Hf ou La suportados em carbono Printex 6L frente à Reação de Redução de Oxigênio (RRO) em meio ácido. Inicialmente analisou-se a influência do Método de Impregnação e dos Precursores Poliméricos (MPP), também conhecido como Pechini para os eletrocatalisadores RuO2/C e IrO2/C. Ficou evidente neste estudo, que os materiais obtidos pelo MPP apresentaram uma maior eficiência de corrente para a eletrogeração de H2O2 quando comparado ao método da Impregnação. Na etapa seguinte, os eletrocatalisadores HfO2/C e LaONO3/C foram preparados apenas pelo MPP. As propriedades estruturais, morfológicas e de superfície foram investigadas por meio das técnicas de caracterização DRX, FRX, MET, XPS e TG. De acordo com os dados de DRX e MET, verificou-se que o método de incorporação do metal no carbono Printex 6L favoreceu a formação dos óxidos nanoestruturados. Ademais, foi verificado que os eletrocatalisadores obtidos pelo método de Pechini apresentam menores tamanho de cristalitos (1 a 5 nm), melhor distribuição dos óxidos sobre a matriz de carbono (menos aglomerados) e menores tamanhos de partículas. O comportamento eletroquímico dos eletrocatalisadores foi avaliado através das voltametrias lineares (curvas de polarização) obtidas pelo eletrodo de disco anel rotatório (RRDE). Os resultados obtidos pelas voltametrias lineares, cálculos de eficiência de corrente de H2O2 (H2O2 %), número total de elétrons trocados (nt) e de Koutecký-Levich mostraram que a incorporação dos eletrocatalisadores (Ru e Ir) no carbono Printex 6L obtidos por ambos os métodos de síntese influenciaram negativamente na eletrogeração de H2O2. Neste caso, os eletrocatalisadores de Ru e Ir apresentaram uma tendência ao mecanismo via 4 elétrons, ou seja, geração de H2O como produto final da RRO. Os resultados mostraram ainda que os eletrocatalisadores contendo maiores teores de Hf, apresentaram maiores eficiência de corrente para H2O2 quando comparado ao carbono Printex 6L, uma vez que o catalisador contendo 15 % de Hf apresentou valores de eficiência de corrente de H2O2 próximos a 80 % e número de elétrons de 2,4. Além disso, foi observado também um deslocamento no potencial de aproximadamente 200 mV para valores mais positivos, o que significa um menor consumo energético em termos de eletrogeração de H2O2. Para os eletrocatalisadores à base de La, a amostra contendo 7% apresentou uma melhor eficiência de corrente de H2O2, com valores próximos a 87% e número de elétrons de 2,3, além de um deslocamento do potencial de aproximadamente 250 mV para valores mais positivos. Pode-se inferir então, que os eletrocatalisadores de Hf e La obtidos pelo método de Pechini são promissores para utilização em Eletrodos de Difusão Gasosa (EDG) visando a eletrogeração in situ de H2O2, visto que apresentam uma tendência a mecanismo via 2 elétrons. / In the present work, the electrocatalytic activity of nanostructured electrocatalysts based on Ru, Ir, Hf or La supported in Printex L6 front of Oxygen Reduction Reaction (ORR) in an acid medium were studied. Initially, the influence of impregnation methods and polymeric precursors (MPP), also known as Pechini for the electrocatalysts RuO2/C and IrO2/C, was analyzed. It was evidenced in this study, that the materials obtained by MPP presented bigger efficiency for H2O2 electrogeneration when compared to the impregnation method. In the following stage, the electrocatalysts HfO2/C and LaONO3/C were prepared only by MPP. The structural properties and surface morphology were investigated by means of the characterization techniques DRX, FRX, TEM, XPS and TG. According to the XRD and TEM data, it was found that the method of metal incorporation in Printex 6L carbon promoted the formation of nanostructured oxides. Moreover, it was verified that the electrocatalysts obtained by Pechini\'s method presented smaller crystallite size (1 to 5 nm), better distribution of the oxides on the carbon matrix (fewer clusters) and smaller particle sizes. The electrochemical behavior of the electrocatalysts were evaluated by linear voltammetry (polarization curves) obtained by rotating ring-disk electrode (RRDE). The results obtained by linear voltammetry, calculations of current efficiency of H2O2 (H2O2 %), total number of exchanged electrons (nt) and of Koutecký-Levich showed that the incorporation of the electrocatalysts (Ru and Ir) in Printex 6L carbon obtained by both methods of synthesis influenced negatively on the electrogeneration of H2O2. In that case, the Ru and Ir electrocatalysts showed a tendency to a 4 electrons mechanism, that is, generation of H2O as final product of the ORR. The results also showed that the electrocatalysts containing higher Hf content, presented higher current efficiency for H2O2 when compared to carbon Printex L6, since that the catalyst containing 15% of Hf presented values of current efficiency for H2O2 around 80% and number of electrons of 2.4. Furthermore, a potential displacement for positive values of approximately 200 mV was also observed which means lower energy consumption in terms of H2O2 electrogeneration. For the La based electrocatalysts, the sample containing 7% showed better current efficiency for H2O2, with values near 87% and number of electrons of 2.3, besides a potential displacement of approximately 250 mV for more values positive. It can be inferred that the Hf and La electrocatalysts obtained by Pechini\'s method are promising for use in Gas Diffusion Electrodes (GDE) aiming in situ electrogeneration of H2O2, since they exhibit a tendency to a mechanism via 2 electrons.

Neste trabalho foram estudadas a atividade e seletividade de materiais bimetálicos de rutênio e nióbio, adicionados em matriz de carbono do tipo Printex 6L, para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio a partir da reação de redução de oxigênio. Os materiais foram caracterizados por aplicação de técnicas eletroquímicas em microcamada porosa e em eletrodos de difusão gasosa, em meio ácido. Foram realizados estudos de caracterização física e morfológica dos materiais para a compreensão dos possíveis óxidos formados em substrato de carbono, por análises de difração de Raios-X, por fluorescência de Raios-X, por microscopia eletrônica de varredura acoplada a um sistema de espectroscopia de Raios-X por dispersão de energia. Por caracterização eletroquímica em microcamada porosa, o material com 5,0% de Ru05%Nb95%Oz em carbono foi escolhido como o material com maior seletividade para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio, com eficiência de corrente calculada de 84,6%, em potencial aplicado de -0,515 V (vs. Ag/AgCl), sendo posteriormente estudado em eletrodo de difusão gasosa, por cronopotenciometria, com concentração de peróxido de hidrogênio eletrogerado de 210,74 mg L-1, em 90 minutos de experimento, com uma densidade de corrente de -100 mA cm-2, cerca de 24,5% maior quando comparada a eletrogeração de H2O2 detectada para a matriz de carbono térmico, sem adição de elementos metálicos, nas mesmas condições experimentais. Os resultados de constante cinética obtidos na mesma densidade de corrente aplicada de -100 mA cm-2, foram: de 2,44 mg L-1 min-1 para o material com 5,0% de Ru05%Nb95%Oz, e de 1,78 mg L-1 min-1 para o eletrodo de difusão gasosa sem modificador. / In this work, the activity and selectivity of bimetallic materials composed by ruthenium and niobium, added on carbon matrix Printex 6L, for electrogeneration of hydrogen peroxide from oxygen reduction reaction. The materials were characterized by the application of electrochemical techniques in porous microlayer and gas diffusion electrodes, in acid medium. The physical and morphological characterization were made of the materials for understanding the possible metallic oxides formation in carbon substrate by analysis of X-rays diffraction , X-rays fluorescence , by scanning electron microscopy coupled by an energy-dispersive X-ray spectroscopy. For electrochemical characterization using porous microlayer, the material with 5.0% of Ru05%Nb95%Oz in carbon was chosen as the material with greater selectivity for the hydrogen peroxide electrogeneration, with calculated current efficiency of 84.6% in applied potential of -0.515 V (vs. Ag/AgCl), studied using a gas diffusion electrode, by chronopotentiometry, with obtained hydrogen peroxide concentration of 210.74 mg L-1, at 90 minutes of experiment, with a the current density of -100 mA cm-2, about 24.5% higher when compared with the hydrogen peroxide electrogeneration detected for a carbon matrix, without addition of metal elements, under the same experimental conditions. The results obtained for calculated kinetic constant, using the same applied current density of -100 mA cm-2: 2.44 mg L-1 min-1 for using the material with 5.0% Ru05%Nb95%Oz, and 1.78 mg L-1 min-1 for using the carbon matrix without modification.

Atualmente, a população mundial está passando por um processo de transição demográfica, relacionado com o aumento considerável do número de idosos em relação aos jovens. O rápido crescimento da população idosa constitui uma das maiores preocupações da sociedade moderna, o que demanda um aumento no estudo da saúde e da melhoria da qualidade de vida dos idosos, incluindo um maior esclarecimento dos aspectos patofisiológicos relacionados com as doenças microbianas. Uma das infecções que afetam os idosos, principalmente os imunocomprometidos, é a candidose, a qual pode ser causada por diferentes espécies de Candida, em especial Candida albicans (C. albicans). Os monócitos e macrófagos exercem funções essenciais no combate a microrganismos através do processo fagocítico que abrange a produção de espécies reativas do nitrogênio e oxigênio que culminam no controle e/ou morte do patógeno. Uma vez esses fatores comprometidos, o combate aos agentes agressores é dificultado e ou ineficaz fazendo com que estas disfunções ocasionem problemas clínicos. Sendo assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar in vitro a capacidade fagocítica, a geração de óxido nítrico (NO) e peróxido de hidrogênio (H2O2) intracelular, e a habilidade de controlar o crescimento extracelular do fungo C. albicans por monócitos e macrófagos humanos de idosos e jovens. Para isso, foram obtidos monócitos do sangue periférico de indivíduos idosos e jovens os quais permaneceram em cultura por 7 dias e se diferenciaram em macrófagos. Ambos os fagócitos foram desafiadas com diferentes proporções de C. albicans viáveis (5 células:1 fungo, 1:1 e 1:5) por 30min, 2h e 5h. Após os desafios, os dados foram analisados por meio de ensaio fluorescente de fagocitose e crescimento fúngico extracelular, e pelos kits DAF-FM diacetato (NO) e Cell Rox Deep (H2O2). Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão (SD) dos valores ou porcentagens obtidos e a análise estatística foi realizada por meio do teste estatístico ANOVA fatorial seguido do teste de Fischer, considerando p<0,05. Nossos resultados revelaram que a idade não afeta a internalização de C. albicans por monócitos e macrófagos oriundos de idosos, no entanto, esses indivíduos levaram mais tempo para ativar a produção de NO e H2O2 que os jovens. Após 5h de estímulo fúngico, as células dos idosos se igualaram ou superaram a resposta imunológica apresentada pelos jovens, demonstrando maior habilidade em controlar o crescimento fúngico extracelular. Baseados nestes resultados, concluímos que, em comparação aos jovens, os monócitos e macrófagos de idosos têm sua habilidade de internalizar o fungo C. albicans preservada; no entanto, os seus sinais de ativação para a produção de substâncias microbicidas, como NO e H2O2, estão prejudicados, o que pode propiciar a instalação local do fungo e/ou disseminação sistêmica nesta população. Além disso, ao longo do tempo, estas células oriundas de idosos conseguiram produzir NO e H2O2 como ou mais que os jovens, sugerindo um estado de pré-ativação celular em função de níveis elevados de citocinas pró-inflamatórias inerentes do estado crônico inflamm-aging, o qual os idosos podem estar vivenciando. / Currently, the world population is undergoing a process of demographic transition, associated with a considerable increase in the number of elderly compared with young subjects. The rapid growth of the elderly population is a major concern of the modern society, which requires an increase in the study of health and improved quality of life for the aged. This includes a greater clarification of the pathophysiological aspects of microbial diseases. One of the infections affecting the elderly, particularly those immunocompromised, is the candidosis that can be caused by various Candida species, especially Candida albicans (C. albicans). Monocytes and macrophages exert essential functions in combating microorganisms by phagocytic process. During this process occur the production of reactive nitrogen species and reactive oxygen species that culminate in the control and/or death of the pathogen. Once these factors are affected, the fight against aggressors is difficult and/or ineffective, and these disorders can cause clinical problems. Thus, the aim of this in vitro study was to investigate occurrence of phagocytosis, the intracellular generation of nitric oxide (NO) and hydrogen peroxide (H2O2), and the ability of human monocytes and macrophages from young and old in controlling the extracellular growth of the fungus C. albicans. Therefore, peripheral blood monocytes from elderly and young subjects were obtained and remained in culture for 7 days until they differentiate into macrophages. Both mononuclear cells were challenged with different proportions of viable C. albicans (5 cells:1 fungus, 1:1 and 1:5) for 30min, 2h and 5h. After the challenges, it was possible to evaluate the ability of fungal internalization and the controlling of extracellular fungal growth by a fluorescent assay, and measure the intracellular production of nitric oxide (NO) by DAF-FM Diacetate and hydrogen peroxide (H2O2) by Rox Deep Cell Kit. The results were expressed as mean ± standard deviation (SD) values or percentages obtained and the statistical analysis was performed using factorial ANOVA followed by Fisher test, with p <0.05. Our results showed that age does not affect the internalization of C. albicans by monocytes and macrophages derived from older subjects, however, these individuals took more time to activate the production of NO and H2O2 than that young. After 5h of fungal stimulation, the cells of the elderly equaled or exceeded the immune response presented by young people, demonstrating greater ability to control the extracellular fungal growth. Thus, we conclude that, compared with young, monocytes and macrophages from elderly have their ability to internalize the fungus C. albicans preserved; however, their activation signals for the production of microbicidal substances, such as NO and H2O2 are impaired, which may facilitate the local installation of the fungus and/or systemic dissemination in this population. Furthermore, over time, these cells derived from elderly were able to produce NO and H2O2 as or more than the young, suggesting a state of cellular pre-activation. Probably due to high levels of proinflammatory cytokines involved in the chronic state which older people may be experiencing, known as inflamm-aging.

Candida albicans (C. albicans) constitui um fungo comum nas mucosas do trato gastrointestinal, incluindo cavidade bucal, que pode ocasionar candidose local ou invasiva, principalmente em estados de imunossupressão. Os mecanismos de defesa contra este fungo podem ser desencadeados pela ligação dos receptores de reconhecimento de padrões, TLR2 e dectina-1, aos seus ligantes, como a fosfolipomanana e os -glucanos encontrados na parede celular de C. albicans. Os mastócitos possuem estes receptores em sua membrana celular e residem nas interfaces com o ambiente, podendo constituir umas das primeiras linhas de defesa. Seus mecanismos imunes incluem síntese e secreção de mediadores, apresentação de antígenos, bem como atividades fagocitária e microbicida. Todos estes mecanismos de defesa podem ser desencadeados de forma independente ou cooperativa entre os receptores TLR2 e dectina-1. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar in vitro a ocorrência de fagocitose, a geração de óxido nítrico e peróxido de hidrogênio pelos mastócitos desafiados ou não com C. albicans, e a participação do TLR2 e dectina-1 nesses eventos. Para isto, mastócitos, diferenciados da medula óssea (BMMCs) de camundongos selvagens (BMMCs Wt) ou TLR2-/- (BMMCs TLR2-/-) foram desafiados com C. albicans. Células eram também bloqueadas in vitro com anticorpos específicos anti-dectina-1(BMMCs BD-1 e BMMCs TLR2-/-/BD-1). Os eventos foram analisados por meio de ensaio fluorescente de fagocitose, método colorimétrico de Griess e pelos kits DAF-FM diacetato, Cell Rox Deep e Amplex Red. Os resultados foram expressos através de porcentagem, valores médios e desvios padrão, obtidos a partir de pelo menos três experimentos independentes. As análises estatísticas foram realizadas através do teste ANOVA fatorial, seguido de Fischer. Entre os BMMCs Wt, houve maior taxa de fagocitose com uma maior produção intracelular de NO aos 60 minutos em comparação aos outros tempos. A liberação extracelular de NO foi maior aos 120 minutos em relação aos outros tempos. O número de leveduras fagocitadas aumentou com o tempo, porém com diferença significante somente entre os tempos de 30 e 120 minutos. Entre os BMMCs TLR2-/-, houve maior número de leveduras fagocitadas aos 60 minutos em comparação aos 120 minutos. Porém, a liberação extracelular de NO foi menor aos 60 minutos em relação aos outros tempos. Comparando-se com os BMMCs Wt, os BMMCs TLR2-/- apresentaram uma redução na taxa de fagocitose, aos 60 minutos, menor liberação de NO extracelular, em todos os tempos, e menor número de leveduras fagocitadas aos 120 minutos. Comparando-se com os BMMCs Wt, os BMMCs BD-1 e os BMMCs TLR2-/-/BD-1 apresentaram uma redução na taxa de fagocitose com uma menor produção intracelular de NO, aos 60 minutos, e menor liberação de NO extracelular, aos 60 e 120 minutos. Comparando-se com os BMMCs Wt, os BMMCs TLR2-/-/BD-1 apresentaram uma maior produção de NO intracelular, aos 30 minutos, e menor número de leveduras fagocitadas aos 60 e 120 minutos. Sendo assim, concluímos que os mastócitos são capazes de fagocitar C. albicans com concomitante produção de substâncias potencialmente candidacidas. Concluímos também que estes mecanismos envolvem o reconhecimento do fungo via TLR2 e dectina-1, principalmente de forma sinérgica. / Candida albicans (C. albicans) is a common fungus present in gastrointestinal tract mucosa including oral cavity, which may cause local or invasive candidiasis, especially in immunosuppression. The mechanisms of defense against this fungus may be triggered by the binding of the pattern recognition receptors TLR2 and dectin-1 to its ligands, such as phospholipomannan and -glucans found in the cell wall of C. albicans. Mast cells express these receptors on cell membrane and reside in the interfaces with the environment, and may be one of the first lines of defense. Their immune mechanisms include synthesis and secretion of mediators, antigen presentation, as well as phagocytic and microbicidal activities. These mechanisms can be triggered independently or cooperatively by TLR2 and dectin-1. Therefore, the aim of the study was to evaluate in vitro the phagocytosis, the generation of nitric oxide and hydrogen peroxide by mast cells challenged or not with C. albicans, and the involvement of TLR2 and dectin-1 receptors in these mechanisms. Bone marrow-derived mast cell (BMMCs) from wild type mice (BMMCs Wt) or TLR2-/- (BMMCs TLR2-/-) was challenge with C. albicans. Cells were also in vitro blocked with specific anti-dectin-1 antibodies (BMMCs BD-1 and BMMCs TLR2-/-BD-1). The mechanisms were analyzed using fluorescent phagocytosis assay, Griess colorimetric method and by DAF-FM diacetate, CellRox® Deep Reagent and Amplex® Red enzyme assays. Results were expressed by percentage, mean and standard deviations obtained from the least three independent experiments. Statistic was performed using factorial ANOVA and Fischer. Among BMMCs Wt, there was higher phagocytosis rate associated with increased intracellular NO production at 60 minutes, comparing to other periods. The extracellular release of NO was higher at 120 minutes comparing to other periods. The number of phagocytized yeasts increased over time, however with significant difference only among the 30 and 120 minutes. Among BMMCs TLR2-/-, there was higher number of phagocytized yeast at 60 minutes compared to 120 minutes. However, the extracellular release of NO at 60 minutes was lower comparing to other periods. In comparison to BMMCs Wt, the BMMCs TLR2-/- showed a reduction in the phagocytosis rate, at 60 minutes, lower release of extracellular NO, at all times, and fewer numbers of phagocytized yeast at 120 minutes. Compared to BMMCs Wt, the BMMCs BD-1 and BMMCs TLR2-/-/BD-1 showed a reduction in the phagocytosis rate with lower intracellular NO production, at 60 minutes, and decrease of extracellular NO release, at 60 and 120 minutes. Comparing to BMMCs Wt, the BMMCs TLR2-/-/BD-1 showed increased production of intracellular NO, after 30 minutes, and fewer phagocytized yeast, at 60 and 120 minutes. Therefore, we conclude that mast cells are able to phagocytose C. albicans with concomitant production of the potentially microbicidal substances. Also conclude that these mechanisms involve the fungal recognition via TLR2 and dectin-1, especially by means of synergistic way.

Sugarcane (Saccharum spp) is an important commercial crop cultivated widely in tropical and subtropical countries. Primarily sugarcane is used to produce sugar and recently it is proven to be a valuable resource for bioethanol, biodiesel, bioplastic and bioelectricity. Smut is one of the most serious sugarcane disease and occurs in sugarcane fields all over the world. The disease is caused by the biotrophic fungus Sporisorium scitamineum. The fungus induces metabolic changes in the plant leading to the production of a whip-like structure where fungal sporogenesis take place. The objective of this study was to analyse the reactive oxygen species (ROS) production, antioxidant enzymes activity and expression of genes associated with the ROS metabolism in smut susceptible (IAC66-6) and resistant sugarcane genotypes (SP80-3280). In addition, this work assessed the relationship between antioxidant enzymes and sensitivity of S. scitamineum to exogenous hydrogen peroxide (H2O2). This thesis is presented in the format of two chapters (chapters 2 and 3). In the second chapter, the results revealed that there were variations in the antioxidant system as well as in the ROS production in resistant sugarcane genotype, whereas few changes occurred in the susceptible genotype inoculated with S. scitamineum. Microscopic analysis revealed that S. scitamineum teliospore germination and appressorium formation were delayed during early infection in the smut resistant genotype, which coincided with H2O2 accumulation. In chapter 3, the results demonstrated that S. scitamineum is highly resistant to exogenous H2O2. At 2 mM exogenous H2O2 concentration the fungus presented an effective antioxidant system in response to the secondary products of oxidative stress. Furthermore, S. scitamineum when exposed for a long time at 2 mM exogenous H2O2 concentration it can acquire an adaptive response to H2O2. The results obtained in this study contributed to increase the understanding of this very complex interaction between sugarcane and S. scitamineum and it will be helpful toward understanding which aspects are involved in the resistance to S. scitamineum. These informations are important to create strategies for improving smut resistance in sugarcane. / Cana-de-açúcar (Saccharum spp) é uma importante cultura comercial amplamente cultivada em países tropicais e subtropicais. A cana-de-açúcar é principalmente utilizada para produzir açúcar e recentemente é considerada uma valiosa fonte para produção de bioetanol, biodiesel, bioplásticos e bioeletricidade. O carvão é uma das doenças mais graves da cana-de-açúcar e ocorrem em canaviais do mundo inteiro. A doença é causada pelo fungo biotrófico Sporisorium scitamineum. Este fungo induz mudanças metabólicas na planta, levando a formação de uma estrutura chamada chicote, onde ocorre a esporogênese. O objetivo desse estudo foi analisar a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs), atividade de enzimas antioxidantes e a expressão de genes associados ao metabolismo de EROs em genótipos de cana-açúcar susceptível (IAC66-6) e resistente (SP80-3280). Além disso, este trabalho avaliou a relação entre as enzimas antioxidantes e sensibilidade de S. scitamineum a peróxido de hidrogênio (H2O2) exógeno. Esta tese está apresentada no formato de 2 capítulos (capítulos 2 e 3). No segundo capítulo, os resultados revelaram que ocorreram alterações no sistema antioxidante, bem como na produção de EROs no genótipo resistente, enquanto que poucas mudanças ocorreram no genótipo susceptível inoculado com S. scitamineum. Análises de microscopia revelaram que a germinação de teliósporos e a formação de apressórios de S. scitamineum atrasou durante o início da infeção no genótipo resistente ao carvão, coincidindo com o acúmulo de H2O2. No capítulo 3, os resultados demonstraram que S. scitamineum é altamente resistente a H2O2 exógeno. O fungo crescendo na concentração de 2 mM de H2O2 apresentou um eficiente sistema antioxidante em resposta a produtos secundários do estresse oxidativo. Além disso, quando S. scitamineum foi exposto a 2 mM de H2O2 exógeno, ele pode adquirir uma resposta adaptativa ao H2O2. Os resultados obtidos neste estudo contribuíram para aumentar o entendimento dessa complexa interação entre cana e S. scitamineum e será útil para a compreensão de quais aspectos estão envolvidos na resistência a este fungo. Estas informações são importantes para criar estratégias para o melhoramento de cana a essa doença.