[pt] Os nanomateriais sensíveis à luz visível baseados em TiO2 são amplamente estudados para aplicações fotocatalíticas sob radiação UV-Vis. Entre os mecanismos de sensibilização à luz visível, vacâncias de oxigênio extrínsecas foram introduzidas em TiO2 e complexos de transferência de carga (CTCs) foram formados entre ligantes quelantes, como acetilacetona, e TiO2 nanocristalino ( TiO2-ACAC). Por outro lado, foi encontrado na literatura que o ácido glutárico acoplado à anatase nanocristalina (TiO2-GA) apresenta alta eficiência fotocatalítica sob UV devido à sua alta área superficial. No entanto, a influência das vacâncias de oxigênio extrínsecas no desempenho fotocatalítico dos CTCs à base de TiO2 é desconhecida e a sensibilização do TiO2 à luz visível por funcionalização com ácido glutárico (TiO2-GA) e seu desempenho fotocatalítico sob radiação de luz visível ainda não foram investigados. Neste trabalho, vacâncias de oxigênio extrínsecas de superfície/volume foram introduzidas em TiO2-ACAC através de calcinação a 270 °C sob ar estático, atmosferas de Ar e H2 e nanomateriais de TiO2-GA sensíveis à luz visível foram sintetizados via sol-gel e calcinados sob ar estático a 270 °C. Os CTCs de TiO2-ACAC e TiO2-GA foram caracterizados pelas técnicas de XRPD, FTIR, TGA, DRS, PL, EPR e XPS. Os resultados de FTIR comprovaram a formação do CTC através da interação quelante bidentada entre TiO2 e GA. Os CTCs de TiO2-GA calcinados a 270 °C sob ar estático exibiram uma longa cauda de absorção no espectro de luz visível devido à formação de centros F+ e defeitos Ti3+. A fotodegradação da tetraciclina (TC) usando sequestrantes e a correlação com EPR-spin trapping destacaram o papel fundamental do radical superóxido na degradação da TC pelos CTCs de TiO2-ACAC e TiO2- GA sob radiação de luz visível de baixa potência. O aumento da concentração de vacâncias de oxigênio extrínsecas não foi benéfico para o desempenho fotocatalítico dos CTCs de TiO2-ACAC, uma vez que as vacâncias de oxigênio extrínsecas no volume também atuam como centros de recombinação. De fato, o CTC de TiO2-ACAC com a menor concentração de vacâncias de oxigênio extrínsecas exibiu o maior desempenho fotocatalítico para degradação da TC devido a uma distribuição adequada de vacâncias de oxigênio extrínsecas no volume, o que fez com que os elétrons aprisionados sofressem saltos repetidos, reduzindo as taxas de recombinação e melhorando a eficiência na produção de radicais superóxido. Por outro lado, o alto teor de molécula orgânica de GA ineficientemente ligada à superfície do TiO2 não foi benéfica para o desempenho fotocatalítico dos CTCs de TiO2-GA, uma vez que a molécula orgânica que não é efetivamente ligada à superfície do TiO2 reduziu os sítios ativos na nanoestrutura de TiO2-GA. Nossas descobertas indicaram que os CTCs de TiO2-ACAC e TiO2-GA são capazes de degradar poluentes via interações com buracos eletrônicos e principalmente radicais superóxido e também forneceram informações fundamentais sobre a influência das vacâncias de oxigênio extrínsecas de superfície/volume no desempenho fotocatalítico, parâmetros de rede, propriedades ópticas e fotoquímicas dos CTCs baseados em TiO2. / [en] TiO2-based visible-light-sensitive nanomaterials are widely studied for photocatalytic applications under UV-Vis radiation. Among the mechanisms of visible light sensitization, extrinsic oxygen vacancies have been introduced into TiO2 and charge transfer complexes (CTCs) have been formed between chelating ligands, such as acetylacetone, and nanocrystalline TiO2 (TiO2-ACAC). On the other hand, it was found in the literature that nanocrystalline anatasecoupled glutaric acid (TiO2-GA) exhibits high photocatalytic efficiency under UV due to its high surface area. However, the influence of extrinsic oxygen vacancies on the photocatalytic performance of TiO2-based CTCs is unknown and the sensitization of TiO2 to visible light by functionalization with glutaric acid (TiO2-GA) and its photocatalytic performance under visible light radiation have not yet been investigated. In this work, surface/bulk extrinsic oxygen vacancies were introduced into TiO2-ACAC through calcination at 270 °C under static air, Ar and H2 atmospheres and visible-light-sensitive TiO2- GA nanomaterials were synthesized via sol-gel and calcined under static air at 270 °C. TiO2-ACAC and TiO2-GA CTCs were characterized by XRPD, FTIR, TGA, DRS, PL, EPR and XPS techniques. FTIR results proved the formation of the CTC through bidentate chelating interaction between TiO2 and GA. TiO2-GA CTCs calcined at 270 °C under static air exhibited a long absorption tail in the visible light spectrum due to the formation of F+ centers and bulk Ti3+ defects. Tetracycline (TC) photodegradation using scavengers and the correlation with EPR-spin trapping highlighted the key role of the superoxide radical in the TC degradation by TiO2-ACAC and TiO2-GA CTCs under low-power visible light radiation. The increased extrinsic oxygen vacancies concentration was not beneĄcial for photocatalytic performance of TiO2-ACAC CTCs, since bulk extrinsic oxygen vacancies additionally acts as recombination centers. In fact, the TiO2-ACAC CTC with the lowest extrinsic oxygen vacancies concentration exhibited the highest photocatalytic performance for TC degradation due to an adequate distribution of extrinsic bulk oxygen vacancies, which led to the trapped electrons undergoing repeated hopping, reducing the recombination rates and improving the efficiency in the superoxide radicals production. On the other hand, the high content of GA organic molecule ineffectively bounded to the TiO2 surface were not beneĄcial for photocatalytic performance of TiO2-GA CTCs, since the organic molecule that is not effectively bounded to the TiO2 surface reduced the active sites in the TiO2-GA nanostructure. Our Ąndings indicated that TiO2-ACAC and TiO2-GA CTCs are able to degrade pollutants via interactions with electronic holes and principally superoxide radicals and also, provided fundamental information about the influence of surface/bulk extrinsic oxygen vacancies on photocatalytic performance, lattice parameters, optical and photochemical properties of TiO2- based CTCs.

Este estudo se propôs a avaliar o potencial inflamatório das partículas eliminadas na exaustão do diesel (PED) e 1,2-naftoquinona (1,2-NQ) sobre outros compartimentos, como o músculo liso vascular (aorta torácica; RTA) e do corpo cavernoso isolados de ratos (RCC) e os mecanismos envolvidos via ensaios funcionais e bioquímicos. A injeção i.tr. das PED e 1,2-NQ em ratos Wistar causou inflamação e hiporreatividade das vias aéreas associados ao aumento significativo do relaxamento evocado pela ACh na RTA. No RCC desses mesmos animais, tanto o GTN quanto o estímulo elétrico (EFS) causou maior relaxamento. O conteúdo basal de TBARs na RTA e pulmão foi reduzido, embora outros testes indicadores de estresse oxidativo e / ou atividade antioxidante não mostraram diferenças entre os grupos. As taxas de expressão gênica / protéica da nNOS no RCC de ratos não diferiram do grupo controle, mas a expressão da eNOS e iNOS foi reduzida na RTA e RCC. Não foram quantificadas concentrações séricas do TNF<font face=\"Symbol\">&#945 ou IL-1<font face=\"Symbol\">b, sugerindo que os efeitos sistêmicos ocorrem independentemente destas citocinas. Conclui-se que o tratamento agudo de ratos com a mistura de poluentes induziu inflamação das vias aéreas (e hiporreatividade), capaz de afetar outros compartimentos, como a musculatura lisa vascular (RTA) e do RCC. / We tested the hypothesis that local inflammation in the airways evoked by intra-tracheal instillation of the environmental chemical 1,2-naphthoquinone (1,2-NQ) and diesel exhaust particles (DEP) is capable of targeting other systemic compartments, such as vessels (rat thoracic aorta; RTA) and corpus cavernosum (RCC), and possible involved mechanisms. After 3h, this treatment induced airways hyporresponsiveness to ACh and local inflammation. This effect was associated with decreased numbers of leukocyte in the blood and spleen and increased number of leukocytes in the bone marrow. Pollutant treatment also markedly increased ACh-induced relaxation in RTA and by both GTN- and electrical stimulation-induced relaxation in RCC. Exposure to pollutants did not affect FE-induced contraction in RTA. Neither serum levels of cytokines (TNF<font face=\"Symbol\">&#945 e IL-1<font face=\"Symbol\">b) nor basal concentration of total nitrate were different amongst groups. No evidence of increased catalase activity in RTA, RCC and lung was found. The treatment reduced the eNOS e iNOS gene expression in RTA e RCC, without significantly affecting the nNOS gene expression in RCC. Our results are consistent with the hypothesis that DEP-induced airways hiporresponsiveness and inflammation can account to produce systemic changes, such as structural and functional changes in the RTA and RCC by means of substances derived from endothelium or due to the ability of these pollutants to act to stimulate the production of scavenger of free radical.

Protein nitration is considered as a marker of reactive nitrogen species formation. Heme oxygenases (HOs) are important for the defence against oxidative stress. We evaluated the involvement of the neuronal (nNOS), the endothelial (eNOS), and the inducible (iNOS) in nitrotyrosine formation and localitzation, and both the expression and funcional significance (HO inhibition and contractility studies) of HOs in sepsis-induced muscle contractile dysfunction. Sepsis was elicited by injecting rats and transgenic mice deficient in either nNOS, eNOS, or iNOS isoforms with E.Coli lipolysaccharide (LPS). Nitrotyrosine formation and HO expressions were assessed by immunoblotting. Oxidative stress was assessed measuring protein oxidation, lipid peroxidation, and muscle glutathione. We conclude that protein tyrosine nitration occurs in normal muscles, and sepsis-mediated increase in nitrotyrosine formation is limited to the mitochondria and membrane muscle fractions. The iNOS isoform is mostly involved in nitrotyrosine formation. HOs protect normal and septic muscles from the deleterious effects of oxidants. / En un model de sepsi de disfunció diafragmàtica, s´ha avaluat el paper de les sintetases de l'òxid nítric (NOS) en la formació i localitzacio de 3-nitrotirosina, i l´expressió i significat biològic de les hemo oxigenases (HOs) (inhibidor de les HOs i estudis de contractilitat) davant l' estrès oxidatiu. La sepsi s'induí mitjançant injecció de 20 mg/kg del lipolisacàrid (LPS) d´Escherichia Coli a rates, i a ratolins deficients en les NOS induïble (iNOS), neuronal (nNOS) i endotelial (eNOS). Les proteïnes nitrificades i les HOs es van detectar amb anticossos específics. L' estrès oxidatiu s' avaluà mitjançant l' oxidació proteica, la peroxidació lipídica i el glutation muscular. Concloem que hi han proteïnes nitrificades en el múscul normal i aquestes s'incrementen durant la sepsi en les fraccions mitocondrial i membranar. L'isoforma iNOS és majorment responsable de la formació de nitrotirosina. Les HOs protegirien el múscul normal i sèptic dels efectes deleteris dels oxidants.

Cancer is a leading cause of death that affects millions of people across the globe each year. Photodynamic therapy (PDT) is a relatively new treatment approach for cancer in which anticancer drugs are activated by light at an appropriate wavelength to generate highly cytotoxic reactive oxygen species (ROS) and achieve tumor destruction. Compared with conventional chemo- and radiotherapy, PDT can be performed with minimal invasiveness, local targeting and reduced side effects. However, most of the currently available PDT drugs mainly absorb in the visible part of the spectrum, where light penetration depth into human tissues is very limited. Therefore, increasing the treatment depth of PDT has been considered to be an important approach to improve the effectiveness of PDT for treating larger and thicker tumor masses. In this thesis, we present our investigation into the potential of two-photon activated PDT (2-γ PDT), combination therapy of PDT and chemotherapy, and bioluminescence-activated PDT as a means to increase the treatment depth of this modality. In 2-γ PDT, the photosensitizing agents are activated through simultaneous absorption of two photons. This approach allows the use of near-infrared (NIR) light that can penetrate deeper into tissues and thus, has the potential of treating deep-seated tumors and reducing side effects, while the non-linear nature of two-photon excitation (TPE) may improve tumor targeting. We have evaluated the PDT efficacy of a second-generation photosensitizer derived from chlorophyll a, pyropheophorbide a methyl ester (MPPa), through both one- and two-photon activation. We observed that MPPa had high one-photon (1-γ PDT efficacy against both cisplatin-sensitive human cervical (HeLa) and cisplatin-resistant human lung (A549) and ovarian (NIH:OVCAR-3) cancer cells when activated by femtosecond (fs) laser pulses at 674 nm. At a low light dose of 0.06 J cm-2, the MPPa concentration required to produce a 50% cell killing effect (IC50) was determined to be 5.3 ± 0.3, 3.4 ± 0.3 and 3.6 ± 0.4 μM in HeLa, A549 and NIH:OVCAR-3 cells, respectively. More significantly, we also found that MPPa could be effectively activated at the optimal tissue-penetrating wavelength of 800 nm through TPE. At a light dose of 886 J cm-2, where no measurable photodamage was observed in the absence of MPPa, the IC50 values were measured to be 4.1 ± 0.3, 9.6 ± 1.0 and 1.6 ± 0.3 μM in HeLa, A549 and NIH:OVCAR-3 cells, respectively. We obtained corresponding LD50 (the light dose required to produce a 50% killing effect) values of 576 ± 13, 478 ± 18 and 360 ± 16 J cm-2 for 10 μM MPPa, which were approximately 3-5 times lower than the published 2-γ LD50 of Visudyne® and 20-30 times lower than that of Photofrin®. These results indicate that MPPa may serve as a photosensitizer for both 1- and 2-γ activated PDT treatment of difficult-to-treat tumors by conventional therapies. Indocyanine green (ICG), a dye having an absorption maximum near 800 nm, has been considered to be a potential NIR PDT agent. However, the PDT efficacy of ICG has been found to be very limited probably due to the low yield of cytotoxic ROS. In the present work, we have evaluated the combination effects of ICG-mediated PDT with conventional chemotherapy mediated by two types of chemotherapeutic drugs, namely the type II topoisomerase (TOPII) poisons etoposide (VP-16)/teniposide (VM-26) and the platinum-based drugs cisplatin (CDDP)/oxaliplatin (OXP). Synergistic enhancement of cytotoxicity and increased yields of DNA double strand breaks (DSBs) were observed in HeLa, A549 and NIH:OVCAR-3 cancer cells treated with the combination of ICG-PDT and VP-16. The presence of VP-16 during the laser irradiation process was found to be critical for producing a synergistic effect. An electron-transfer-based mechanism, in which ICG could increase the yield of highly cytotoxic VP-16 metabolites, was proposed for the observed synergistic effects, although direct spectroscopic detection of the reaction products was found to be very challenging. Moreover, we observed a much lower degree of synergy in the human normal fibroblast GM05757 cells than that in the three cancer cell lines investigated. Synergistic effects were also observed in A549 cells treated with the combination of ICG-PDT and VM-26 (i.e. an analog of VP-16). Furthermore, the combination of low-dose CDDP/OXP and ICG-PDT was demonstrated to produce an additive or synergistic effect in selected cancer cell lines. These preliminary results suggest that the combination of ICG-PDT with VP-16/VM-26 or CDDP/OXP chemotherapy may offer the advantages of enhancing the therapeutic effectiveness of ICG-PDT and lowering the side effects associated with the chemotherapeutic drugs. Bioluminescence, the generation of light in living organisms through chemical reactions, has been explored as an internal light source for PDT in recent years. This approach, in principle, does not suffer from the limited tissue penetration depth of light. In the present project, we have evaluated the effectiveness of luminol bioluminescence in activating the porphyrin photosensitizers meso-tetra(4-sulfonatophenyl)porphine dihydrochloride (TPPS4) and Fe(III) meso-tetra(4-sulfonatophenyl)porphine chloride (FeTPPS). The combination treatment induced significant killing of HeLa cells, while additive effects were observed in two normal human fibroblast cell lines (GM05757 and MRC-5). Our observations indicate that bioluminescence of luminol may generate sufficient light for intracellular activation of PDT sensitizers. Furthermore, the combination treatment may have intrinsic selectivity towards cancerous tissues. In summary, we have demonstrated effective killing of cancer cells by MPPa-mediated 1- and 2-γ PDT, combination of ICG-PDT and VP-16/VM-26 or CDDP/OXP chemotherapy, and bioluminescence of luminol activated PDT mediated by TPPS4/FeTPPS. These positive preliminary results indicate that all these three approaches have the potential of increasing the treatment depth of PDT and facilitating the development of more effective PDT treatment strategies.

Este estudo se propôs a avaliar o potencial inflamatório das partículas eliminadas na exaustão do diesel (PED) e 1,2-naftoquinona (1,2-NQ) sobre outros compartimentos, como o músculo liso vascular (aorta torácica; RTA) e do corpo cavernoso isolados de ratos (RCC) e os mecanismos envolvidos via ensaios funcionais e bioquímicos. A injeção i.tr. das PED e 1,2-NQ em ratos Wistar causou inflamação e hiporreatividade das vias aéreas associados ao aumento significativo do relaxamento evocado pela ACh na RTA. No RCC desses mesmos animais, tanto o GTN quanto o estímulo elétrico (EFS) causou maior relaxamento. O conteúdo basal de TBARs na RTA e pulmão foi reduzido, embora outros testes indicadores de estresse oxidativo e / ou atividade antioxidante não mostraram diferenças entre os grupos. As taxas de expressão gênica / protéica da nNOS no RCC de ratos não diferiram do grupo controle, mas a expressão da eNOS e iNOS foi reduzida na RTA e RCC. Não foram quantificadas concentrações séricas do TNF<font face=\"Symbol\">&#945 ou IL-1<font face=\"Symbol\">b, sugerindo que os efeitos sistêmicos ocorrem independentemente destas citocinas. Conclui-se que o tratamento agudo de ratos com a mistura de poluentes induziu inflamação das vias aéreas (e hiporreatividade), capaz de afetar outros compartimentos, como a musculatura lisa vascular (RTA) e do RCC. / We tested the hypothesis that local inflammation in the airways evoked by intra-tracheal instillation of the environmental chemical 1,2-naphthoquinone (1,2-NQ) and diesel exhaust particles (DEP) is capable of targeting other systemic compartments, such as vessels (rat thoracic aorta; RTA) and corpus cavernosum (RCC), and possible involved mechanisms. After 3h, this treatment induced airways hyporresponsiveness to ACh and local inflammation. This effect was associated with decreased numbers of leukocyte in the blood and spleen and increased number of leukocytes in the bone marrow. Pollutant treatment also markedly increased ACh-induced relaxation in RTA and by both GTN- and electrical stimulation-induced relaxation in RCC. Exposure to pollutants did not affect FE-induced contraction in RTA. Neither serum levels of cytokines (TNF<font face=\"Symbol\">&#945 e IL-1<font face=\"Symbol\">b) nor basal concentration of total nitrate were different amongst groups. No evidence of increased catalase activity in RTA, RCC and lung was found. The treatment reduced the eNOS e iNOS gene expression in RTA e RCC, without significantly affecting the nNOS gene expression in RCC. Our results are consistent with the hypothesis that DEP-induced airways hiporresponsiveness and inflammation can account to produce systemic changes, such as structural and functional changes in the RTA and RCC by means of substances derived from endothelium or due to the ability of these pollutants to act to stimulate the production of scavenger of free radical.

Electrophoretic microsystems (EM) are powerful tools for the separation of species of microsystems analyzes which can easily be combined with electrochemical detection (ECD) and therefore making it ideal for a method of detection. However, the influence of high voltage at the working electrode used for the separation is a problem to be overcome due to the increased signal/noise ratio and possible damage of the electrode and/or the potentiostat. Thus, it was proposed in this thesis one EM hybrid PDMS / glass configuration with dual-channel potentiostat coupled to an electrically isolated in order to minimize the influence of high potential in the separation channel and improve the separation efficiency of the species and subsequently, improve detection limits. The EM contains two separate parallel channels 200 microns and a channel separation and another reference, and each containing a platinum electrode 15 or 50 μm placed about 1 to 4 μm in the channel. An electrode served as the working electrode, positioned in the separation channel, and another electrode as reference electrode, placed in the reference channel. This configuration associated with the electrically isolated potentiostat allowed the amperometric signals were measured without any change or potential interference arising from the high voltage applied separation. Aiming to evaluate the effectiveness of the methodology proposed in this thesis, samples nitrite, tyrosine and peroxynitrite (reactive nitrogen species – RNS), hydrogen peroxide (reactive oxygen species – ROS), ascorbic acid, glutathione and cysteine were injected into the channel containing the working electrode, while simultaneously boric acid buffer pH 11 containing TTAB was injected into the reference channel containing the reference electrode. From this configuration, we obtained a significant reduction in noise level (about 0.94 pA) and a relative improvement in the resolution ratified by electropherograms, compared with using single channel configuration. The limits of detection (LOD) for the chemical species mentioned above were 0.58 μM, 0.14 μM, 0.75 μM, 0.21 μM, 0.82 μM, was not obtained for cysteine and 1.63 μM, respectively. The efficiency can also be seen by analyzing nitrite performed on samples of perfusate blood of sheeps and rats, where have been detected a concentration of 68.05 μM and 22.04 μM, respectively, by the proposed method. It was also proposed in this thesis, microfabrication and evaluation of a PMMA electrophoretic microsystem with single channel configuration coupled to a base made of the same material to fix the microchip with electrochemical detection using a carbon paste electrode. The purpose of the construction of the base was to obtain, by fixing, reproducibility of events. And the microfabrication of PMMA EM aimed the viability of its use in analysis perspective as having the lowest cost per unit made due to the use of CO2 laser for microfabrication, which has a value considerably lower, compared with photolithographic processes. The evaluation of this system was performed through the analysis standards of serotonin and acetaminophen, which proved that the microfabrication of this system showed good reproducibility and repeatability of events, making it viable processing. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os microssistemas eletroforéticos (MSE) são ferramentas poderosas para a separação de espécies em microssistemas de análises, onde pode ser facilmente combinada com detecção eletroquímica (DEQ) e tornando-se, portanto, um método de detecção ideal. No entanto, a influência da alta tensão no eletrodo de trabalho utilizada para a separação é um problema a ser contornado devido o aumento da relação sinal/ruído e possíveis danificações do eletrodo e/ou do potenciostato. Assim, foi proposto nesta tese um MSE híbrido de PDMS/vidro com configuração de duplo-canal acoplado a um potenciostato eletricamente isolado com objetivo de minimizar a influência do elevado potencial no canal de separação e melhorar a eficiência de separação das espécies e, subsequentemente, melhorar os limites de detecção. O MSE contém dois canais paralelos separados 200 μm, sendo um canal de separação e outro de referência, e cada um deles contendo um eletrodo de platina de 15 ou 50 μm colocados cerca de 1 a 4 μm dentro do canal. Um eletrodo serviu como eletrodo de trabalho, posicionado no canal de separação, e o outro eletrodo como eletrodo de referência, posicionado no canal de referência. Essa configuração associado ao potenciostato eletricamente isolado permitiu que os sinais amperométricos fossem medidos sem qualquer mudança de potencial ou de interferência oriunda da alta tensão de separação aplicada. Objetivando avaliar a eficiência da metodologia proposta nessa tese, amostras de nitrito e peroxinitrito (espécies reativas de nitrogênio – ERN), tirosina, peróxido de hidrogênio (espécie reativa de oxigênio – ERO), ácido ascórbico, glutationa e cisteína foram injetadas no canal contendo o eletrodo de trabalho, enquanto que simultaneamente o tampão de ácido bórico contendo TTAB pH 11 foi injetado no canal de referência contendo o eletrodo de referência. A partir desta configuração, obteve-se uma significativa diminuição no nível de ruído (cerca de 0,94 pA) e uma relativa melhora na resolução ratificadas pelos eletroferogramas, se comparado com a configuração que utiliza canal único. Os limites de detecção (LOD) para as espécies químicas supracitados foram de 0,58 μM, 0,14 μM, 0,75 μM, 0,21 μM, 0,82 μM, não foi obtida para a cisteína, e 1,63 μM, respectivamente. A eficiência também pode ser vista através das análises de nitrito realizadas em amostras de perfusato de sangue de ovelhas e ratos, onde foram detectados uma concentração de 68,05 μM e 22,04 μM, respectivamente, através da metodologia proposta. Foi proposto também nessa tese, a microfabricação e avaliação de um microssistema eletroforético de PMMA com configuração de canal único acoplado a uma base feita do mesmo material para fixar o microchip, com detecção eletroquímica usando eletrodo de pasta de carbono. O objetivo da construção da base foi obter, através da fixação, reprodutibilidade de eventos. E a microfabricação do MSE de PMMA objetivou a viabilidade do seu uso em análises tendo como perspectiva o baixo custo por unidade confeccionada devido ao uso de laser de CO2 para a microfabricação, o qual possui um valor agregado consideravelmente menor, se comparado com os processos fotolitográficos. A avaliação desse sistema foi feita através das análises de padrões de serotonina e acetaminofeno, onde comprovou-se que a microfabricação desse sistema apresentou boa reprodutibilidade e repetitividade de eventos, tornando-se viável o seu processamento.

Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2015-07-20T18:01:54Z No. of bitstreams: 1 Suely Tomimura.pdf: 1781054 bytes, checksum: acaac7dbd088721fbe65530e5cd96c5f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-20T18:01:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suely Tomimura.pdf: 1781054 bytes, checksum: acaac7dbd088721fbe65530e5cd96c5f (MD5) Previous issue date: 2013-12-17 / Due to the increasing numbers of Systemic Arterial Hypertension (HBP) patients in population and its senescence, steadily increased from 600 million in 1980 to 1.2 billion in 2008. The World Health Organization (WHO) in 2009 attributed to high blood pressure (BP) was the death cause for 9.5 million people worldwide. Currently, the hypertension has become a serious public health problem. This entity is an important risk factor for congestive heart failure, cerebrovascular disease, acute myocardial infarction, nephropathy, retinopathy and peripheral vascular insufficiency. Studies have suggested that laser photobiomulation, employing a low power, acts into the inflammatory and proliferative phases of tissue repair, by modulating the inflammatory mediators synthesis as same as the Reactive Oxygen Species (ROS). According scientific publications indicate that the inflammation component is closely related to systemic arterial hypertension as well as possibly to the oxidative stress, both participates in the Hypertension genesis. The aim of this study was to verify the long-term effects of Low Level Laser Therapy (LLLT) application in Spontaneously Hypertensive Rats-SHR (Spontaneously Hypertensive Rats) through on cardiovascular autonomic modulation and oxidative stress in the blood. The experiment consisted in 3 phases: Phase I – LLLT irradiation on SHR: The experiment's phase I consisted of animal’s irradiation, when the laser group received three times LLLT applications weekly for a 7 weeks total; the sham group received three times per week of LLLT simulation for 7 weeks and a total of 21 applications. Prospective, randomized, controlled study, with 16 SHR approximately 2 months age, randomly divided into 2 groups : Sham (n = 8) and Laser (n = 8). The animals were irradiated in a prompt, onto the tail’s dorsal area, using a Diode Laser (MMOptics, São Carlos, SP, Brazil) with a wavelength (λ) of 780 ± 2 (nm), output power at 40 mW, with a 0.04 cm2 beam area, dose of 30 J/cm2 power density of 1W/cm2 and irradiation time of 90 s. In Phase II - Hemodynamic and autonomic cardiovascular evaluation: for a period of 7 weeks, consisted in the cannulation procedure, collecting and analysis. The animals were cannulated, evaluated hemodynamically and analyzed the cardiovascular autonomic modulation. Phase III - Oxidative stress analysis, were analyzed: a) protein damage; b) cell membrane damage; c) antioxidant enzyme activity; d) nitrite concentrations. Data from phase II and III were collected and statistically analyzed applying One Way ANOVA test, followed by post hoc Student - Newman Keulls and considering the significance level of p < 0.05, equivalent to an error α 0.05. The results demonstraded hemodynamic parameters of group LLLT treated showed a BP reduction, when compared with the Sham group. In laser group the diastolic arterial pressure (DAP) showed a reduction of -14 mmHg (± 143 * 4 x 157 ± 3 mmHg Sham) and mean arterial pressure (MAP) - 13mmHg (169 ± 4 * x 182 ± 4 mmHg Sham) there were statistically significant difference. Although the value of systolic arterial pressure (SAP) (196 ± 5 x 207 ± 4 mmHg) showed no differences. There was a decreased in resting HR with a statistically significant difference in the laser group compared to Sham (312 ± 14 vs. 361 ± 13 bpm sham). The spectral reviews in the field of time and frequency showed that the Laser group decreased sympathetic activity on the heart and blood vessels while compared to the Sham group. The heart rate variation was analyzed using the DP-PI ( standard deviation of the pulse interval) VAR-PI components (pulse interval variability) and it demonstrated that LLLT was effective in diminishing variation in heart rate (HR) and sympathetic activity in heart, inducing a substantial fall in blood pressure. Lasertherapy presented a rise in spectral low-frequency component in the pulse interval (LF - IP action of the sympathetic at heart), though the sham group showed up exaggeratedly decreasing (6.77 ± 4:35 and 2:31 ± 0:16 ms ² Sham) as a function of saturation variation. Thus, there was a significant reduction in sympathetic activity after LLLT using. A high-frequency band on interval pulse HF-IP (parasympathetic activity) showed no statistically significant differences between the groups and Laser Sham group. The baroreceptor sensitivity, assessed by the alpha index, signalized a significant increase in the Laser (1:07 ± 0:23 vs. 0:45 ± 0:20 ms / mmHg Sham) group, presenting an improvement in the receptors sensitivity. The baroreflex results were associated with other relevant data, the VAR - SAP (49.55 ± 15.94 * vs 70.51 ± 13:55 mmHg² Sham) and SD -SAP (6.94 ± 1.21 * vs 8.68 ± 1.11 mmHg Sham) that proved to be diminished in the laser group, indicating baroreflex improvement sensitivity concomitantly to the positive SAP variation reduction of. There were no significant differences in baseline SAP (196 ± 5 vs. 207 ± 4 mmHg Sham) between the two groups. The results in the oxidative stress and autonomic analysis demonstrated an association between increased NO production (nitrite 0:36 ± 0:03 vs 0:26 ± 0:03 nm / mg Sham) and decreased in the vascular sympathetic (LF - SAP 7.28 ± 1.63 * vs 9.86 ± 0.47 Sham), both leading to a profound vasodilatation then a significant fall in of blood pressure. Lasertherapy shown to alter the plasma parameters such as oxidative nitrite, revealing an NO increased metabolism, as described above and, moreover, accounted for a significant reduction in carbonyl plasma concentration (vs 3.93 ± 0.24, 4.75 ± 0:26 * nm / mg Sham). Our experimental study indicate that LLLT was able to reduce the oxidative stress parameters through diminishing the damage to the proteins. The enzymatic defense was analyzed by the enzyme SOD concentration in blood plasma, denoted that no significant differences (4:42 ± 0:10 4:25 ± 0:06 vs usod / mg) between groups. Thus, low level laser therapy has shown to improve cardiovascular autonomic activity as well as oxidative parameters which resulted in steadily staggeringly reduce the blood pressure of hypertensive animals. / Em razão do aumento populacional e a senescência, o número de indivíduos com Hipertensão Arterial Sistêmica (HAS) cresceu de 600 milhões em 1980 para 1,2 bilhões (OMS 2011). Lim (2012) atribuiu que a pressão arterial (PA) elevada fosse a causa mortis de 9,5 milhões de indivíduos ao redor do mundo. Atualmente, a HAS tornou-se um grave problema de saúde pública. A hipertensão é um importante fator de risco para insuficiência cardíaca congestiva, doenças cerebrovasculares, infarto agudo do miocárdio, nefropatia, insuficiência vascular periférica e retinopatia hipertensiva. Considerando publicações científicas que demonstram que o componente da inflamação e do estresse oxidativo estão intimamente relacionados à gênese da hipertensão arterial sistêmica (HAS), e que o laser com potência baixa tem efeito positivo no estresse oxidativo e apresenta ação antiinflamatória eficaz, desta forma buscamos estudar a resposta da Laserterapia na HAS. Inúmeros estudos vêm sugerindo, ao longo de décadas, que a fotobiomulação pelo laser empregado uma potência baixa, atua durante as fases inflamatórias e proliferativas da reparação tissular, modulando síntese de mediadores inflamatórios e espécies reativas de oxigênio (ROS). O objetivo deste estudo foi analisar os efeitos da aplicação do laser de baixa intensidade em ratos espontaneamente hipertensos SHR (Spontaneously Hypertensive Rats) em longo prazo na modulação autonômica cardiovascular e no estresse oxidativo sangúineo. Estudo prospectivo, randomizado e controlado com 16 ratos SHR, divididos aleatoriamente em 2 grupos: Sham (n=8) e Laser (n=8).O experimento foi dividido em três fases: Fase I – Irradiação dos animais: constituiu-se na irradiação com laser nos animais SHR, onde o grupo Laser recebeu três aplicações semanais de LBI durante sete semanas; já no grupo Sham foram realizados três simulações de aplicação semanais de Laser de Baixa Intensidade (LBI) durante 7 semanas, totalizando 21 aplicações de LBI. Os animais foram irradiados pontualmente, na região dorsal da cauda, utilizando um Laser Diodo (MMOptics, São Carlos, SP, Brasil) com comprimento de onda de λ = 780 ± 2 (nm); potência de 40 mW, área do feixe de 0,04 cm2, densidade de energia de 30 J/cm2, densidade de potência de 1W/cm2, tempo total de irradiação de 90 s de exposição. Fase II – Avaliação hemodinâmica e autonômica cardiovascular: constituiu-se nos procedimento de canulação, registro de dados e coleta de material, teve inicio após sete semanas de irradiação. Os animais canulados foram avalidados de forma hemodinâmica, bem como analisada a modulação autonômica cardiovascular. Fase III – Análises do estresse oxidativo, foram analisadas: a) danos à proteína; b) danos à membrana celular; c) atividade enzimática; d) concentração de nitrito. Os dados da fase II e III foram coletados e analisados estatisticamente através dos testes Anova One Way, seguido de Post Hoc de Student Newman-Keulls, considerando-se o nível de significância p < 0,05, equivalendo a um erro α de 0.05. Os resultados hemodinâmicos do grupo tratado com LLLT denotaram um decréscimo significativo da PA quando comparado com o grupo Sham. A pressão arterial diastólica (PAD) do grupo Laser revelou uma redução de -14 mmHg (143± 4*vs157±3 mmHg Sham) e a pressão arterial média (PAM) -13mmHg (169±4*vs182±4 mmHg Sham), a frequência cardíaca (FC) em repouso (312±14*vs361±13 bpm Sham) revelando uma diferença estatisticamente significante, porém o valor da pressão arterial sistólica(PAS) não mostrou (196±5 x 207±4 mmHg) alterações entre os grupos. As avaliações espectrais no domínio do tempo e da frequencia demostraram que o grupo Laser reduziu a atividade simpática sobre o coração e vasos sanguíneos quando comparados ao grupo Sham. A variação frequência cardíaca foi analisada através dos componentes VAR-IP (variabilidade do intervalo de pulso) e o DP-IP (desvio do intervalo de pulso) que evidenciaram que o LBI foi eficaz no decréscimo variação da FC e da atividade simpática no coração, induzindo assim a queda das pressões arteriais. A laserterapia mostrou um incremento no componente espectral baixa frequência no intervalo de pulso (BF-IP ação do simpático no coração), porém o grupo Sham apresentou-se exacerbadamente diminuído (6.77 ± 4.35 e 2.31±0.16 ms² Sham) em função da saturação da variação desse componente que foi reduzido. Desta forma, houve um importante decréscimo da atividade simpática com o uso do LBI, significando uma importante diminuição dos níveis pressóricos. A banda de alta frequência (AF-IP atividade parassimpática cardíaca) não mostrou diferenças estatísticas significantes entre os grupos Laser e grupo Sham. A sensibilidade dos barorreceptores, avaliada pelo índice alfa, demonstrou um significativo incremento da resposta no grupo Laser (1.07 ± 0.23 vs 0.45 ± 0.20 ms/mmHg Sham), revelando uma melhora na sensibilidade destes receptores. Os resultados dos barorreflexos encontravam-se associados a outro dado relevante, o componente VAR-PAS (49.55 ± 15.94* vs 70.51 ± 13.55 mmHg² Sham) e DP-PAS (6.94 ± 1.21* vs 8.68 ± 1.11 mmHg Sham) que mostrou-se diminuído no grupo Laser, indicando que a melhora da sensibilidade barorreflexa ocorreu, concomitantemente, à redução positiva da variação da PAS. Não houve diferenças estatísticas significantes na PAS basal (196±5 vs 207 ± 4 mmHg Sham) entre os dois grupos. Já os resultados encontrados na análise do estresse oxidativo e autonômica demonstraram uma associação entre o incremento da produção do óxido nitrico (NO) (nitrito 0.36 ± 0.03 vs 0.26 ± 0.03 nm/mg Sham) e redução do simpático vascular (BF-PAS 7.28 ± 1.63* vs 9.86 ± 0.47 Sham), ambos levando a uma vasodilatação com consequente queda dos níveis pressóricos arteriais. A laserterapia mostrou alterar parâmetros oxidativos como as espécies reativas de nitrogênio (RNS reactive nitrogen species), o nitrito plasmático, revelando um aumento do metabolismo do NO, como já descrito anteriormente e denotou uma diminuição significativa da concentração de carbonilas plasmáticas (3.93 ± 0.24 * vs 4.75 ± 0.26 nm/mg Sham). A defesa enzimática foi analisada através da concentração da enzima SOD no plasma sanguíneo, que não apontou diferenças significativas (4.42 ± 0.10 vs 4.25 ± 0.06 usod/mg) entre os grupos. Evidenciamos que o LBI foi capaz de reduzir este parâmetro oxidativo, reduzindo os danos às proteínas decorrente do estresse. Desta forma, concluímos que a laserterapia demonstrou resposta positiva ao melhorar a atividade autonômica cardiovascular e parâmetros oxidativos que resultaram na redução dos níveis pressóricos dos animais hipertensos.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zwei verschiedene Klassen oxidischer Nanomaterialien nasschemisch synthetisiert und strukturell-morphologisch charakterisiert. Zum einen betrifft dies TiO2-, TiO2/SiO2-, Ag/TiO2- und Pd/TiO2-Sole, welche die photokatalytisch aktive Modifikation Anatas in nanokristalliner Form enthalten und über einen solvothermalen Sol-Gel-Prozess hergestellt werden konnten. Im Hinblick auf eine potentielle Anwendung in der Desinfektionstechnologie und für den Abbau organischer Umweltschadstoffe wurde die photokatalytische Aktivität von Pulvern und Beschichtungen auf Textil durch E. coli-Abtötung bzw. Modellfarbstoffabbau untersucht. Im Weiteren wurde die antimikrobielle Aktivität pyroelektrischer LiNbO3- und LiTaO3-Pulvermaterialien unter zyklischer thermischer Anregung nachgewiesen. Diese als Pyroelektrokatalyse bezeichnete Nutzung des pyroelektrischen Effektes in einem katalytischen bzw. elektrochemischen Prozess ist dabei von grundlegender Neuheit. Aufsetzend auf den physiko-chemischen Grundlagen dieses Phänomens wurde eine Hypothese des Mechanismus entwickelt und in Analogie zur Photokatalyse diskutiert. / This thesis deals with two classes of oxidic nanomaterials that were synthesized by chemical solution routes and characterized with respect to structure and morphology. Sols of TiO2, TiO2/SiO2, Ag/TiO2 and Pd/TiO2 containing the photocatalytically active modification anatase in nanocrystalline form were prepared via a solvothermal sol-gel process. With regard to potential application in disinfection and environmental remediation technology the photocatalytic activity of powders and coatings on textile was investigated by means of E. coli decomposition and organic dye degradation. Further the antimicrobial activity of pyroelectric LiNbO3 and LiTaO3 powder materials under cyclical thermal excitation was demonstrated. In this context the application of the pyroelectric effect in a catalytic or electrochemical process – termed as pyroelectrocatalysis – is of fundamental novelty. Based on the physico-chemical principles of the phenomenon a hypothesis of the mechanism was developed and discussed in analogy with photocatalysis.

[pt] A pandemia da COVID-19 instaurou inúmeras pesquisas sobre a doença, a qual foi atribuída à tempestade de citocinas. Embora, as vacinas sejam eficazes para combater a disseminação da COVID-19 e, recentemente, tenha sido aprovado pela ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) o fármaco antiviral Paxlovid (Trade Mark), no tratamento da COVID-19, estudos sobre formas de tratamento ainda são necessários. Dentre as novas estratégias terapêuticas, a utilização de nanopartículas de ouro (AuNPs) tem se destacado devido o potencial efeito antiinflamatório. O objetivo deste trabalho foi estudar as eventuais propriedades antiinflamatórias das AuNPs, sintetizadas por ablação a laser pulsado (PLA) em água, em macrófagos RAW 264.7. Ademais, o presente trabalho visou investigar a possível ligação entre o efeito imunomodulador das nanopartículas e os produtos secundários obtidos através da reação de redução da CO2 (CO2RR) ativada por PLA em água. Nesse sentido, foram analisados a proliferação, a citotoxicidade, os níveis das espécies reativas de oxigênio (EROs) e das espécies reativas de nitrogênio (ERNs) nos macrófagos RAW 264.7 submetidas ao tratamento com as AuNPs e expostas ao lipopolissacarídeo (LPS), o qual foi utilizado como agente precursor do processo inflamatório. Em conclusão, os resultados apontaram que AuNPs na concentração de 10 (micro)g/mL não tiveram caráter citotóxico e diminuíram as EROs e ERNs. As AuNPs demonstraram promissora atividade antiinflamatórias com reduzidos valores de citotoxicidade, o que aponta para uma futura aplicação clínica. / [en] With the advent of the COVID-19 pandemic, numerous studies on the disease were initiated, a disease originated from a cytokine storm. Although vaccines are effective in combating the spread of COVID-19 and, more recently, the antiviral drug Paxlovid (Trade Mark) has been approved by ANVISA (Brazilian Health Regulatory Agency) for the treatment of COVID-19, studies on forms of treatment are still needed. Among the new therapeutic strategies, the use of gold nanoparticles (AuNPs) has been in the spotlight due to their potential antiinflammatory effect. This work aims to study the potential anti-inflammatory properties of AuNPs, synthesized by pulsed laser ablation (PLA) in water, in RAW 264.7 macrophages. Furthermore, the present work aimed to investigate the possible connection between the immunomodulatory effect of the nanoparticles and the secondary products obtained through the CO2 reduction reaction (CO2RR) activated by PLA in water. In this sense, we analyzed the proliferation, cytotoxicity, levels of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) in RAW 264.7 macrophages subjected to treatment with AuNPs and exposed to lipopolysaccharide (LPS), which was used as a precursor agent of the inflammatory process. In conclusion, the results showed that the AuNPs at a concentration of 10 (micro)g/mL did not have a cytotoxic character and reduced ROS and RNS. AuNPs demonstrated promising anti-inflammatory activity with reduced cytotoxicity values, which points to future clinical applications.

El objetivo de esta Tesis Doctoral es estudiar diferentes herramientas para el manejo de plagas y enfermedades del cultivo de la platanera. Entre las herramientas que vamos a desarrollar, se van a analizar los compuestos orgánicos volátiles (COVs) fúngicos derivados de hongos entomopatógenos (HE) y nematófagos, como fuente de metabolitos con actividad antagónica contra el picudo negro (PN) de la platanera, Cosmopolites sordidus, para su control y manejo en el campo. Así mismo, vamos a estudiar las respuestas de cultivares de plataneras a quitosano, un polisacárido biodegradable, para evaluar su posible uso en el campo como estimulante y protector de las plantas frente a plagas y patógenos, como Fusarium oxysporum f. sp. cubense. El conjunto de capítulos de esta tesis pretende sentar las bases de una estrategia de manejo sostenible de plagas y enfermedades del cultivo de la platanera, basada en el uso de COVs derivados de hongos presentes de forma natural en los cultivos, en combinación con la suplementación de quitosano en el riego, para un efecto de protección y activación de las defensas de las plataneras antes de cualquier infección de plagas y/o enfermedades. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es encontrar nuevas fórmulas para la gestión integrada de plagas como Cosmopolites sordidus y enfermedades de la platanera en condiciones de campo. En esta Tesis Doctoral hemos ideado enfoques sostenibles para la gestión de las plagas y enfermedades de las plataneras. Nuestros objetivos son: a) Cosmopolites sordidus (picudo negro de la platanera, PN), la principal plaga de los cultivos de plátano y, b) el hongo del marchitamiento Fusarium oxysporum f. sp. cubense Raza Tropical 4 (FocTR4), agente causante de una nueva variante extremadamente virulenta de la enfermedad del “Mal de Panamá”, que se está extendiendo rápidamente por todo el mundo. Nuestras herramientas de gestión sostenible son: a) los hongos entomopatógenos (HE, conocidos por su uso como agentes de control biológico, ACBs) aislados de campos comerciales de plátanos, b) sus compuestos orgánicos volátiles (COVs) y, c) el quitosano, un compuesto biodegradable y elicitor de la inmunidad de las plantas con actividad antimicrobiana. Damos evidencia de que los COVs de los hongos agentes de control biológico son repelentes del PN. Pueden utilizarse en los cultivos de platanera mediante estrategias de push and pull para gestionar la plaga de forma sostenible. El quitosano puede utilizarse en el riego para prevenir las defensas de la platanera local y sistémicamente. Por lo tanto, este polímero, con probada actividad antimicrobiana frente a otros patógenos de marchitamiento de Fusarium spp., podría utilizarse contra la actual pandemia en las plataneras causada por FocTR4. La capacidad de inducir reguladores del crecimiento de las plantas sostiene también el papel fertilizante del quitosano. La inducción de compuestos relacionados con la respuesta sistémica adquirida (RSA) hace que el riego con quitosano sea una herramienta para manejar también las plagas de las plataneras sobre el suelo (PN) y las enfermedades (Sigatoka). De esta manera, los COVs y el quitosano podrían ayudar a reducir el uso de agroquímicos tóxicos en los cultivos de platanera en todo el mundo.