O laser tem se mostrado eficaz no auxílio ao profissional de saúde, sendo extensivamente utilizado em procedimentos médicos e odontológicos nas ultimas décadas. Em particular, os lasers de alta intensidade emissores no infravermelho possuem grande potencial para corte de tecidos biológicos mineralizados, visto que são bastante absorvidos pela hidroxiapatita e água, principais componentes desses tecidos. Em comparação aos instrumentos mecânicos, o laser apresenta uma série de vantagens no corte de tecidos, com possibilidade de menor dano ao tecido remanescente e melhor hemostasia. Entretanto, para uma aplicação eficiente e segura é necessário conhecer os efeitos que a irradiação laser causa ao tecido. A técnica de espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) é bastante utilizada no estudo de materiais orgânicos, pois além de permitir a identificação de componentes, possibilita uma análise semiquantitativa. Este trabalho tem como objetivos estabelecer a técnica de ATR-FTIR para caracterização do tecido ósseo natural e irradiado, e verificar as eventuais mudanças químicas e estruturais causadas pela irradiação laser. Primeiramente, foram determinadas as melhores condições instrumentais para a obtenção dos espectros de amostras de osso. Posteriormente foram analisadas as amostras de osso natural e irradiado com o laser de Er,Cr:YSGG (2,78 μm) com diferentes densidades de energia. Verificou-se que a técnica foi eficaz na caracterização do tecido ósseo, sendo possível observar as alterações químicas promovidas pelo aumento de temperatura ocasionado pela irradiação laser. Foi observada a perda gradativa de material orgânico em função do aumento da densidade de energia utilizada. Os resultados obidos são os primeiros passos para a verificação da eficácia do laser de Er,Cr:YSGG quando empregado como uma ferramenta de corte, essencial para sua consolidação na prática clínica. / Laser proves to be, more and more, an effective tool for helping health professionals, being intensively used in ophthalmological and odontological procedures. In particular, high-density, infrared emitting lasers have great potential in cutting mineralized biological hard tissues, given their high absorption by hydroxyapatite and water, these tissues main components. In comparison to mechanical instruments, laser presents a series of advantages, namely, smaller damage to the remaining tissue and promotion of homeostatic effect, apart from making it possible to execute procedures in areas with difficult access. However, for an efficient and safe use of this technique, it is necessary to know the effects of the laser irradiation on the tissue. The Fourier transform infrared (FTIR) technique is heavily used in the study of organic materials, because apart from making it possible to identify the materials components, it also allows to prepare a semi quantitative analysis. This work aims to establish the ATR-FTIR technique in the characterization of natural and irradiated osseous tissue, and to verify the possible chemical and structural changes caused by irradiation. Firstly, the best conditions for the obtainment of bone sample spectra were determined. Then, bone samples, irradiated with the Er,Cr:YSGG (2,78 μm) infrared emitting laser (adjusted with different energy densities) were analyzed alongside with natural bone samples. It has been verified that the technique is effective in the bone tissue characterization, and that it is possible to observe the chemical changes caused by the temperature rise due to laser irradiation. It has been observed a gradual organic material loss as the energy density goes up. These results are the first steps in testing the Er,Cr:YSGG laser efficacy as a cutting tool, a pivotal aspect of its consolidation in clinical procedures.

O laser tem se mostrado eficaz no auxílio ao profissional de saúde, sendo extensivamente utilizado em procedimentos médicos e odontológicos nas ultimas décadas. Em particular, os lasers de alta intensidade emissores no infravermelho possuem grande potencial para corte de tecidos biológicos mineralizados, visto que são bastante absorvidos pela hidroxiapatita e água, principais componentes desses tecidos. Em comparação aos instrumentos mecânicos, o laser apresenta uma série de vantagens no corte de tecidos, com possibilidade de menor dano ao tecido remanescente e melhor hemostasia. Entretanto, para uma aplicação eficiente e segura é necessário conhecer os efeitos que a irradiação laser causa ao tecido. A técnica de espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) é bastante utilizada no estudo de materiais orgânicos, pois além de permitir a identificação de componentes, possibilita uma análise semiquantitativa. Este trabalho tem como objetivos estabelecer a técnica de ATR-FTIR para caracterização do tecido ósseo natural e irradiado, e verificar as eventuais mudanças químicas e estruturais causadas pela irradiação laser. Primeiramente, foram determinadas as melhores condições instrumentais para a obtenção dos espectros de amostras de osso. Posteriormente foram analisadas as amostras de osso natural e irradiado com o laser de Er,Cr:YSGG (2,78 μm) com diferentes densidades de energia. Verificou-se que a técnica foi eficaz na caracterização do tecido ósseo, sendo possível observar as alterações químicas promovidas pelo aumento de temperatura ocasionado pela irradiação laser. Foi observada a perda gradativa de material orgânico em função do aumento da densidade de energia utilizada. Os resultados obidos são os primeiros passos para a verificação da eficácia do laser de Er,Cr:YSGG quando empregado como uma ferramenta de corte, essencial para sua consolidação na prática clínica. / Laser proves to be, more and more, an effective tool for helping health professionals, being intensively used in ophthalmological and odontological procedures. In particular, high-density, infrared emitting lasers have great potential in cutting mineralized biological hard tissues, given their high absorption by hydroxyapatite and water, these tissues main components. In comparison to mechanical instruments, laser presents a series of advantages, namely, smaller damage to the remaining tissue and promotion of homeostatic effect, apart from making it possible to execute procedures in areas with difficult access. However, for an efficient and safe use of this technique, it is necessary to know the effects of the laser irradiation on the tissue. The Fourier transform infrared (FTIR) technique is heavily used in the study of organic materials, because apart from making it possible to identify the materials components, it also allows to prepare a semi quantitative analysis. This work aims to establish the ATR-FTIR technique in the characterization of natural and irradiated osseous tissue, and to verify the possible chemical and structural changes caused by irradiation. Firstly, the best conditions for the obtainment of bone sample spectra were determined. Then, bone samples, irradiated with the Er,Cr:YSGG (2,78 μm) infrared emitting laser (adjusted with different energy densities) were analyzed alongside with natural bone samples. It has been verified that the technique is effective in the bone tissue characterization, and that it is possible to observe the chemical changes caused by the temperature rise due to laser irradiation. It has been observed a gradual organic material loss as the energy density goes up. These results are the first steps in testing the Er,Cr:YSGG laser efficacy as a cutting tool, a pivotal aspect of its consolidation in clinical procedures.

At Cameco mine sites in northern Saskatchewan, naturally occurring elements of concern (EOC) such as As, Ni, Mo, and Se are present in uranium ore bodies. Ferrihydrite (Fh) is found in tailings management facilities (TMF) and is known to sequester arsenates and arsenites. Fh is known to be metastable and undergo phase transformations to goethite (α-FeOOH) and hematite (α-Fe2O3). Reductive conditions are known to be a driving force in Fh transformation and the release of adsorbed As species from the surface. This study uses electrochemistry to control reductive potentials applied to Fh adsorbed As species. Electrochemistry was coupled with attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy to determine the behaviour of adsorbed arsenate and arsenite on the Fh surface. The potentials required to desorb As(III) and As(V) from the Fh surface were negative enough to cause the reduction of water, thus increasing the pH of the solution through the generation of OH-. In order to measure the extent of the pH change a miniature palladium/palladium oxide pH sensor was fabricated in order to make in-situ pH measurements during spectroelectrochemical studies. Additionally, in-situ solution potential (Eh) measurements were made during potential control. It was found that potential induced pH and Eh changes were significant enough to release arsenite from the Fh surface. Arsenate was also found to desorb from Fh during the application of reductive potentials though successive deprotonation leading to a totally deprotonated As(V) species.

In many experiments, surfactant adsorption and desorption at solid-liquid interfaces is found to be quite slow, considering that surfactants are small molecules. Attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy was used to study the adsorption, desorption, and exchange of tetradecyltrimethylammonium bromide (C₁₄TABr) at the silicon oxide surface. The exchange of surfactant was monitored using protonated and perdeuterated C₁₄TABr. The data show that exchange of C₁₄TABr between the surface and the bulk solution is very fast, complete exchange occurs in less than 10 seconds. A simple exchange model suggests that the disassociation rate constant of a single monomer is no less than 1 s^-1, which is ~ 10⁴ times slower than monomer exchange in bulk solutions. The actual exchange rate may be greater than observed in the present work due to transport phenomena. The rates of exchange are similar at concentrations above and below the critical micellar concentration. Adsorption is similarly rapid, but under some circumstances there is a small residue of surfactant that is slow to desorb. Desorption experiments utilizing KBr solutions of high and low ionic strength show that two thirds of each adsorbed micelle is held by hydrophobic association, and the other third is electrostatically bound. Adsorption, desorption, and exchange experiments at temperatures of 11°C above and 8°C below the Krafft temperature (14.4°C) show similar kinetics. / Master of Science

Uma caracterização bioquímica eficiente da cicatrização das feridas por queimadura pode melhorar a rotina clínica para a ajustar os tratamento dos pacientes. Considerando a dificuldade de monitoramento de cicatrização, a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier acoplado com o acessório de Reflexão Total Atenuada (ATR-FTIR) é uma técnica analítica a qual tem demonstrado capacidade de prover biomarcadores espectrais no materiais biológicos. Esse estudo avaliou a capacidade de usar ATR-FTIR para classificar a pele queimada com o intuito de monitorar o reparo tecidual em pacientes. Ratos Wistar com pele queimada foram avaliados pela espectroscopia ATR-FTIR nos dias 3, 7, 14 e 21 após a queimadura e comparados com amostras de grupos sadios. Os espectros obtidos foram separados nas regiões entre 900 a 1800 cm-1 e entre 2800 a 3000 cm-1 para posterior adequação quimiométrica. Avaliou-se as amplitudes das derivadas de segunda ordem dos espectros como parâmetro de discriminação, nos quais demonstraram diferenças significativas para os grupos não queimados com controle e entre grupos de queimadura usando Glicogênio (1030 cm-1), Amida I (1628 cm-1), Amida II (1514 cm-1), Colágeno em 1281 cm-1 e Colágeno em 1336 cm-1. Esses resultados indicam que ATR-FTIR é sensível para detectar os estágios de reparo tecidual e pode futuramente ser um instrumento auxiliar para a rotina clínica. / Efficient biochemical characterization of burn wound healing stages can improve clinical routine to adjust the patient treatment. Considering the difficulty to monitoring wound healing, the Fourier Transform Infrared spectroscopy coupled with Attenuated Total Reflectance (ATR-FTIR) is an analytical technique that has capability to provide spectral biomarkers in biological materials. This study aims to evaluate the classification feasibility of ATR-FTIR in burned skin to follow the regenerative process in patients. Wistar rat burn tissues were evaluated by ATR-FTIR spectroscopy at 3, 7, 14, 21 days after burn and compared with the healthy group samples. The spectra was separated in the region 900 to 1800 cm-1 and the region 2800 to 3000 cm-1 for further chemometric adequation. The second derivative of amplitude was applied for discrimination which results demonstrated differences to control with non-wounded groups and between non-wounded using Glycogen (1030 cm-1), Amide I (1628 cm-1), Amide II (1514 cm-1), Colllagen in 1281 cm-1 and Collagen in 1336 cm-1. These findings indicate that ATR-FTIR is suitable to detect the burn wound healing stages and in the future can be auxiliary instrument for clinical routine.

Uma caracterização bioquímica eficiente da cicatrização das feridas por queimadura pode melhorar a rotina clínica para a ajustar os tratamento dos pacientes. Considerando a dificuldade de monitoramento de cicatrização, a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier acoplado com o acessório de Reflexão Total Atenuada (ATR-FTIR) é uma técnica analítica a qual tem demonstrado capacidade de prover biomarcadores espectrais no materiais biológicos. Esse estudo avaliou a capacidade de usar ATR-FTIR para classificar a pele queimada com o intuito de monitorar o reparo tecidual em pacientes. Ratos Wistar com pele queimada foram avaliados pela espectroscopia ATR-FTIR nos dias 3, 7, 14 e 21 após a queimadura e comparados com amostras de grupos sadios. Os espectros obtidos foram separados nas regiões entre 900 a 1800 cm-1 e entre 2800 a 3000 cm-1 para posterior adequação quimiométrica. Avaliou-se as amplitudes das derivadas de segunda ordem dos espectros como parâmetro de discriminação, nos quais demonstraram diferenças significativas para os grupos não queimados com controle e entre grupos de queimadura usando Glicogênio (1030 cm-1), Amida I (1628 cm-1), Amida II (1514 cm-1), Colágeno em 1281 cm-1 e Colágeno em 1336 cm-1. Esses resultados indicam que ATR-FTIR é sensível para detectar os estágios de reparo tecidual e pode futuramente ser um instrumento auxiliar para a rotina clínica. / Efficient biochemical characterization of burn wound healing stages can improve clinical routine to adjust the patient treatment. Considering the difficulty to monitoring wound healing, the Fourier Transform Infrared spectroscopy coupled with Attenuated Total Reflectance (ATR-FTIR) is an analytical technique that has capability to provide spectral biomarkers in biological materials. This study aims to evaluate the classification feasibility of ATR-FTIR in burned skin to follow the regenerative process in patients. Wistar rat burn tissues were evaluated by ATR-FTIR spectroscopy at 3, 7, 14, 21 days after burn and compared with the healthy group samples. The spectra was separated in the region 900 to 1800 cm-1 and the region 2800 to 3000 cm-1 for further chemometric adequation. The second derivative of amplitude was applied for discrimination which results demonstrated differences to control with non-wounded groups and between non-wounded using Glycogen (1030 cm-1), Amide I (1628 cm-1), Amide II (1514 cm-1), Colllagen in 1281 cm-1 and Collagen in 1336 cm-1. These findings indicate that ATR-FTIR is suitable to detect the burn wound healing stages and in the future can be auxiliary instrument for clinical routine.

Os eletrocatalisadores PtRh/C foram preparados nas seguintes proporções atômicas: (100,0), (0,100), (90,10), (70,30) e (50,50). Os métodos empregados nas sínteses foram redução via borohidreto de sódio e redução por álcool. Os sais metálicos empregados foram H2PtCl6.6H2O e (RhNO3)3 e o suporte de carbono utilizado foi carbon Vulcan XC72, a composição metálica em massa foi de 20%; e o suporte, 80%. Os eletrocatalisadores foram caracterizados por técnicas físico-químicas, espectroeletroquímica e por experimento em célula a combustível, cujo emprego se deu por uma célula unitária direta a álcool com membrana alcalina. Os eletrodos de trabalho foram preparados pela técnica de camada fina porosa. A técnica de difração de raios X permitiu verificar ligas metálicas, fases segregadas e calcular a porcentagem de ligas metálicas, bem como constatar os tipos de fases cristalinas. A técnica de espectroscopia no infravermelho permitiu verificar que a oxidação eletroquímica do etanol se dá pelo mecanismo indireto de oxidação, ou seja, para todos materiais estudados houve a produção de espécies intermediárias, em que PtRh(70:30)/C sintetizado pelo médodo de redução via borohidreto de sódio produziu grandes quantidades de CO2 e C2H4O. Rh/C mostrou-se ativo eletroquimicamente para ambos os métodos de síntese empregados. A técnica de microscopia eletrônica de transmissão permitiu calcular o tamanho médio e a área superficial média dos eletrocatalisadores. As técnicas eletroquímicas permitiram verificar a estabilidade, potencial onset e pares redox dos sistemas considerados. / PtRh/C were prepared by the following atomic proportions: (100,0), (0,100), (90,10), (70,30) and (50,50). The methods employed in the synthesis of these materials were reduction by sodium borohydride and reduction by alcohol. The metal salts used were H2PtCl6.6H2O and (RhNO3)3, the support used was Carbon black XC72 and the bulk metal composition was 20% and 80% of support. The electrocatalysts were characterized by Energy Dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction and Transmission electron microscopy. The ethanol electrochemical oxidation mechanism was investigated by in situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy couple to an Attenuated Total Reflection technique. The electrocatalytic activity were evaluated by Cyclic Voltammetry, Linear Sweep Voltammetry and Chronoamperometry techniques. The Fuel Cells tests were made in a single direct alcohol fuel cell with alkaline membrane. The working electrodes were prepared by a thin porous coating technique. X-ray diffraction allowed us to verify metallic alloys, segregate phases and to calculate the percentage of metallic alloys. It was else possible to identify crystallographic phases. Infrared Spectroscopy allowed us to verify that the electrochemical oxidation of ethanol was carried out by an incomplete mechanism. PtRh(70:30)/C prepared by sodium borohydride produced large amounts of carbon dioxide and acetaldehyde. Rh/C showed electrocatalytic activity when compared with other materials studied.

Os eletrocatalisadores PtRh/C foram preparados nas seguintes proporções atômicas: (100,0), (0,100), (90,10), (70,30) e (50,50). Os métodos empregados nas sínteses foram redução via borohidreto de sódio e redução por álcool. Os sais metálicos empregados foram H2PtCl6.6H2O e (RhNO3)3 e o suporte de carbono utilizado foi carbon Vulcan XC72, a composição metálica em massa foi de 20%; e o suporte, 80%. Os eletrocatalisadores foram caracterizados por técnicas físico-químicas, espectroeletroquímica e por experimento em célula a combustível, cujo emprego se deu por uma célula unitária direta a álcool com membrana alcalina. Os eletrodos de trabalho foram preparados pela técnica de camada fina porosa. A técnica de difração de raios X permitiu verificar ligas metálicas, fases segregadas e calcular a porcentagem de ligas metálicas, bem como constatar os tipos de fases cristalinas. A técnica de espectroscopia no infravermelho permitiu verificar que a oxidação eletroquímica do etanol se dá pelo mecanismo indireto de oxidação, ou seja, para todos materiais estudados houve a produção de espécies intermediárias, em que PtRh(70:30)/C sintetizado pelo médodo de redução via borohidreto de sódio produziu grandes quantidades de CO2 e C2H4O. Rh/C mostrou-se ativo eletroquimicamente para ambos os métodos de síntese empregados. A técnica de microscopia eletrônica de transmissão permitiu calcular o tamanho médio e a área superficial média dos eletrocatalisadores. As técnicas eletroquímicas permitiram verificar a estabilidade, potencial onset e pares redox dos sistemas considerados. / PtRh/C were prepared by the following atomic proportions: (100,0), (0,100), (90,10), (70,30) and (50,50). The methods employed in the synthesis of these materials were reduction by sodium borohydride and reduction by alcohol. The metal salts used were H2PtCl6.6H2O and (RhNO3)3, the support used was Carbon black XC72 and the bulk metal composition was 20% and 80% of support. The electrocatalysts were characterized by Energy Dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction and Transmission electron microscopy. The ethanol electrochemical oxidation mechanism was investigated by in situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy couple to an Attenuated Total Reflection technique. The electrocatalytic activity were evaluated by Cyclic Voltammetry, Linear Sweep Voltammetry and Chronoamperometry techniques. The Fuel Cells tests were made in a single direct alcohol fuel cell with alkaline membrane. The working electrodes were prepared by a thin porous coating technique. X-ray diffraction allowed us to verify metallic alloys, segregate phases and to calculate the percentage of metallic alloys. It was else possible to identify crystallographic phases. Infrared Spectroscopy allowed us to verify that the electrochemical oxidation of ethanol was carried out by an incomplete mechanism. PtRh(70:30)/C prepared by sodium borohydride produced large amounts of carbon dioxide and acetaldehyde. Rh/C showed electrocatalytic activity when compared with other materials studied.

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