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In recent years there has been renewed interest in the use of air ionisers to control of the spread of airborne infection. One characteristic of air ions which has been widely reported is their apparent biocidal action. However, whilst the body of evidence suggests a biocidal effect in the presence of air ions the physical and biological mechanisms involved remain unclear. In particular, it is not clear which of several possible mechanisms of electrical origin (i.e. the action of the ions, the production of ozone, or the action of the electric field) are responsible for cell death. A study was therefore undertaken to clarify this issue and to determine the physical mechanisms associated with microbial cell death. In the study seven bacterial species (Staphylococcus aureus, Mycobacterium parafortuitum, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumanii, Burkholderia cenocepacia, Bacillus subtilis and Serratia marcescens) were exposed to both positive and negative ions in the presence of air. In order to distinguish between effects arising from: (i) the action of the air ions; (ii) the action of the electric field, and (iii) the action of ozone, two interventions were made. The first intervention involved placing a thin mica sheet between the ionisation source and the bacteria, directly over the agar plates. This intervention, while leaving the electric field unaltered, prevented the air ions from reaching the microbial samples. In addition, the mica plate prevented ozone produced from reaching the bacteria. The second intervention involved placing an earthed wire mesh directly above the agar plates. This prevented both the electric field and the air ions from impacting on the bacteria, while allowing any ozone present to reach the agar plate. With the exception of Mycobacterium parafortuitum, the principal cause of cell death amongst the bacteria studied was exposure to ozone, with electroporation playing a secondary role. However in the case of Mycobacterium parafortuitum, electroporation resulting from exposure to the electric field appears to have been the principal cause of cell inactivation. The results of the study suggest that the bactericidal action attributed to negative air ions by previous researchers may have been overestimated.

Neste trabalho de mestrado foram desenvolvidos nanobiocompósitos contendo quitosana (QS) e nanopartículas de prata (AgNPs) para aplicação em matrizes poliméricas com propriedades bactericidas. O trabalho foi conduzido em 4 etapas, sendo: i) a primeira referente ao estudo e escolha do melhor modo de estabilização dos colóides de prata em solução, sendo escolhido o modo de estabilização estérica com a quitosana (QS); ii) a segunda parte está relacionada com um estudo detalhado da interação entre a QS e as nanopartículas de prata (AgNPs) além da otimização da relação QS:AgNPs no nanocompósito para se obter maior ação bactericida; iii) foi também proposta uma rota de síntese na qual não se utiliza-se o Boro Hidreto de Sódio (NaBH4) como redutor, composto altamente reativo, sendo utilizados o citrato de sódio e QS conjuntamente como redutores; iv) inserção do nanocompósito QS:AgNPs em uma matriz de polivinil álcool (PVA). Foram utilizadas as técnicas de espectroscopia UV-vis e FT IR, DLS, Potencial Zeta, MET, DR-X, ensaios microbiológicos de MIC, OD595 e teste de halo de inibição, TGA, DSC e ensaios mecânicos. Concluímos que o uso da QS como agente estabilizante em comparação ao PVA é a mais indicada, devido ao maior número de grupos funcionais interagindo com as nanopartículas de prata. O poder de ação bactericida do nanocompósito QS:AgNPs pode ser aumentado numa certa relação entre ambos, a saber 4:1 em massa. A síntese utilizando citrato de sódio e QS como redutores mostrou a possibilidade da obtenção de nanopartículas de prata pequenas, com tamanho de 2 - 5 nm com estrutura esférica ou maiores. com tamanho de 300 nm, apresentando estruturas dendríticas, dependendo apenas do tempo de reação e concentração de citrato de sódio. A última etapa revelou a possibilidade da inserção do nanocompósito no polímero PVA sem perda significativa das características térmicas e mecânicas do polímero. / The work reported here was aimed at developing chitosan/AgNPs based nanobiocomposits for bactericidal applications. The studies were divided into four main steps, viz.,: i) optimization of the silver colloids stabilition process, in which the use of chitosan resulted in the best stability, ii) a detailed investigation on the interactions between chitosan and AgNPs, as well as the optimization of the chitosan :AgNPs ratio to promote the best bactericidal effect, iii) development of a new synthetic route without using NaBH4, in a search for an environmentally-friendly route, and iv) incorporation of the chitosan:AgNps nanobiocomposites in a PVA matrix for application as smart food packaging. The nanobiocomposites were characterizaed via UV-vis and FT IR spectroscopies, DLS, Zeta potential, TEM and DR-X. Biological essays had also been carried out, as well as tensilestress and thermo analyses (DSC and TGA). The best bactericidal effect was observed for a nanobiocompostie comprising chitosan:AgNPs at a ratio of 4:1 (wt/wt). The synthetic route employing sodium citrate as reducing agent resulted in AgNPs with average diameters of 2 5 nm, as well as bigger nanoparticles with diameters of ca. 300 nm, depending on the reaction time and citrate concentration. The incorporation of the chitosan:AgNPs composites in the PVA matrix resulted in the formation of a bactericidal composite with good mechanical and thermal properties, suitable for applications as smart food packing.

Neste trabalho de mestrado foram desenvolvidos nanobiocompósitos contendo quitosana (QS) e nanopartículas de prata (AgNPs) para aplicação em matrizes poliméricas com propriedades bactericidas. O trabalho foi conduzido em 4 etapas, sendo: i) a primeira referente ao estudo e escolha do melhor modo de estabilização dos colóides de prata em solução, sendo escolhido o modo de estabilização estérica com a quitosana (QS); ii) a segunda parte está relacionada com um estudo detalhado da interação entre a QS e as nanopartículas de prata (AgNPs) além da otimização da relação QS:AgNPs no nanocompósito para se obter maior ação bactericida; iii) foi também proposta uma rota de síntese na qual não se utiliza-se o Boro Hidreto de Sódio (NaBH4) como redutor, composto altamente reativo, sendo utilizados o citrato de sódio e QS conjuntamente como redutores; iv) inserção do nanocompósito QS:AgNPs em uma matriz de polivinil álcool (PVA). Foram utilizadas as técnicas de espectroscopia UV-vis e FT IR, DLS, Potencial Zeta, MET, DR-X, ensaios microbiológicos de MIC, OD595 e teste de halo de inibição, TGA, DSC e ensaios mecânicos. Concluímos que o uso da QS como agente estabilizante em comparação ao PVA é a mais indicada, devido ao maior número de grupos funcionais interagindo com as nanopartículas de prata. O poder de ação bactericida do nanocompósito QS:AgNPs pode ser aumentado numa certa relação entre ambos, a saber 4:1 em massa. A síntese utilizando citrato de sódio e QS como redutores mostrou a possibilidade da obtenção de nanopartículas de prata pequenas, com tamanho de 2 - 5 nm com estrutura esférica ou maiores. com tamanho de 300 nm, apresentando estruturas dendríticas, dependendo apenas do tempo de reação e concentração de citrato de sódio. A última etapa revelou a possibilidade da inserção do nanocompósito no polímero PVA sem perda significativa das características térmicas e mecânicas do polímero. / The work reported here was aimed at developing chitosan/AgNPs based nanobiocomposits for bactericidal applications. The studies were divided into four main steps, viz.,: i) optimization of the silver colloids stabilition process, in which the use of chitosan resulted in the best stability, ii) a detailed investigation on the interactions between chitosan and AgNPs, as well as the optimization of the chitosan :AgNPs ratio to promote the best bactericidal effect, iii) development of a new synthetic route without using NaBH4, in a search for an environmentally-friendly route, and iv) incorporation of the chitosan:AgNps nanobiocomposites in a PVA matrix for application as smart food packaging. The nanobiocomposites were characterizaed via UV-vis and FT IR spectroscopies, DLS, Zeta potential, TEM and DR-X. Biological essays had also been carried out, as well as tensilestress and thermo analyses (DSC and TGA). The best bactericidal effect was observed for a nanobiocompostie comprising chitosan:AgNPs at a ratio of 4:1 (wt/wt). The synthetic route employing sodium citrate as reducing agent resulted in AgNPs with average diameters of 2 5 nm, as well as bigger nanoparticles with diameters of ca. 300 nm, depending on the reaction time and citrate concentration. The incorporation of the chitosan:AgNPs composites in the PVA matrix resulted in the formation of a bactericidal composite with good mechanical and thermal properties, suitable for applications as smart food packing.

This work describes the production and characterization of colloidal solution of silver nanoparticles (AgNPs) and insertion of this colloidal solution in a polymeric ma-trix of epoxy resin. The first stage of this work was the preparation of AgNPs in colloi-dal solution, using AgNO3 as the precursor, ethylene glycol as a medium and dispersant sodium citrate as reducing agent and stabilizer. Were also measured the temporal sta-bility of the solution of AgNPs for possible use over time. The colloidal solution of Ag-NPs was characterized by UV-Vis, DLS (dynamic light scattering) and Zeta potential and through its measures. We found that the colloidal solution of AgNPs is composed of stable nanoparticles, and spherical with average diameter around 10 to 12 nm. In the second stage the preparation and characterization of polymeric matrix of epoxy resin with different solution concentrations (2 ml, 5 ml, 8 ml and 10 ml) of AgNPs inseted manually into the matrix. Structural characterization of components of the polymeric matrix was performed using the techniques of FTIR spectroscopy (Fouri-er transform infrared) and Raman. The indication of the presence of AgNPs and their state of dispersion in the epoxy matrix was studied by UV-Vis spectroscopy and TEM (transmission electron microscopy), and through the results showed the presence of nanoparticles in a dispersed and an average size around 50 nm. Thermogravimetric analysis (TGA) to check the maximum thermal stability of nanocomposite were per-formed. The TGA results indicated that the degradation temperature of the polymer underwent a slight decrease with increasing the volume of solution to resin AgNPs in-serted. In addition, analysis was performed microhardness of the epoxy resin produced with different concentrations of AgNPs solution and subjected to heat treatment. Ac-cording to the microhardness tests, the presence of ethylene glycol in the epoxy matrix significantly altered their microhardness values, acting as a plasticizer. / Neste trabalho descreve-se a produção e caracterização de solução coloidal de nanopartículas de prata (AgNPs) e a inserção dessa solução coloidal em uma matriz polimérica de resina epóxi. A primeira etapa desse trabalho consistiu na síntese de AgNPs em solução coloidal, utilizando AgNO3 como o precursor, o etilenoglicol como meio dispersante e o citrato de sódio como agente redutor e estabilizante. Também foram realizadas medidas de estabilidade temporal da solução de AgNPs, para possí-veis usos ao longo do tempo. A solução coloidal de AgNPs foi caracterizada pela espec-troscopia UV-Vis, DLS (espalhamento dinâmico da luz) e potencial Zeta, e através de suas medidas, constatou que a solução coloidal de AgNPs foi composta de nanopartí-culas estáveis, esféricas e com diâmetro médio em torno de 10 12 nm.Na segunda etapa foi realizada a preparação e caracterização de matriz polimé-rica de resina epóxi com diferentes concentrações (2 ml, 5 ml, 8 ml e 10 ml) de solução de AgNPs inseridas manualmente à matriz. A caracterização estrutural dos componen-tes da matriz polimérica foi realizada utilizando-se as técnicas de espectroscopia por FTIR (infravermelho por transformada de Fourier) e Raman. A indicação da presença das AgNPs e do seu estado de dispersão na matriz epóxi foi estudado empregado a espectroscopia UV-Vis e MET (microscopia eletrônica de transmissão), e por meio dos resultados, constatou-se a presença das nanopartículas de forma dispersa e com um tamanho médio em torno de 50 nm. Foram realizadas análises termogravimétricas (TGA) para verificar a estabilidade térmica da resina epóxi. Os resultados de TGA indi-caram que a máxima temperatura de degradação do polímero sofreu uma leve redu-ção com o aumento do volume de solução de AgNPs inserida à resina. Além disso, também foram realizadas análises de microdureza Vickers da resina epóxi produzida com diferentes concentrações de solução de AgNPs e submetidas a tratamento térmi-co. De acordo com os ensaios de microdureza, a presença do etilenoglicol na matriz epóxi alterou significativamente seus valores de microdureza, atuando como plastifi-cante.