A crescente demanda clínica para regeneração óssea tem dirigido esforços significativos para o desenvolvimento de novos biomateriais, incluindo aqueles aplicados em terapias baseadas em engenharia de tecidos. Neste contexto, os biovidros são considerados uma boa alternativa mas as suas propriedades mecânicas têm limitado a sua aplicação. Para melhorar tais propriedades sem afetar a biocompatibilidade, um novo material vitrocerâmico bioativo do sistema P2O5-Na2O-CaO-SiO2, chamado Biosilicato® com duas fases cristalinas (BioS-2P) foi desenvolvido. No entanto, os efeitos da adição das fases cristalinas sobre o comportamento biológico do BioS-2P ainda não foram estudados. Assim, os objetivos deste estudo foram investigar a capacidade do BioS-2P em induzir, in vitro, a diferenciação osteoblástica de células-tronco mesenquimais (CTMs); a capacidade do BioS-2P em aumentar, in vitro, a atividade dos osteoblastos em fase inicial de diferenciação (OBs) e osteoblastos da linhagem UMR-106 (UMRs); e a capacidade do BioS-2P em conduzir e induzir a neoformação óssea, in vivo, associado ou não a células. Células derivadas da medula óssea obtidas de fêmures de ratos foram cultivadas em meio de crescimento para obtenção de CTMs ou em meio osteogênico para obtenção de OBs. Essas células e UMRs foram cultivadas sobre discos de BioS-2P, Bioglass® 45S5 (45S5) e plástico de cultura (Controle) e utilizadas nas avaliações in vitro. Para as avaliações in vivo, defeitos de 5 mm criados em calotas de ratos foram implantados somente com arcabouços de BioS-2P ou com arcabouços de BioS-2P associados às CTMs ou aos OBs. Os dados foram comparados por teste não paramétrico de Kruskal-Wallis seguido pelo teste de Student Newman-Keuls, e o nível de significância adotado foi de 5%. As CTMs foram caracterizadas por apresentarem alta porcentagem de células expressando os marcadores de superfície CD29 e CD90 e baixa porcentagem expressando CD31, CD34, CD45 e CD106. A diferenciação osteoblástica das CTMs foi confirmada pela expressão dos genes marcadores da diferenciação osteoblástica fosfatase alcalina (ALP), runt-related transcriptor factor-2 (RUNX2), sialoproteína óssea (BSP) e osteocalcina (OC). CTMs cultivadas sobre discos de BioS-2P em meio não-osteogênico apresentaram diminuição da proliferação e aumento da atividade de ALP e da expressão dos genes marcadores da diferenciação osteoblástica ALP, RUNX2, osterix (OSX), proteína óssea morfogenética-4 (BMP-4), osteopontina (OPN) e OC, comprovando seu potencial osteoindutor similar ao 45S5. O BioS-2P foi capaz de aumentar a atividade de OBs e UMRs de maneira similar àqueles cultivados sobre o 45S5. OBs apresentaram diminuição na proliferação e aumento da atividade da ALP e da expressão dos genes marcadores da diferenciação osteoblástica RUNX2, OSX, BMP-4, OPN e OC. A análise em larga escala da expressão de mais de 23.000 genes mostrou que o BioS-2P induziu a sobre-expressão de genes envolvidos no aumento da atividade osteoblástica e a repressão de genes envolvidos na diminuição dessa atividade, em comparação com o Controle. Ao menos em parte, esse aumento da atividade osteoblástica foi atribuído à modulação das vias de sinalização proteíno-quinases ativadas por mitógenos (MAPK) e Wnt Canônica, e à modulação da expressão de microRNAs. UMRs crescidos sobre o BioS-2P corroboraram esses achados, pela capacidade em formar matriz mineralizada e por apresentarem aumento na expressão das proteínas ALP, RUNX2, dentin matrix protein-1 (DMP-1) e OPN. Arcabouços de BioS-2P (5 mm de diâmetro e 2 mm de altura com porosidade de 76 ± 5% e com tamanhos de poros variando entre 100 e 800 µm) implantados em defeitos na calota de ratos estimularam a formação de tecido ósseo, que ocorreu tanto na periferia como no interior dos defeitos e em íntimo contato com o material. A morfometria por microtomografia computadorizada não evidenciou qualquer diferença entre os parâmetros volume ósseo, volume ósseo/volume total, superfície óssea, superfície/volume ósseo, número de trabéculas, separação trabecular e espessura trabecular, avaliados na 4a, 8a e 12a semanas de implantação. As CTMs e os OBs foram carreados para os arcabouços de BioS- 2P (com eficiência de 90% e 81%, respectivamente) e essas células permaneceram nos defeitos por 14 dias. A combinação de arcabouços de BioS-2P com CTMs ou OBs, implantados por 8 semanas, resultou no mesmo padrão de formação óssea daquele observado para o arcabouço sem células. No entanto, essa combinação não resultou em aumento na quantidade de osso formado. Os resultados evidenciaram a capacidade do BioS-2P em induzir a diferenciação osteoblástica de CTMs e estimular a atividade osteoblástica de OBs, o que resultaria na neoformação óssea observada in vivo. No entanto, a combinação de BioS-2P com CTMs e OBs não foi capaz de aumentar a formação óssea e induzir o reparo dos defeitos ósseos. / The increasing clinical demand for bone regeneration has driven significant efforts to develop new biomaterials including those for tissue engineeringbased therapies. In this context, bioglasses emerges as a good alternative, but their use has been limited mainly due their poor mechanical properties. To improve these mechanical properties without affecting biocompatibility, a novel bioactive glass-ceramic of the P2O5-Na2O-CaO-SiO2 system, named Biosilicate® with two cristallyne phases (BioS-2P) was developed. However, the effects of these two phases on BioS- 2P biological behavior have not yet been evaluated. Thus, the aims of this study were to investigate the BioS-2P capability of inducing in vitro mesenquimal stem cell differentiation (MSC) towards osteoblasts; the BioS-2P capability to increase in vitro activity of osteoblasts derived from rat bone marrow at early stages of differentiation (OBs) and osteoblasts from rat cell line UMR- 106 (UMRs); and the BioS-2P capability to drive and induce bone formation in vivo, associated or not with cells. Bone marrow cells harvested from rat femurs were cultured either in growth media to obtain MSCs or in osteogenic media to obtain OBs. MSCs, OBs and UMRs were cultured on discs of BioS-2P, Bioglass® 45S5 (45S5) and tissue culture polystyrene (Control). For in vivo evaluations, 5-mm rat calvarial surgical defects were filled with BioS-2P with or without MSCs or OBs. Data were compared by non-parametric Kruskal-Wallis test followed by Student Newman- Keuls test and the significance level was set at 5%. MSCs were characterized by presenting high percentage of CD29 and CD90 surface markers and low percentage of CD31, CD34, CD45 and CD106 surface markers. Osteoblastic differentiation of MSCs was detected by gene expression of bone markers alkaline phosphatase (ALP), runt-related transcritption factor 2 (RUNX2), bone sialoprotein (BSP) and osteocalcin (OC). MSCs cultured on Bios-2P discs under non-osteogenic conditions exhibited a decrease on cell proliferation and an increase on ALP activity and gene expression of bone markers ALP, RUNX2, osterix (OSX), bone morphogenetic protein-4 (BMP-4), osteopontin (OPN) and OC, confirming its osteoinductive potential similar to 45S5. Also, BioS-2P increased the OBs and UMRs activity, similar to 45S5. OBs cultured on Bios-2P discs presented a decrease in cell proliferation and an increase on ALP activity and gene expression of bone markers RUNX2, OSX, BMP-4, OPN and OC. The large-scale analysis of over 23,000 genes showed that the BioS-2P induced overexpression of genes positively related to osteoblastic activity and repression of genes negatively related with its activity, compared with control. At least in part, the increase on OBs activity was associated to the modulation of two main signaling pathways, the mitogen activated protein kinases (MAPK) and the Canonical Wnt, and the modulation of microRNAs expression. These findings were corroborated by UMRs grown on BioS-2P, which produced mineralized matrix and exhibited increased expression of the ALP, RUNX2, dentin matrix protein-1 (DMP-1) and OPN proteins, than on control. BioS-2P scaffolds (5 mm diameter and 2 mm heigh, presenting 76 ± 5% of total porosity, with poros size ranging from 100 to 800 µm) implanted in calvarial defects promoted new bone formation in close contatc to BioS-2P, both on periphery and in the center of the defect. The computed microtomography morphometry showed no difference between the evaluated parameters bone volume, bone volume / total volume, bone surface, surface / bone volume, number of trabeculae, trabecular separation and trabecular thickness, measured at 4, 8 and 12 weeks. MSCs and OBs were seeded into the scaffold (with efficiency of incorporation 90% e 81%, respectively) and they remained on the defects for 14 days. After 8 weeks, the same pattern of bone formation was observed, however, the combination of BioS-2P with cells did not increase the amount of new bone. The results showed the BioS-2P ability to induce osteoblastic differentiation of MSCs and to stimulate osteoblastic activity, resulting in new bone formation in vivo. However, the combination of BioS-2P with MSCs and OBs was not able to increase bone formation and induce the repair of bone defects.

O presente trabalho teve como objetivo: 1. Determinar o efeito de diferentes tamanhos de células de cria de operárias (favos novos construídos naturalmente por abelhas Africanizadas e européias e favos velhos) sobre o peso e variabilidade morfológica das abelhas operárias emergentes em colônias de abelhas (Apis mellifera); 2. Examinar a influência das células de operárias de menor tamanho do favo velho em relação às células novas construídas por abelhas Africanizadas e às células de operárias construídas por abelhas européias (italianas e cárnicas) sobre a infestação e reprodução do ácaro Varroa jacobsoni. O trabalho foi todo realizado no Departamento de Genética da FMRP-USP em Ribeirão Preto. Foram utilizadas colônias de abelhas africanizadas do próprio apiário experimental (N=8). Foram usados neste experimento quatro tipos de favos: favo africanizado novo (FAFn), favo italiano novo (FITn), favo cárnico novo (FCAn) e favo velho africanizado (FVE) com as paredes das células engrossadas por efeito de muitas gerações de abelhas emergidas. Um total de três medidas foram feitas nas células de operárias de cada favo: diâmetro da célula (DC), profundidade da célula (PC) e peso da abelha emergente (PA). O volume da célula (VC) foi calculado a partir do DC e da PC. As abelhas, uma vez pesadas, foram posteriormente preservadas em solução de álcool a 70%. As seguintes medidas morfométricas foram tomadas sobre cada abelha individual e sobre a asa anterior direita: Comprimento e Largura total da asa anterior direita. Investigamos os índices de infestação e as taxas de reprodução do ácaro nos quatro tipos de favos com diferentes células de crias de operárias, para verificar possíveis variações na infestação entre os favos estudados. Para as dimensões das células (DC, PC e VC), entre o favo FVE e os novos (FAFn, FITn e FCAn), observou-se de maneira geral que o DC e VC foram as medidas que apresentaram diferenças notáveis entre os diferentes favos. Comparando-se os diâmetros das células de cria entre os favos estudados, percebe-se uma média menor para as células do FVE (4.56 mm) e médias maiores para as células dos favos FITn (5.13 mm) e FCAn (5.27 mm); sendo diferentes estatisticamente (p< 0.001, One-Way ANOVA). Em relação à PC a situação foi inversa, percebe-se que a PC construída pelas operárias a partir da cera alveolada (FITn) foi de 11.62 mm e a PC em favos construídos por operárias cárnicas (FCAn) foi de 11.64 mm, sendo inferiores às do FVE (12.22 mm). As médias dos volumes dos diferentes tipos de alvéolos estudados mostram uma média menor para as células do FVE (220.12 mm3) e médias maiores para os FITn (264.82 mm3) e FCAn (279.59 mm3); sendo diferentes estatisticamente (p< 0.001, One-Way ANOVA). Os resultados indicaram que as abelhas compensaram a menor ou maior largura da célula ao produzir células com maior ou menor profundidade respectivamente. Das asas analisadas, as operárias do FVE apresentaram menor comprimento (9.10 mm), enquanto que esses comprimentos foram bem maiores nas operárias do favo FAFn, FITn e FCAn sendo 9.26 mm, 9.32 mm e 9.32 mm respectivamente. Em relação à largura da asa, encontramos também que as operárias do FVE apresentaram menor largura (3.31 mm), sendo essas medidas maiores nas operárias dos favos novos FAFn, FITn e FCAn (3.43 mm, 3.49 mm e 3.46 mm respectivamente). O comprimento e largura da asa anterior direita das abelhas emergentes diferiram estatisticamente entre os quatro tipos de favos estudados (p= 0.014 e p= 0.003 respectivamente, One-Way ANOVA). Comparando-se o peso médio das operárias ao nascer, entre os diferentes tipos de células de crias do FVE (88.12 mg), FAFn (92.67 mg), FITn (95.82 mg) e FCAn (96.89 mg) percebe-se que ocorre um acréscimo no peso à medida que o tamanho da célula é aumentado. A comparação do peso das operárias mostrou que ocorrem diferenças altamente significantes em nível de 5% de probabilidade entre os diferentes favos de cria (p<0.001, One-way ANOVA). Comparando-se o peso médio das abelhas operárias emergentes infestadas e não infestadas pela varroa, percebe-se que ocorre um forte decréscimo no peso da abelha infestada em 14.9% para o FVE e FAFn. Os índices de infestação da varroa verificados nos diferentes tamanhos de células de operárias diferiram estatisticamente entre os quatro tipos de favos (x2 = 41.122, p< 0.001). A infestação média do ácaro foi maior em células de cria do FVE que em células do favo FAFn que apresentou menor índice de infestação (20.6 ± 6.4% vs 10.4 ± 4.2% respectivamente). Esses índices médios diferiram estatisticamente (p< 0.001). Houve maior número de fêmeas adultas do ácaro em células do FVE, que apresentou menor diâmetro e menor volume da célula, comparado com as células dos favos novos de maiores tamanhos (FAFn, FITn e FCAn). Obtiveram-se taxas de reprodução total de 1.28, 0.98, 1.19 e 1.58 para os favos FVE, FAFn, FITn e FCAn respectivamente, quando computadas todas as varroas adultas originais. Essas taxas de reprodução total do ácaro não apresentaram diferenças significativas entre si (p= 0.074, One-Way ANOVA). As células do FVE atraíram mais varroa em relação às células dos favos novos, apesar de que as células do FVE tiveram um diâmetro menor. Embora o tamanho da célula seja importante, característica inerente à larva, ao favo ou ao alimento nas células de crias do FVE poderiam ter uma importante influência de atração ao ácaro varroa. / The purposes of the present work were: 1. To determine the effect of different sizes of worker brood cells in new and old combs built naturally by Africanized and European bees on the weight and morphology of emerging worker honey bees in africanized honey bee colonies (Apis mellifera). 2. To examine the influence of the smaller worker cells of the old comb in relation to new cells built by Africanized bees and larger new cells built by European races on the infestation and reproduction rates of the mite Varroa jacobsoni. We used eight Africanized honey bee colonies. Four types (sizes) of brood combs were placed in each colony: new Africanized comb (NAC), new Italian comb (NIC), new Carniolan comb (NCC) and old Africanized brood comb (OC), that had thickened brood cell walls and relatively small comb cells. Three measurements were made for 80-100 worker brood cells in each comb: Cell width (CW), cell depth (CD), and emerging bee weight (BW). Cell volume (CV) was calculated from CW and CD. The bees were weighed and then preserved in a 70% ethanol. The length and width of the right fore wing were measured for each individual bee. We studied the infestation and the reproduction rates of the mite in four types of combs with different kinds of worker brood cells, to verify possible variations in the infestation by varroa. The comb cell measurements CW and CV differed significantly among the various types of combs. We found that the OC cells (4.56 mm) had a significantly (p <0.001, One-Way ANOVA) smaller diameter than the NIC cells (5.13 mm) and NCC cells (5.27 mm). An opposite trend was found for cell depth, which was significantly smaller in NIC (11.62 mm) and NCC (11.64 mm) than OC (12.22 mm). For the different types of brood combs, the cell depth increased as the cell diameter decreased, in other words, the bees compensated the reduced cell width by producing deeper cells to accommodate the developing bee. The OC cells had a significantly smaller volume (220.12 mm3) than the NIC cells (264.82 mm3) and NCC cells (279.59 mm3) (p< 0.001, One-Way ANOVA). The worker bees reared in OC had a significantly shorter fore wing (9.10 mm) than in the new worker combs NAC (9.26 mm), NIC (9.32 mm) and NCC (9.32 mm). Fore wing width, was also significantly smaller for workers from OC combs (3.31 mm), than from NAC, NIC and NCC combs (3.43 mm, 3.49 mm and 3.46 mm, respectively). The right fore wing length and width of the emerging workers bees differed significantly among the four types of combs (p = 0.014 and p = 0.003 respectively, One-Way ANOVA). In summary, the wing size of the emerging worker bees increased with increasing volume and diameter of the comb cell. The bees from the OC comb had significantly smaller fore wings (both length and width) than those from NAC comb (p< 0.05, Tukey Test). The same was true for workers from NIC and NCC combs. The mean weights of the worker bees among the different types of brood combs were: 88.12 mg, 92.67 mg, 95.82 mg and 96.89 mg for OC, NAC, NIC and NCC respectively. There was an increment in bee weight as the diameter of the cell increased. Bee weights from the different types of combs were significantly different (p< 0.001, One-way ANOVA). Bees infested during the brood phase with the mite Varroa jacobsoni weighed on average 14.9% less than uninfested bees. The varroa infestation rates differed significantly among the four types of combs (x2= 41.122, p< 0.001). The varroa infestation was significantly (p< 0.001) higher in OC cells (20.6±6.4%) than in NAC cells (10.4±4.2%) and NIC cells (14.7%, p= 0.003). The mean infestation rate in NIC cells did not differ significantly (p= 0.094) from the infestation rate in NCC cells (19.2%). The infestation rate in OC cells was not significantly different from that of NCC cells (p= 0.347). Within each colony the OC comb was generally twice as infested with varroa as NAC. The total varroa reproduction rate (TRR) was 1.28, 0.98, 1.19 and 1.58 for the OC, NAC, NIC and NCC combs respectively, when we included all the original adult females (p= 0.074, One-way ANOVA). The OC cells attracted more varroa than new comb cells, even though the OC cells had a smaller diameter. Though cell size is important, characteristics inherent to the larvae, to the comb or the food in the OC worker cells apparently have an overriding influence on attractiveness to the varroa mite.

Teoricamente, conexões por sinapses elétricas entre neurônios poderiam levar ao aumento da faixa de resposta dinâmica da rede neural. A faixa de resposta dinâmica de uma rede de neurônios pode ser definida como a faixa de valores de intensidade dos estímulos de entrada para a qual o conjunto de neurônios produz resposta antes de atingir a saturação. Em um cenário biológico, propôs-se que junções gap entre células ganglionares da retina aumentariam a faixa dinâmica da retina. O teste experimental dessa proposta apresenta várias dificuldades, o que torna a modelagem computacional uma alternativa metodológica para o estudo do papel das sinapses elétricas na faixa dinâmica da camada ganglionar da retina. O objetivo deste trabalho foi a construção de um modelo biologicamente plausível da camada ganglionar da retina da salamandra, submetida a sinais de entrada realísticos conforme evidências experimentais e com a inclusão de sinapses elétricas conectando suas células, para estudar in silico os possíveis efeitos dessas sinapses elétricas sobre a faixa dinâmica da camada ganglionar. A camada ganglionar foi modelada como uma rede bidimensional cujos neurônios foram modelados pelo formalismo de Hodgkin-Huxley. Cada neurônio recebeu um de dois tipos de entrada sináptica, transiente ou sustentada. Avaliou-se o efeito da inibição pré-sináptica das células ganglionares e o efeito de diferentes padrões de conectividade mediados pelas sinapses elétricas. Os resultados sugerem que o acoplamento elétrico aumenta a sensibilidade do sistema e altera o ponto de saturação, mas não necessariamente aumenta a faixa dinâmica. / Theoretically, connections by electrical synapses between neurons could lead to an increase in their dynamic range. The dynamic range of a network of neurons can be defined as the range of input stimuli values for which the network responds before saturation. In a biological scenario, it is hypothesized that gap junctions between retinal ganglion cells may increase the dynamic range of the retina. However, the experimental testing of this hypothesis presents several difficulties, which makes computational modeling a methodological alternative to study the role of electrical synapses on the dynamic range of the ganglion cell layer of the retina. In this work we constructed a biologically plausible computational model of the ganglion cell layer of the salamander retina. A bidimensional network was built with cells modeled by the Hodgkin-Huxley formalism connected via gap junctions and subject to realistic inputs constrained by experimental evidence, to study in silico the effects of gap junctions on the dynamic range of the model. We studied the effect of different gap junction-mediated connectivity patterns, input type combinations (transient, sustained and mixed between the two) and presynaptic inhibition on the dynamic range. Our results suggest that gap junction coupling increases the network\'s sensitivity and alters the saturation point but not necessarily increases the dynamic range.

O objetivo do presente trabalho foi investigar o efeito da hiperglicemia na alteração da homeostase imunológica mediada pelas células dendríticas (DCs) em resposta a uma bacteremia induzida por raspagem e alisamento radicular (RAR) em indivíduos com periodontite crônica generalizada (GCP). Foram selecionados 60 indivíduos igualmente divididos em quatro grupos: controles normoglicêmicos saudáveis, normoglicêmicos com GCP (NG+GCP), pré-diabéticos com GCP (PD+GCP) e diabéticos tipo 2 com GCP (T2DM+GCP). Os indivíduos com GCP receberam RAR, o que induziu uma bacteremia aguda e os controles saudáveis receberam apenas raspagem supragengival. Todos os participantes foram avaliados no início do estudo, 24hs, 1 mês e 3 meses após a raspagem. A frequência de células dendríticas mielóides (mDCs) CD1c+, mDCs CD141+, células dendríticas plasmocitoides (pDCs) CD303+ e a expressão dos receptores CCR6 (presente em altos níveis em células dendríticas imaturas) e CCR7 (presente em altos níveis em células dendríticas maduras) foram avaliados por citometria de fluxo. Foi utilizada técnica de PCR em tempo real para investigar a presença de Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis) no biofilme e abrigada pelas DCs. No início do estudo, os indivíduos hiperglicêmicos com GCP tinham níveis de DCs significativamente mais baixos do que os indivíduos normoglicêmicos com ou sem GCP. Após a bacteremia induzida por RAR, observou-se um aumento significativo nos níveis de CD1c+ e CD1c+CCR6+ em todos os grupos com GCP, independentemente do status de glicemia, e esses níveis voltaram aos níveis basais após 1 mês. Em comparação com o grupo NG+GCP, o grupo T2DM+GCP apresentou níveis significativamente mais baixos de DCs ao longo de todos os períodos experimentais. Não foram observadas alterações significativas para CD303+, CD1c+ CCR7+ e CD141+ em resposta à bacteremia; CD303+ e CD141+ foram significativamente mais baixos para T2DM+GCP comparado ao grupo NG+GCP ao longo do estudo. A quantidade de P. gingivalis nas DCs estava aumentada no grupo NG+GCP no início do estudo e após 24h da RAR comparado ao controle, mas não nos grupos hiperglicêmicos. Os resultados premitiram concluir que a hiperglicemia parece afetar negativamente a presença de mDCs e pDCs no sangue periférico e a abilidade dessas células em capturar P. gingivalis. Considerando que a magnitude da expansão de mDCs em resposta a um desafio bacteriano foi semelhante, os indivíduos hiperglicêmicos permaneceram imunocomprometidos em comparação com indivíduos normoglicêmicos. / The objective of this study was to investigate the effect of hyperglycemia in the disruption of dendritic cells (DCs) mediated immune homeostasis in response to an acute short-term bacteremia in subjects with generalized chronic periodontitis (GCP). Sixty subjects equally divided into four groups were selected: normoglycemic healthy controls, normoglycemics with GCP (NG+GCP), pre-diabetics with GCP (PD+GCP), and type-2 diabetes mellitus with GCP (T2DM+GCP). Subjects with GCP received full-mouth scaling and root planning (SRP), which induced an acute bacteremia, while healthy controls received only a prophylaxis. All participants were examined at baseline, 24hs after SRP, 1 month, and 3 months. The frequency of CD1c+ myeloid DCs (mDCs), CD141+ mDCs, CD303+ plasmacytoid DCs (pDCs) and their expression of immature DC tissue homing receptor CCR6+ and secondary lymphoid organ (SLO)-homing receptor CCR7+ were analyzed by flow cytometry. The presence of Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis) mRNA within blood DCs was analyzed by real time PCR. At baseline, hyperglycemic subjects with GCP showed lower DC levels than normoglycemic subjects with or without GCP. After SRP induced bacteremia, a significant increase in CD1c+ and CD1c+CCR6+ levels was observed in all GCP groups, which returned to baseline levels after 1 month. Compared to NG+GCP, T2DM+GCP had significantly lower levels of DCs throughout the experimental periods. No significant changes were observed for CD303+, CD1c+CCR7+ and CD141+ in response to the bacteremia; CD303+ and CD141+ were significantly lower for T2DM+GCP than NG+GCP throughout the study. P. gingivalis carriage state of DCs was increased in the NG+GCP group, but not in the hyperglycemic groups. Hyperglycemia appears to negatively affect the pool of mDCs and pDCs and the ability of blood DCs to captures bacteremic P. gingivalis. Whereas the magnitude of mDCs expansion in response to a bacterial challenge was similar, hyperglycemic subjects remained immunocompromised in comparison to normoglycemic subjects.

A desnutrição proteico-energética (DPE) altera a hemopoese e, portanto, a geração de células imunológicas, bem como compromete o sistema imune. Desta forma, indivíduos desnutridos apresentam maior susceptibilidade a infecções. As células tronco mesenquimais (CTMs) possuem propriedades imunomodulatórias e são importantes na formação do estroma medular que sustenta a hemopoese. Visto que a L-glutamina (GLUT) é o aminoácido condicionalmente essencial mais consumido por CTMs, e que também apresenta capacidade imunomoduladora, investigou-se, neste trabalho, se a GLUT exerceria efeito sobre aspectos imunomodulatórios das CTMs em um modelo experimental de DPE. Para tanto, utilizou-se camundongos da linhagem BALB/c, os quais receberam rações normoproteica ou hipoproteica isocalóricas contendo, respectivamente, 12% e 2% de proteína por um período de 5 semanas. Após o isolamento e a caracterização de CTMs provenientes dos grupos controle (CTMct) e desnutrido (CTMdesn), cultivou-se essas células em 0, 0,6, 2 e 10mM GLUT, a fim de determinar a influência deste aminoácido sobre a expressão de fatores de transcrição e produção de citocinas por CTMct e CTMdesn. Adicionalmente, avaliou-se o efeito dos sobrenadantes das culturas de CTMct e CTMdesn sobre a proliferação e produção de citocinas por macrófagos e linfócitos esplênicos. Os animais desnutridos apresentaram anemia, leucopenia, hipoplasia medular e diminuição na concentração de proteínas séricas, albumina e préa-lbumina. A DPE não modificou a morfologia e o fenótipo das CTMs, bem como não alterou a expressão de proteínas reguladoras do ciclo celular. Por outro lado, a expressão de NFkB e STAT-3 e a produção de IL-1&#946;, IL-6, IL-10 e TGF-&#946; por CTMs foram alteradas pela DPE e variaram de acordo com as concentrações de GLUT testadas. O aumento na concentração de GLUT diminuiu a expressão de NFkB e induziu a expressão de STAT-3 por CTMs obtidas de ambos os grupos. Quanto a produção de citocinas por essas células, observou-se uma diminuição nos níveis de IL-&#946; e IL-6 e uma elevação nos níveis de IL-10 e TGF-&#946; com o aumento na concentração de GLUT. Variações na concentração desse aminoácido não alteraram a produção de IL-17 ou IFN-&#947; por CTMct e CTMdesn. Ademais, a concentração de GLUT alterou, de forma diretamente proporcional, a taxa de proliferação das CTMs. Os meios condicionados de CTMct e CTMdesn diminuíram a proliferação de macrófagos e linfócitos esplênicos estimulados com LPS, induziram aumento na produção da citocina antiinflamatória IL-10 por ambos os tipos celulares e diminuíram a produção das citocinas pró-inflamatórias IL-12 e TNF-&#945; por macrófagos e IL-17 por linfócitos. Portanto, conclui-se que a GLUT possui efeito sobre a proliferação das CTMs, bem como a capacidade de imunomodular estas células. / Protein-energy malnutrition (PEM) alters hemopoiesis and, therefore, the generation of immune cells, and compromises the immune system. In this way, malnourished individuals are more susceptible to infections. Mesenchymal stem cells (MSCs) have immunomodulatory properties and are important in the formation of bone marrow stroma that supports hemopoiesis. Since L-glutamine (GLUT) is a conditionally essential amino acid, which is most consumed by MSCs, and present immunomodulatory capacity, this work investigated whether GLUT would have an effect on immunomodulatory aspects of MSCs in a PEM experimental model. For this purpose, BALB/c mice were used, which received isocaloric normoproteic or hypoproteic diets, containing respectively, 12% and 2% of protein for a period of 5 weeks. After isolation and characterization of MSCs from control (MSCct) and malnourished (MSCmaln) groups, these cells were cultured with 0, 0.6, 2 and GLUT 10mM in order to determine the influence of this amino acid on the expression of transcription factors and cytokine production by MSCct and MSCmaln. Besides that, the effect of MSCct and MSCmaln culture supernatants on proliferation and cytokine production by macrophages and splenic lymphocytes was evaluated. Malnourished animals presented anemia, leucopenia, marrow hypoplasia and decreased concentration of serum proteins, albumin and prealbumin. PEM did not change morphology and phenotype of MSCs or altered the expression of cell cycle regulatory proteins. On the other hand, the expression of NFkB and STAT-3 and the production of IL-1&#946;, IL-6, IL-10 and TGF-&#946; by MSCs were modified by PEM and varied according to the tested GLUT concentrations. An increase in GLUT concentration decreased NFkB expression and induced STAT-3 expression by MSCs obtained from both groups. Regarding the production of cytokines by these cells, an increase in GLUT concentration resulted in decreased IL-1&#946; and IL-6 levels and increased IL- 10 and TGF-&#946; levels. Changes in the concentration of this aminoacid did not alter IL- 17 or IFN-&#947; production by MSCct and MSCmaln. Furthermore, the concentration of GLUT changed, in direct proportion, the proliferation of MSCs. The conditioned media MSCct and MSCmaln decreased the proliferation of macrophages and splenic lymphocytes stimulated with LPS, induced an increase in the production of the antiinflammatory cytokine IL-10 by both cell types, and decreased the production of proinflammatory cytokines IL-12 and TNF-&#945; by macrophages and IL-17 by lymphocytes. Therefore, it can be concluded that GLUT has an effect on the proliferation of MSCs and it has the capacity to immunomodulate these cells.

Dispositivos baseados em eletrônica orgânica já estão presentes há vários anos no mercado com displays de OLEDs com alta definição de cores e contraste. Atualmente, essas telas são fabricadas com o uso de pequenas moléculas orgânicas depositadas por técnicas de evaporação a vácuo. A possibilidade de deposição dos materiais poliméricos em solução traz vantagens de fabricação com relação a custos e a velocidade de processamento, além de maiores escalas dimensionais. No entanto, diversos entraves técnicos ainda precisam ser superados para garantir desempenho e estabilidade de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos. Neste sentido, este trabalho apresenta um equipamento de deposição roll-to-roll de proporções laboratoriais, com o intuito de servir de ponte entre o desenvolvimento acadêmico e as técnicas de produção industriais. Uma primeira versão do equipamento, já apresentado no trabalho de mestrado, foi agora modificado e atualizado com novas funcionalidades. Ele tornou-se mais completo e de operacionalidade mais eficiente, e foi utilizado para a deposição de várias camadas de dispositivos, incluindo a fabricação de eletrodos semitransparentes e da camada ativa de dispositivos luminescentes. Para solucionar as limitações do óxido de estanho e índio (principal condutor semitransparente atualmente) sobre substratos flexíveis, foi validado um eletrodo alternativo, através da síntese e aplicação de nanofios de prata e do polímero condutor PEDOT:PSS por diferentes técnicas de deposição. Também foi investigada a camada ativa de células eletroquímicas emissoras de luz (LEC), depositadas pela técnica slot-die, variando-se o polímero luminescente, de emissão azul, e o solvente utilizado. Por fim, foram fabricados dispositivos luminescentes do tipo LEC com diferentes arquiteturas e sobre diferentes substratos. O dispositivo final apresentado foi fabricado com eletrodos otimizados, depositados por spray com nanofios de prata e PEDOT:PSS, sendo os dois eletrodos semitransparentes. Com isso, obteve emissão em ambas as polaridades e em ambas as direções. / Devices based on organic electronics have been present for some years on the market with OLED displays with high color definition and contrast. Currently, these screens are manufactured using organic small molecules deposited by vacuum evaporation techniques. The possibility of deposition of polymeric materials in solution brings manufacturing advantages in terms of costs and processing speed, as well as larger dimensional scales. However, several technical barriers still need to be overcome to ensure performance and stability of organic electronic and optoelectronics devices. In this sense, this work presents roll-to-roll deposition equipment of laboratory proportions, in order to serve as a bridge between academic development and industrial production techniques. A first version of the equipment, already presented in the master\'s work, has now been modified and updated with new functionalities. It has become more complete and more operationally efficient, and has been used for the deposition of several layers of devices, including the manufacture of semitransparent electrodes and the active layer of luminescent devices. To solve the limitations of indium tin oxide (the main semitransparent conductor today) on flexible substrates, an alternative electrode was validated through the synthesis and application of silver nanowires and the PEDOT:PSS conductive polymer by different deposition techniques. It was also investigated the active layer of light-emitting electrochemical cells (LEC), deposited by the slot-die technique, varying the blue-emitting luminescent polymer and the solvent used. Finally, luminescent LEC devices were manufactured with different architectures and on different substrates. The final device presented was manufactured with optimized electrodes, deposited by spray with silver nanowires and PEDOT:PSS, the two electrodes being semi-transparent. With this, it obtained emission in both polarities and in both directions.

As células solares orgânicas, ou dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs), vêm se consolidando como uma tecnologia promissora para a geração de energia limpa e renovável devido aos progressos observados nos últimos anos em termos de eficiência e, sobretudo, ao seu baixo custo e facilidade de processamento, e à sua adaptabilidade à eletrônica flexível. Entretanto, ainda se faz necessário aumentar sua eficiência, sua estabilidade e seu tempo de vida de operação. Esses desafios só serão superados por meio de uma melhor compreensão dos processos de geração e de recombinação dos portadores fotogerados, e dos fenômenos de transporte eletrônico ao longo do dispositivo, desde a geração dos portadores até sua coleta pelos eletrodos. A perda de propriedades quando em operação sob condições ambientais é outro obstáculo a ser vencido, e para isso, é necessário conhecer as razões que provocam a degradação do dispositivo. Neste contexto, esta tese tem por objetivo o estudo de propriedades fundamentais que governam a geração, recombinação, transporte e coleta de cargas pelos eletrodos de células solares orgânicas com estrutura ITO/PEDOT:PSS/PTB7-Th:PC71BM/Ca/Al em diferentes condições de funcionamento. Em específico, em atmosfera inerte de nitrogênio e em atmosfera ambiente. O primeiro passo nesse sentido foi a fabricação e otimização dos dispositivos através de diferentes métodos experimentais. Conseguimos progredir muito na parte de confecção, produzindo células OPVs com eficiência de 7,85 %. Posteriormente, realizamos um estudo comparativo entre dois dispositivos com essa estrutura, sendo a diferença entre eles a adição de um aditivo durante a preparação da camada ativa (PTB7-Th:PC71BM): a molécula de 1,8-diiodooctano (DIO). Os dispositivos foram então caracterizados por técnicas de absorção de UVVis e Microscopia de Força Atômica (AFM). Os estudos elétricos dos dispositivos foram realizados por medidas de J-V no escuro e sob iluminação (1 sol), em diferentes temperaturas (150 a 300 K). Com o auxílio da equação de Mott-Gurney obtivemos os valores de mobilidade eletrônica (&mu;) dos portadores de cargas, para diferentes temperaturas, em ajustando-se as curvas de retificação no escuro. Os ajustes das respostas J-V (fotocorrente) sob iluminação foram ajustadas por uma equação derivada da cinética das taxas de geração e extração, em considerando-se cinética de segunda ordem para a recombinação bimolecular, de onde extraímos a razão &mu;2k (k é o coeficiente de recombinação) também para diferentes temperaturas. Deste estudo, foi possível concluir que o efeito do DIO na morfologia da camada ativa melhora o processo de condução por hopping e diminui o coeficiente de recombinação, o que possibilita um melhor desempenho fotovoltaico do dispositivo. Esse estudo permitiu obter o fator de redução (&zeta;) do coeficiente de recombinação, e sua variação com a temperatura. O nosso último estudo foi investigar os mecanismos de degradação de um dispositivo com DIO exposto em condições ambientais, sobretudo devido à ação do oxigênio. Nesse estudo foram realizadas medidas de Foto-CELIV (Extração da Corrente pelo Aumento Linear da Tensão -CELIV) e os ajustes das curvas de J-V sob iluminação foram feitos pela equação de circuito equivalente de uma célula solar dos quais obteve-se a variação das resistências série e paralelo em função do tempo de exposição ao ambiente. / Organic solar cells, or organic photovoltaics devices (OPVs), have been consolidating as a promising technology for the generation of clean and renewable energy due to the progress observed in recent years in terms of efficiency, and above all by its low cost and ease of processing, and their adaptability to flexible electronics. However, it is still required to increase its efficiency, its stability and its operating life. These challenges will only be overcome through a better understanding of the processes of generation and recombination of the photogenerated carriers, and of the phenomena of electronic transport throughout the device, from the generation of the carriers to their collection by the electrodes. The loss of properties when operating under environmental conditions is another obstacle to be overcome, and for this, is mandatory to well known the reasons of degradation effects. In this context, this thesis aims at the study of fundamental properties that govern the generation, recombination, transport and collection of charges by the electrodes, at different operating conditions, having ITO/PEDOT:PSS/PTB7-Th:PC71BM/Ca/Al as structure. Specifically, in an inert atmosphere of nitrogen, and in an ambient atmosphere. The first step in this direction was the manufacturing and optimization of the devices through different experimental methods. We achieved a great of progress in the manufacturing process, producing OPV cells with 7.85% efficiency. Afterward, we performed a comparative study between two devices of this structure, the difference between them being the addition of an additive during the preparation of the active layer (PTB7-Th: PC71BM): the 1,8-diiodooctane (DIO) molecule. The devices were then characterized by UV-Vis absorption techniques and Atomic Force Microscopy (AFM).The electrical studies of the devices were performed by J-V measurements, in the dark and under illumination (1 sol), at different temperatures (150 to 300 K). With the aid of the Mott-Gurney equation we obtained the values of electronic mobility (&mu;) of the charge carriers, for different temperatures, by adjusting the rectification curves in the dark. The adjustments of the JV responses under illumination were obtained by an equation that was derived from the kinetics of the generation and extraction rates, considering second-order kinetics for bimolecular recombination. From such fitting, it was extracted the &mu;2k ratio (k is the coefficient of recombination) also for different temperatures. From this study, it was possible to conclude that the effect of DIO on the active layer morphology improves the hopping conduction and decreases the recombination coefficient, leading to a better photovoltaic performance of the device. This study allowed to obtain the reduction factor (&zeta;) of the recombination coefficient, and its variation with temperature. Our last study was to investigate the mechanisms of degradation of a device with DIO exposed in environmental conditions, mainly due to the action of oxygen. In this study, photo-CELIV (Current Extraction by Linear Increasing Voltage - CELIV).technique was performed and the adjustments of the J-V curves under illumination were made by the equivalent circuit equation of a solar cell, from which the variation of the series and parallel resistances was obtained as a function of the exposure time to the environment.

As metaloproteinases, abundantes em venenos de serpentes da família Viperidae, apresentam homologia estrutural e funcional com as metaloproteinases de mamíferos (MMPs), cujos níveis estão elevados em doenças de natureza inflamatória, como a aterosclerose. A metaloproteinase BaP1, do veneno da serpente Bothrops asper, apresenta potente atividade inflamatória e constitui ferramenta científica importante para o estudo das ações das MMPs. Durante a aterosclerose, as células de músculo liso vascular (CMLVs) mudam do fenótipo contrátil para sintético, migram para a camada subendotelial do vaso, liberam mediadores inflamatórios e expressam MMPs. No entanto, o papel destas enzimas na resposta inflamatória das CMLVs e a potencial relação deste efeito com a migração das mesmas, não foi esclarecida. Neste estudo, investigou-se os efeitos da BaP1 em CMLVs, quanto à 1) indução da migração; 2) liberação de diferentes classes de mediadores inflamatórios e expressão de moléculas de adesão; 3) indução da mudança fenotípica das CMLVs; 4) expressão e participação de enzimas de síntese de prostaglandinas e de receptores de PGE2 na liberação deste eicosanoide; 5) participação de eicosanoides e da IL-1&#946 na migração e mudança de fenótipo das CMLVs. Os resultados obtidos, a partir dos ensaios de transwell e wound healing, mostraram que a BaP1(50nM) induziu a migração das CMLVs, após 48 h, mas não a proliferação celular, observada pelo ensaio de ciclo celular. Além disso, a metaloproteinase induziu aumento da liberação de PGE2 (1-48h), LTB4 (1-3h), IL-1&#946 (12-24h), MCP-1 (24-48h) e fractalcina (24-48h), mas não de PGI2 e nem TXA2, analisados por ensaios de EIA e multiplex. Ainda, a BaP1 aumentou a expressão proteica de COX-2 (1° h) e de PGESm-1 (4° h), analisada por Western blotting, e expressão gênica das sFLA2-IIA (30 min) e cFLA2-IVA (30 min), verificada por PCR em tempo real, sem alterar os níveis de COX-1, dos receptores EP1, EP2, EP3 e EP4, de ICAM-1 e VCAM-1 e da iFLA2. A intervenção farmacológica com os inibidores de COX-2 ou de FLA2 intracelulares reduziu a liberação de PGE2 induzida pela BaP1. Além disso, o pré-tratamento das células com o inibidor da FLAP e com os antagonistas do receptor de IL-1&#946 ou do receptor EP3 reduziu a migração celular induzida pela BaP1. Esta metaloproteinase também induziu a mudança de fenótipo contrátil para o sintético, das CMLVs, verificada pela diminuição da expressão de &#945-actina pelo ensaio de citometria de fluxo. A inibição da COX-2 e da FLAP não alterou este efeito. Este conjunto de dados demonstra a capacidade da BaP1 estimular diretamente as CMLVs para migração, liberação de mediadores inflamatórios e a expressão de COX-2, PGESm-1, sFLA2-IIA e cFLA2-IVA. A produção de PGE2 induzida pela BaP1 depende das FLA2s intracelulares, com ativação das vias da COX-1 e -2. A migração das CMLVs, induzida pela BaP1, depende da PGE2 via ativação do receptor EP3, do LTB4 e da IL-1&#946. Ainda, esta metaloproteinase estimula a mudança fenotípica das CMLVs para o estágio sintético, em que as CMLVs migram e proliferam. Os dados deste estudo, ao demonstrarem que as metaloproteinases contribuem para o desenvolvimento de eventos inflamatórios, em CMLVs, apontam um papel adicional desta classe de enzimas em doenças de natureza inflamatória, como a aterosclerose. / Metalloproteinases are abundant enzymes in Viperidae family snake venoms and exhibit structural and functional homology with mammalian matrix metalloproteinases (MMPs). The levels of these enzymes are incresead in inflammatory diseases, such as atherosclerosis. The BaP1 metalloproteinase from Bothrops asper snake venom presents potent inflammatory activity and constitutes important scientific tool for the study of the actions of MMPs. During atherosclerosis, vascular smooth muscle cells (VSMCs) switch their phenotype from a contractile to a synthetic state, migrate into the subendothelial vessel layer, release inflammatory mediators and express high levels of MMPs. However, the role of these enzymes in the inflammatory response of VSMCs and the potential relationship of this effect with cell migration have not been clarified. In this study, we investigated the effects of BaP1 on CMLVs with focus on: 1) induction of cell migration; 2) release of different classes of inflammatory mediators and protein expression of adhesion molecules; 3) induction of VSMCs phenotype switching; 4) expression and participation of prostaglandin synthesis enzymes and PGE2 receptors in the release of this eicosanoid; 5) participation of eicosanoids and IL-1&#946 in migration and phenotype switching of VSMCs. Results obtained from the transwell and wound healing assays showed that BaP1 (50nM) induced VSMCs migration after 48 h, but not cell proliferation, observed by the cell cycle assay. In addition, this metalloproteinase caused release of PGE2 (1-48h), LTB4 (1-3h), IL-1 (12-24h), MCP-1 (24-48h) and fractalkine (24-48h), but not PGI2 and TXA2, analyzed by EIA and multiplex assays. Furthermore, BaP1 increased protein expression of COX-2 (1 h) and PGESm-1 (4 h), analyzed by western blotting and gene expression of sFLA2-IIA (30 min) and cFLA2-IVA (30 min), evaluated by real-time PCR, without altering COX-1, EP1, EP2, EP3 and EP4, ICAM-1 and VCAM-1 and iFLA2 levels. Pharmacological intervention with COX-2 or intracellular FLA2 inhibitors reduced PGE2 release induced by BaP1. In addition, pretreatment of cells with either a FLAP inhibitor, or IL-1&#946 receptor, or EP3 receptor antagonist reduced cell migration induced by BaP1. This metalloproteinase also induced conversion of contractile VSMCs to an synthetic phenotype, as evidenced by decrease of -actin expression, analyzed by flow cytometry assay. Inhibition of COX-2 and FLAP did not alter this effect. Altogether, these data demonstrate the ability of BaP1 to directly stimulate VSMCs for migration, release of inflammatory mediators and expression of COX-2, PGESm-1, sFLA2-IIA and cFLA2-IVA. PGE2 production induced by BaP1 depends on the intracellular FLA2s, with activation of COX-1 and -2 pathways. VSMCs migration induced by BaP1 depends on PGE2 via EP3 receptor engagement, LTB4 and IL-1&#946. Furthermore, this metalloproteinase stimulates VSMCs phenotypic switching to a synthetic phenotype, in which these cells migrate and proliferate. These data demonstrate that metalloproteinases can contribute to the development of inflammatory events in VSMCs, evidencing an additional role of this class of enzymes in inflammatory diseases, such as atherosclerosis.

O presente trabalho versa sobre o desenvolvimento e a avaliação de três novas células espectroeletroquímicas para medidas de absorção na região do ultravioleta e visível, compatíveis com operação em fluxo, inclusive a técnica de FIA (Flow Injection Analysis). Características inerentes ao primeiro protótipo construído, tais como, geometria tubular, operação em fluxo ascendente e em condições de convecção forçada por vibração, separador ionomérico entre os eletrodos e detecção espectrofotométrica ex situ, permitiram a realização de estudos espectroeletroquímicos mesmo sob a decomposição paralela do solvente com intenso desprendimento de gases no eletrodo de trabalho. O desenvolvimento conjunto de eficiente dispositivo para remoção de bolhas possibilitou a obtenção de excelentes resultados espectrofotométricos. Abriu-se caminho para o estudo espectroeletroquímico de processos situados em regiões de potencial em que ocorre concomitante decomposição do solvente. Igualmente apropriado para a realização de estudos espectroeletroquímicos sob formação de gases, o segundo protótipo é de construção bastante semelhante ao primeiro, porém a elevada relação área do eletrodo de trabalho/volume de solução, conseguida principalmente pelo preenchimento da célula com fibras de carbono, foi capaz de promover eficiente conversão eletroquímica permitindo trabalho em condição de operação semi-coulométrica e conferindo à célula sensibilidade mais elevada que a do primeiro protótipo. O terceiro protótipo é do tipo camada delgada com caminho óptico longo, de aplicação restrita, pois, a regiões de potencial em que não há formação de gases. Características vantajosas frente às alternativas descritas na literatura são: uso de eletrodos de ouro planos (aproveitados de CDs regraváveis) de baixo custo e fácil construção, adaptação direta a cubatas convencionais de 1 cm de caminho óptico. Parâmetros experimentais como: potencial aplicado, concentração, vazão e volume injetado, foram investigados e avaliados com a finalidade de estabelecer as melhores condições de trabalho e funcionamento dos protótipos construídos visando posterior aplicação. / The present work discusses about the development and the evaluation of three new spectroelectrochemical cells for the UV-vis region, well suited for flow operation, including FIA (Flow Injection Analysis). Tubular geometry of the ionomeric separator of the electrode compartments, operation under ascending flow with convection increased by vibration and ex situ spectrophotometric detection after passage through an efficient debubbler granted excellent spectrophotometric results to the first prototype, even under intense gas evolution at the working electrode. This feature extends the spectroelectrochemical study to processes at extreme potential ranges. Equally appropriate for spectroelectrochemical studies under gas evolution, the second prototype presents geometry similar to the first one. However, filling of the tubular working electrode compartment with carbon fibers rendered higher ratio of electrode area/solution volume, promoting a more efficient electrochemical conversion, allowing semi-coulometric operation, and thus augmenting the sensitivity of the absorbance measurements. The third prototype is of the thin layer, long optical path type. Although not suitable for work under gas evolution, advantages of this cell in comparison with those described in the literature are: use of inexpensive flat gold electrodes, obtained from Au recordable CDs, installation in conventional cuvettes with an optical path of 1 cm, simple construction, perfect flow operation. Experimental parameters such as applied potential, analyte concentration flow rate and injected volume were inspected and analyzed for all assembled cells in a way that the best working conditions could be achieved.

As células a combustível são dispositivos eletroquímicos que produzem energia elétrica limpa. Entretanto, o seu uso em larga escala ainda é limitado devido às enormes perdas de potencial que ocorrem no cátodo em função da lenta cinética da reação de redução de oxigênio (RRO). Portanto, é necessário o desenvolvimento de novos catalisadores que sejam viáveis comercialmente, apresentem alta atividade eletrocatalítica e grande estabilidade para esta reação. Neste trabalho, a RRO foi estuda em meio ácido em eletrocatalisadores à base de platina suportadas em carbetos de tungstênio (WC) e molibdênio (MoC) com diferentes estruturas cristalinas. Os carbetos foram preparados pelos métodos de decomposição térmica (MDT) e carburação (MC) e, subsequentemente, utilizados para a preparação dos catalisadores do tipo Pt-carbeto pelo método do ácido fórmico ou borohidreto de sódio. Estes materiais foram caracterizados por difração de raios-X (XRD), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) in situ e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). As medidas eletroquímicas foram realizadas em meio ácido usando a técnica de eletrodo disco-anel rotativo de camada fina. Os resultados de XRD, em conjunto com as medidas de TEM, indicaram que o MDT e MC fornecem carbetos com estruturas cúbicas (&beta;-WC1-x e &delta;-MoC) e hexagonais (&alpha;-WC e &alpha;-Mo2C) com tamanho de partícula < 2 nm e entre 10 e 40 nm, respectivamente. Os estudos eletroquímicos evidenciaram que os catalisadores Pt-carbeto/C apresentam diferenças de atividade específica (SA) e mássica (MA) para a RRO em função da estrutura e composição e que todos os catalisadores do tipo Pt-&beta;-WC1-x/C, Pt- &alpha;-Mo2C/C e Pt-&delta;-MoC/C e Pt2Ni- &alpha;-WC/C apresentam maior SA em comparação à Pt/C. A concentração de carbeto na matriz de carbono também influenciou significativamente os valores de SA, porém não há uma tendência clara que permita unificar um efeito comum para todos os catalisadores. Dentre todos estes catalisadores, o Pt-&beta;-WC1-x40/C e o Pt-&delta;-MoC40/C são 3,6 e 2,5 vezes mais ativos (SA) em comparação ao catalisador Pt/C. Também foi observado que a via predominante da RRO envolve cerca de 4 elétrons por molécula de oxigênio, com baixa produção de H2O2 em todos os casos. No caso dos materiais baseados em Pt-&beta;-WC1-x/C, análises de XANES in situ mostraram um pequeno aumento na ocupação da banda 5d da Pt, o que deve levar a uma interação Pt-OHx mais fraca, aumentando a cinética da RRO como observado. Além disso, os resultados de XPS evidenciam que a melhora na atividade específica está relacionada a um efeito sinérgico entre Pt ou Pt2Ni com as espécies do tipo WOx ou MoOx; exceto para os catalisadores de ligas Pt2Ni, para o qual os resultados de XPS indicaram a presença de WC na superfície do catalisador. Os testes de estabilidade mostraram que apesar do Pt/C ser mais ativo após 12.000 ciclos, o catalisador Pt-&alpha;-WC20/C é o mais estável em relação a sua AS, indicando que as interações benéficas das fases remanescente de Pt e WC/WOx são mantidas após o teste de durabilidade. / Fuel cells are electrochemical devices that produce clean electrical energy. However, their use on large scale is still limited due to the enormous potential losses that occur at the cathode due the slow kinetics of the oxygen reduction reaction (ORR). Therefore, the development of new catalysts that are commercially viable, present high electrocatalytic activity and great stability for this reaction is still necessary. In this work, the ORR was studied in acid medium on platinum-based electrocatalysts supported on tungsten (WC) and molybdenum (MoC) carbides with different crystalline structures. Carbides were prepared by the thermal decomposition (TDM) and a carburizing (CM) methodes and, subsequently used for the preparation of the Pt-carbide type catalysts by the formic acid or sodium borohydride method. These materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), transmission electron microscopy (TEM), X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electrochemical measurements were performed in acid medium using the thin-layer rotating disk-ring electrode technique. The results of XRD, together with those of TEM, indicate that the MDT and MC provide carbides with cubic (&beta;-WC1-x and &delta;-MoC) and hexagonal ( &alpha;-WC and &alpha;-Mo2C) structures with particle size < 2 nm and between 10 and 40 nm, respectively. The Pt-carbide/C catalysts exhibit differences in the specific activity (SA) and mass (MA) for the ORR as a function of structure and composition. All catalysts of the types Pt-&beta;-WC1-x/C, Pt- &alpha;-Mo2C/C, Pt-&delta;-MoC/C and Pt2Ni- &alpha;-WC/C presented higher SA as compared to Pt/C. The concentration of carbide in the carbon matrix significantly influence the SA, but no tendency was clearly found so to identify a common effect catalysts overall. Among all catalysts, Pt-&beta;-WC1-x40/C and Pt-&delta;-MoC40/C are 3.6 and 2.5 times more active (SA) compared to the Pt/C catalyst. It was also observed that the predominant ORR mechanism involve &cong; 4 electrons per oxygen molecule, and so with negligible production of H2O2. In the case of the materials based on Pt-&beta;-WC1-x/C, in situ XANES analyzes evidenced a small increase in the Pt 5d-band, occupancy leading to a weaker Pt-OHx interaction, increasing ORR kinetics as observed. In addition, XPS results show that the improvement in SA is related to a synergistic effect between Pt or Pt2Ni with WOx or MoOx species, except for the Pt2Ni alloy catalysts, for which the XPS results indicated the presence of some WC on the catalyst surface. Stability tests show that although Pt/C is more active after 12,000 cycles, the Pt-&alpha;-WC20/C catalyst is the most stable relative to its SA, indicating that the beneficial interactions of the remaining phases of Pt and WC/WOx are maintained after the durability test.