Este estudo visa a definição de condições de síntese e processamento cerâmico que possibilitem a obtenção do componente anódico com características adequadas para a operação de uma SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), ou seja, boa distribuição microestrutural do NiO na matriz de YSZ e porosidade cerca de 30% após redução de NiO. As rotas de síntese selecionadas englobaram a coprecipitação em meio amoniacal, mistura mecânica dos pós e combustão a partir de sais de nitrato. As técnicas de caracterização de pós empregadas incluíram a difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração a laser, adsorção gasosa (BET) e picnometria de hélio. Os resultados obtidos indicaram que empregando-se a técnica de coprecipitação, a perda de Ni2+, na forma de complexo [Ni(NH3)n]2+, pode ser minimizada pelo controle do pH em 9,3, mantendo-se a concentração de Ni2+ na solução inicial em 0,1M. No método de mistura mecânica a melhor condição de dispersão dos pós, sem a sedimentação diferencial, foi obtida para valores de potencial zeta em pH 8,0, fixando-se a concentração de dispersante em 0,8% em massa. Na síntese por combustão observou-se que para composições pobres em combustível, os produtos finais apresentaram-se amorfos e com alta área superficial (120,2 m2.g-1). Para as composições ricas em combustível, uréia, os pós obtidos apresentaram-se cristalinos sendo que a intensidade das reflexões do padrão de DRX aumenta com o aumento do excesso de combustível, devido ao aumento da temperatura de reação. No estudo de sinterabilidade dos compactados preparados a partir de pós preparados pelos três métodos determinou-se a temperatura ao redor de 1300 ºC para máxima taxa de densificação e porosidade entre 6,0 e 14%. Os resultados da redução em atmosfera de H2 dos compósitos confirmam que a cinética de reação ocorre em duas etapas, sendo que a primeira etapa com comportamento linear é controlada por reação química na superfície. Na segunda etapa a redução passa a ser controlada pela difusão do gás nos micros poros, gerados pela redução do NiO, diminuindo a taxa de redução. / This study aim the definition of synthesis and ceramic processing conditions of the anodic component suitable for operation of SOFC, i.e, homogeneous distribution of NiO in YSZ matrix and porosity after reduction above 30%. The selected synthesis routes included the co-precipitation in ammonia media, mechanical mixing of powders and combustion reaction from nitrate salts. The characterization techniques of powders included the X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, laser diffraction, nitrogen gas adsorption technique (BET) and Helium pycnometry. The obtained results indicated that the loss of Ni2+ in co-precipitation process, due to the formation of complex [Ni(NH3)n]2+, can be minimized by controlling the pH around 9.3, keeping the concentration of nickel cation in the solution to be precipitated around 0.1M. In the mechanical mixing method the best condition of powder dispersion, without differential sedimentation, was obtained for zeta potential values at pH around 8.0, fixing the dispersant concentration at 0.8%. For the combustion synthesis it was observed that when stoichiometric and twofold stoichiometric urea was used, amorphous phase was formed and a higher surface area was attained in the final products. Employing the fuel-rich solution condition, crystallization of the powder was observed and the relative intensity of reflections of XRD patterns increased with excess of fuel, due to increasing the reaction temperature. Sinterability studies of pellets prepared from powder synthesized by the three routes described above showed the temperature around 1300 º C for maximum rate densification and porosity between 6.0 and 14%. Reduction results of the composites confirmed that the reduction kinetics occurs in two steps. The first one with a linear behavior and controlled by chemical reaction on the surface. The second reduction step is the reduction that is controlled by gas diffusion in micro pores, generated by reduction of nickel oxide, decreasing the rate of reduction.

A fabricação e a caracterização de eletrólitos compósitos Nafion - TiO2, e seu uso em células PEM (Proton Exchange Membrane) operando em temperaturas elevadas (~ 130 ºC) foram estudados. A operação em altas temperaturas da célula PEM traz benefícios, como o aumento da cinética das reações eletródicas, o aumento da cinética de transporte difusional nos eletrodos e o aumento da tolerância da célula ao contaminante monóxido de carbono. O Nafion ®, eletrólito polimérico comumente empregado em células PEM, possui condutividade elétrica dependente da quantidade de água contida em sua estrutura. Desta forma, o aumento da temperatura de operação da célula acima de 100 ºC causa a desidratação do polímero diminuindo acentuadamente sua condutividade elétrica. Para aumentar o desempenho dos eletrólitos operando em altas temperaturas, eletrólitos compósitos (Nafion-TiO2) foram preparados pelo método de conformação por evaporação em molde. A adição de partículas higroscópicas de titânia (TiO2) na matriz polimérica visa melhorar as condições de umidificação do eletrólito em temperaturas elevadas. Três tipos de partículas de titânia com diferentes áreas de superfície específica e formas distintas foram investigados. Compósitos à base de Nafion com adição de 2,5 a 15% em massa de partículas de titânia com forma aproximadamente esférica e com área de superfície específica de até ~115 m2g-1 apresentaram maiores valores da temperatura de transição vítrea do que o polímero. Este aumento melhora a estabilidade do eletrólito durante a operação de células a combustível PEM em 130 ºC. Os compósitos formados a partir da adição de nanotubos derivados de titânia apresentaram pronunciado ganho de desempenho e maior estabilidade térmica em operação de células acima de 100 ºC. Neste caso, a elevada área superficial e a forma dos nanotubos de titânia contribuíram significativamente para o aumento da absorção e da retenção de água do compósito. Por outro lado, as curvas de polarização mostraram um aumento na polarização por queda ôhmica com o aumento da concentração das partículas cerâmicas adicionadas. A morfologia do polímero não foi alterada com a adição de partículas inorgânicas, portanto, o desempenho dos compósitos reflete uma competição entre a adição de uma fase isolante, que diminui a condutividade elétrica, e o aumento da estabilidade térmica ou da retenção de água do compósito. Os eletrólitos compósitos testados provaram serem promissores na aplicação em células PEM em temperaturas acima de 100 ºC. / The fabrication and characterization of Nafion - TiO2 composites, and the use of such electrolytes in PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cell operating at high temperature (130 °C) were studied. The operation of a PEM fuel cell at such high temperature is considered as an effective way to promote fast electrode reaction kinetics, high diffusional transport, and high tolerance to the carbon monoxide fuel contaminant. The polymer Nafion® is the most used electrolyte in PEM fuel cells due to its high proton conductivity. However, the proton transport in Nafion is dependent on the water content in the polymeric membrane. The need of absorbed water in the polymer structure limits the operation of the fuel cell to temperatures close to 100 °C, above which Nafion exhibits a fast decrease of the ionic conductivity. In order to increase the performance of the electrolyte operating at high temperatures, Nafion-TiO2 composites have been prepared by casting. The addition of titania hygroscopic particles to the polymeric matrix aims at the enhancement of the humidification of the electrolyte at temperatures above 100 °C. Three types of titania particles with different specific surface area and morphology have been investigated. Nafion-based composites with the addition of titania nanoparticles, in the 2.5-15 wt.% range, with nearly spherical shape and specific surface area up to ~115 m2g-1 were found to have higher glass transition temperature than the polymer. Such an increase improves the stability of the electrolyte during the fuel cell operation at high temperatures. The addition of titania-derived nanotubes results in a pronounced increase of the performance of PEM fuel cell operating at 130 °C. In this composite, the high specific surface area and the tubular shape of the inorganic phase are responsible for the measured increase of both the absorption and retention of water of the composite electrolyte. Nonetheless, the polarization curves of fuel cell using the composite electrolytes exhibited an increase of the ohmic polarization associated with the addition of the insulating titania particles. As the chemical structure of Nafion was observed to be insensitive to the addition of the inorganic particles, the high performance of the composite electrolytes is a result of competing effects: the decrease of the electrical conductivity and a higher thermal stability or water absorption/retention capacity. The experimental results suggest that the Nafion-TiO2 composites are promising electrolytes for PEM fuel cells operating at temperatures above ~100 °C.

Este trabalho teve o intuito de desenvolver um método para a preparação de nanocatalisadores de Platina modificada com Rutênio e Estanho suportados em Carbono para a eletrooxidação de etanol em célula à combustível direta. O método utilizado que consistiu na decomposição de precursores poliméricos. Diversos nanocatalisadores foram preparados, sempre variando-se a proporção entre Platina, Rutênio e Estanho, e a proporção Carbono/Metal foi mantida constante em 60/40%. Para a caracterização físico-química desses nanocatalisadores, foram utilizadas as técnicas de Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDX), e os resultados mostraram que o tamanho de cristalito ficou próximo a 7 nm para os nanocatalisadores bimetálicos e 5,8 nm para os nanocatalisadores trimetálicos, a composição experimental ficou próxima da composição nominal, a distribuíção de partículas de metais sobre o Carbono foi bastante heterogênea. Para a caracterização eletroquímica dos nanocatalisadores, foram empregadas as técnicas de Voltametria Cíclica (VC) e Cronoamperometria, e após as Eletrólises, empregada a técnica de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). O produto majoritário encontrado foi o acetaldeído, juntamente com traços de CO2 e Ácido Acético para os nanocatalisadores. A adição de Ru e Sn ao nanocatalisador de Pt pura melhorou sensivelmente a eficiência da eletrooxidação de etanol aumentando a concentração de CO2 obtida. O potencial de início de para o nanocatalisador trimetálico desloca-se 200 mV para valores menos positvos frete ao potencial de oxidadção da Pt pura (0,45 V vs ERH). / This work aimed at developing a method for the obtention of carbon-supported Pt nanocatalysts modified with Rhutenium and Tin, which were evaluated for ethanol eletrooxidation in direct fuel cells. To obtain these catalysts, we employed the Pechini method, which consists in the decomposition of a polymeric precursor. Many nanocatalysts containing various PtRuSn molar ratios were prepared, but the carbon:metal ratio was kept constant, at 60/40%. These nanocatalysts were physico-chemically characterized by X-ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX). Our results show that the crystallite size is around 7 nm for the bimetallic nanocatalysts, and 5.8 nm for the trimetallic ones. The experimental composition is close to the nominal one, but the metal particles are not evenly distributed on the carbon surface. Cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry were used for the electrochemical characterization of the nanocatalysts. As for ethanol electrooxidation, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was carried out after electrolysis, for determination of the products generated from ethanol consumption. The main product found after electrolysis was acetaldehyde, together with traces of CO2 and acetic acid. The addiction of Ru and Sn to the pure Pt nanocatalyst improved its performance for ethanol oxidation significantly. The onset potential for ethanol in the case of the trimetallic nanocatalyst Pt0.8Ru0.1Sn0.1/C is 200 mV, which is lower than that obtained with the pure Pt catalyst (0.45 V vs HRE).

Este trabalho foi dividido em duas seções. Na primeira parte foi avaliado o desempenho de uma célula a combustível de eletrólito polimérico com ânodos de Pt/C e/ou Pt3Nb/C alimentada com hidrogênio contaminado com CO e oxigênio no cátodo. O material Pt3Nb/C 20% metal/C foi sintetizado por impregnação dos metais em carbono. Difratogramas de raios X mostraram evidências da formação de uma estrutura Pt3Nb-NbxOy, com os dados de microscopia eletrônica indicando que mesmo após tratamento térmico a 1000 °C é possível ter uma boa distribuição do tamanho das nanopartículas. Resultados de absorção de raios X mostraram que a um preenchimento dos níveis eletrônicos na banda 5d da Pt devido principalmente a distribuição maior do tamanho das nanopartículas do material Pt3Nb/C e a presença do Nb na estrutura, e que esse efeito tem um influência marcante nas respostas eletroquímicas observadas para a reação de eletroxidação de CO. Os dados da célula a combustível em conjunto com os dados extraídos com auxílio de um espectrômetro de massas mostraram definitivamente que o material Pt3Nb/C apresenta um desempenho muito superior a Pt/C em termos de tolerância ao CO presente no H2 usado como combustível. Na segunda parte do trabalho foram sintetizados usando-se o método de redução de íons em solução com ácido fórmico, dois materiais com nanopartículas de Pt suportadas em Nb2O5/C. Os materiais sintetizados foram avaliados em relação ao desempenho e estabilidade no cátodo de uma célula a combustível de eletrólito polimérico, com ânodos de Pt/C e cátodos com Pt/C e/ou Pt-Nb2O5-C, e alimentada com hidrogênio e oxigênio. De acordo com os dados de Absorção de Raios X, devido a presença do óxido ocorre a retirada de densidade eletrônica da banda 5d da Pt levando a um pequeno aumento da absorção verificado para os materiais sintetizados em relação ao material comercial. As imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão, mostram que o desempenho da célula diminui com o tempo de uso, principalmente devido a aglomeração das nanopartículas e corrosão do suporte de carbono. Em termos de estabilidade, a menor perda de área ativa verificada nos materiais suportados em Nb2O5/C aparentemente é o fator responsável pelo melhor desempenho desses materiais no cátodo em relação a reação de redução de oxigênio principalmente em longos períodos de operação da célula. / This work was divided into two parts. In the first part, the performance of a fuel cell with Nafion 115 as the polymer electrolyte was evaluated. The anodes were composed of Pt/C and/or Pt3Nb/C, which were fed with H2 containning 100 ppm of CO, while the cathode (Pt/C) was fed with O2. For the Pt3Nb/C (20 % metal/C) synthesis, the metals were impregnated on carbon, followed by heat treatment in a reducing atmosphere. X-Ray Diffraction results showed evidence of a Pt3Nb-NbxOy structure. The Transmission Electron Microscopy data indicated that even after heat-treating the material at 1000°C, it is possible to obtain a good nanoparticle size distribution. X-Ray Absorption results for Pt3Nb/C showed that electronic levels in the Pt 5d band are filled, mainly because of the better size distribution of the nanoparticles in this material, and because of the Nb presence in the structure. The later has a significant influence on the electrochemical responses observed for the CO electrooxidation reaction. The data obtained from the fuel cell coupled to a mass spectrometer definitely showed that Pt3Nb/C is much more Co-tolerant than Pt/C. In the second part, two materials composed of Pt supported on Nb2O5/C were synthesized by reducing ions with formic acid. The performance and stability of these materials as cathodes of a fuel cell were evaluated. In this case, the fuel cell with Nafion 115 as the polymer electrolyte was fed with H2/O2. Its anode was composed of Pt/C, and cathodes of Pt/C and/or Pt-Nb2O5-C. The X-Ray Absorption data reveled a decrease in the electronic density of the Pt 5d band, due to the presence of oxide, leading to a small increase of the absorption observed for the synthesized materials when compared to the commercial Pt/C. Transmission Electron Microscopy images showed nanoparticles agglomeration and corrosion of the carbon support in the cathode, decreasing the performance of the fuel cell over time. In terms of the stability, the better performance of the materials supported on Nb2O5/C in relation to the oxygen reduction reaction, over long periods of the fuel cell operation, is due to a small loss of the active areas of these materials.

Muitos vertebrados ectotérmicos ajustam suas cores corporais para serem confundidos com o ambiente, através da migração de pigmentos no interior de cromatóforos, regulada por sistemas neurais e/ou hormonais. Essas mudanças de coloração auxiliam no mimetismo, termorregulação, comunicação social e expressão de comportamentos como excitação sexual, agressividade e medo. Entretanto, cromatóforos de inúmeras espécies respondem diretamente à luz. Estudos sobre a resposta à luz nos melanóforos de Xenopus laevis levaram à descoberta do fotopigmento melanopsina, uma opsina que está presente na retina de todos os grupos de vertebrados, inclusive no homem. Vários hormônios podem regular o processo de mudança de cor nos vertebrados, dentre eles a melatonina, hormônio secretado pela glândula pineal. Este é o principal órgão responsável pela integração do sistema neuroendócrino dos vertebrados ao meio ambiente, traduzindo direta ou indiretamente a informação do fotoperíodo em sinal hormonal, coordenando assim os ritmos fisiológicos circadianos com o meio ambiente. Os objetivos deste trabalho foram: investigar se a expressão gênica das melanopsinas e do receptor de melatonina em melanóforos de Xenopus laevis apresenta variação temporal sob diferentes condições luminosas; verificar se a expressão gênica das melanopsinas e do receptor de melatonina em melanóforos de Xenopus laevis pode ser modulada por melatonina. Dados do trabalho demonstram que as melanopsinas em melanóforos de Xenopus laevis são sincronizadas aos ciclos de claro-escuro, expressando um robusto ritmo ultradiano com período de 16h para Opn4m e um ritmo circadiano com período de 25h para Opn4x. Curiosamente, essa ritmicidade só foi observada quando os melanóforos foram mantidos em ciclos 12C:12E e foram submetidos à troca de meio durante a fase clara do fotoperíodo. A constância na expressão gênica do receptor de melatonina Mel1, quer sob diferentes regimes de luz, quer sob tratamento por melatonina, sugere que esse gene é extremamente estável, não sofrendo alterações ao ser submetido a estímulos exógenos, podendo ser considerado um gene constitutivo. O tratamento com melatonina por 6h na fase clara do fotoperíodo, além de inibir drasticamente a expressão de Opn4x e Opn4m, aboliu a ritimicidade de ambas as melanopsinas. Nossos resultados indicam que os melanóforos de Xenopus laevis possuem um relógio funcional e podem ser caracterizados como relógios periféricos, porém necessitam do ciclo claro-escuro associado à troca de meio para exibirem sua sincronização. / Many ectothermic vertebrates adjust their body color to mimic the environment, through the pigment migration within chromatophores, regulated by neural and / or hormonal systems. These changes in color help in camouflage, thermoregulation, social communication and behaviors such as sexual arousal, agressiveness and fear. However, chromatophores of several species respond directly to light. Studies about light response in melanophores of Xenopus laevis have led to the discovery of the photopigment melanopsin, an opsin that is present in the retina of all vertebrate groups, including man. Various hormones may regulate the process of color change in vertebrates, among them melatonin, hormone secreted by the pineal gland. This is the main organ responsible for the integration of the neuroendocrine system of vertebrates to the environment, translating directly or indirectly the photoperiod information into hormonal signal, thus coordinating physiological circadian rhythms with the environment. The objectives of this work were: to investigate whether the gene expression of melanopsins and melatonin receptor in melanophores of Xenopus laevis exhibited temporal variation under different light conditions; to verify whether gene expression of melanopsins and melatonin receptor in melanophores of Xenopus laevis could be modulated by melatonin. Our data show that melanopsins in melanophores of Xenopus laevis are synchronized to light-dark cycles, expressing a robust ultradian rhythm with a period of 16h for Opn4m and circadian rhythm with a period of 25h for Opn4x. Interestingly, the rhythm was only observed when the melanophores were maintained in 12L: 12D regime and medium change was performed during the fotophase of photoperiod. The constancy in the expression of melatonin receptor Mel1c, either under different light regimes, or under treatment by melatonin, suggesting that this gene is extremely stable, not being altered by exogenous stimulus, and may be considered a constitutive gene. Treatment with melatonin for 6h during the fotophase of the photoperiod, drastically inhibit the expression of Opn4x and Opn4m, and abolished the rhythm of both melanopsins. Our results indicate that melanophores of Xenopus laevis possess a functional clock and can be characterized as peripheral clocks, but they need the light-dark cycle associated with change of medium to exhibit their synchronization.

Orientador: Victor Orlando Gamarra Rosado / Banca: Mauro Hugo Mathias / Banca: Messias Borges Silva / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Banca: Luis Carlos Paschoarelli / Resumo: A utilização de autômatos tem se tornado um dos objetivos da indústria brasileira e, para tanto, faz-se necessário um estudo detalhado sobre a instalação e o uso dos robôs, considerando os aspectos ergonômicos e de segurança como parâmetros relevantes para as inserções desses equipamentos nas linhas de produção. Parte da região do Vale do Paraíba, delimitada pelos municípios de Porto Real, no estado do Rio de Janeiro e Taubaté, no estado de São Paulo, foi escolhida como alvo de estudo, por reunir considerável número de indústrias com características de produção e transformação automotiva. É mister comentar que o setor automotivo e de autopeças é reconhecido mundialmente como um dos principais na implantação de robôs em suas linhas de produção. Além do aspecto técnico, a região é relevante por sua localização geográfica e seu desenvolvimento econômico. O método empregado para conhecer a realidade da célula robótica foi a Apreciação Ergonômica do Sistema Homem-Tarefa-Máquina - SHTM, capaz de orientar os estudos. Para quantificar e qualificar os impactos sobre o componente humano foram utilizadas as seguintes ferramentas: Índice de Intensidade de Moore e Garg (1995) e a Avaliação Rápida dos Membros Superiores - RULA de McAtamney e Corlett (1993). O método e as ferramentas destacaram vários problemas explícitos de prejuízo aos operadores, como as: inadequações posturais, sobrecargas, freqüência e ritmos de execução de tarefas acima do limite adequado, excesso de deslocamentos, entre outros fatores. Tais constatações reforçam a suspeita sobre a ocorrência de falhas provenientes da ausência de estudos ergonômicos na instalação das células robóticas. O estudo também identificou problemas durante o processo de manutenção do autômato na célula robótica, momento em que, geralmente... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The automats has become an important Brazilian industry objective, in that way it is necessary do specific studies about the actual installation and use on industrial robots considering ergonomic and safe parameters that organize this equipment at the production lines. A part of the Vale do Paraíba region limited by two cities, Porto Real, Rio de Janeiro state and Taubaté, São Paulo state was chosen for this study for presents an automotive industry production favorable to receive automated machine like a robot. Economical development and good geographic position are main aspects to this region reinforce the proposal. Ergonomic Appreciation of the Man-Task-System-Machine - MTSM was the method used to study the choose system. To qualify and quantify the impact related to the man, during his work, was applied two different instruments: Index of Intensity - Moore and Garg (1995) and the Rapid Upper Limb Assessement - RULA - McAtamney and Corlett (1993). The results of Ergonomic Appreciation detach some inadequacies as: chemical contamination, postural deviation, over lift, rhythm and frequency above the limit, excess of movements and others disturbs may cause problems to the operators. The presence of such kind of ergonomic problems reinforces the suspicion about cells robotics installation that may be failing by the absence of ergonomic studies. This study also permitted to notice some industry easiness some accident aspects that occur specially with automat during a cell robot installation process, moment that a different professional teams works together creating a new relationship. It can be said that the human being valorization, the study of the real work and the harmonization between the ergonomics and the several sciences commonly used by the industries they are fundamental to control the risk characteristic... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este estudo visa a definição de condições de síntese e processamento cerâmico que possibilitem a obtenção do componente anódico com características adequadas para a operação de uma SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), ou seja, boa distribuição microestrutural do NiO na matriz de YSZ e porosidade cerca de 30% após redução de NiO. As rotas de síntese selecionadas englobaram a coprecipitação em meio amoniacal, mistura mecânica dos pós e combustão a partir de sais de nitrato. As técnicas de caracterização de pós empregadas incluíram a difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração a laser, adsorção gasosa (BET) e picnometria de hélio. Os resultados obtidos indicaram que empregando-se a técnica de coprecipitação, a perda de Ni2+, na forma de complexo [Ni(NH3)n]2+, pode ser minimizada pelo controle do pH em 9,3, mantendo-se a concentração de Ni2+ na solução inicial em 0,1M. No método de mistura mecânica a melhor condição de dispersão dos pós, sem a sedimentação diferencial, foi obtida para valores de potencial zeta em pH 8,0, fixando-se a concentração de dispersante em 0,8% em massa. Na síntese por combustão observou-se que para composições pobres em combustível, os produtos finais apresentaram-se amorfos e com alta área superficial (120,2 m2.g-1). Para as composições ricas em combustível, uréia, os pós obtidos apresentaram-se cristalinos sendo que a intensidade das reflexões do padrão de DRX aumenta com o aumento do excesso de combustível, devido ao aumento da temperatura de reação. No estudo de sinterabilidade dos compactados preparados a partir de pós preparados pelos três métodos determinou-se a temperatura ao redor de 1300 ºC para máxima taxa de densificação e porosidade entre 6,0 e 14%. Os resultados da redução em atmosfera de H2 dos compósitos confirmam que a cinética de reação ocorre em duas etapas, sendo que a primeira etapa com comportamento linear é controlada por reação química na superfície. Na segunda etapa a redução passa a ser controlada pela difusão do gás nos micros poros, gerados pela redução do NiO, diminuindo a taxa de redução. / This study aim the definition of synthesis and ceramic processing conditions of the anodic component suitable for operation of SOFC, i.e, homogeneous distribution of NiO in YSZ matrix and porosity after reduction above 30%. The selected synthesis routes included the co-precipitation in ammonia media, mechanical mixing of powders and combustion reaction from nitrate salts. The characterization techniques of powders included the X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, laser diffraction, nitrogen gas adsorption technique (BET) and Helium pycnometry. The obtained results indicated that the loss of Ni2+ in co-precipitation process, due to the formation of complex [Ni(NH3)n]2+, can be minimized by controlling the pH around 9.3, keeping the concentration of nickel cation in the solution to be precipitated around 0.1M. In the mechanical mixing method the best condition of powder dispersion, without differential sedimentation, was obtained for zeta potential values at pH around 8.0, fixing the dispersant concentration at 0.8%. For the combustion synthesis it was observed that when stoichiometric and twofold stoichiometric urea was used, amorphous phase was formed and a higher surface area was attained in the final products. Employing the fuel-rich solution condition, crystallization of the powder was observed and the relative intensity of reflections of XRD patterns increased with excess of fuel, due to increasing the reaction temperature. Sinterability studies of pellets prepared from powder synthesized by the three routes described above showed the temperature around 1300 º C for maximum rate densification and porosity between 6.0 and 14%. Reduction results of the composites confirmed that the reduction kinetics occurs in two steps. The first one with a linear behavior and controlled by chemical reaction on the surface. The second reduction step is the reduction that is controlled by gas diffusion in micro pores, generated by reduction of nickel oxide, decreasing the rate of reduction.

O endotélio é a camada celular interna dos vasos sanguíneos, responsável pela homeostase vascular. Além disso, é a porta de entrada para as células de defesa frente a um quadro de inflamação. A camada endotelial é alvo de diversos estudos devido ao seu caráter de fácil expansão em cultura, porém sua biologia ainda não é completamente compreendida. Devido à sua localização privilegiada, o endotélio está susceptível a alterações da composição da corrente sanguínea. A melatonina, hormônio produzido ritmicamente pela glândula pineal e de forma não rítmica em diversos outros tecidos, tem propriedade citoprotetora. Diversos estudos já demonstraram que ela atua, por diferentes mecanismos de ação e faixas de concentração, como um mediador anti-inflamatório sobre o endotélio. Segundo a hipótese de trabalho de nosso grupo, o eixo imune-pineal, a glândula pineal e o sistema imunológico se interligam em uma comunicação bidirecional, na qual a produção rítmica de melatonina é inibida frente a um quadro de inflamação para que ocorra a montagem da resposta inflamatória independente da hora do dia. Assim sendo, esta dissertação se baseou na hipótese de que as células endoteliais apresentam um ritmo em sua maquinaria que altere a intensidade de resposta frente a um estímulo inflamatório, e propôs avaliar como a melatonina agiria na regulação desse ritmo. Dessa forma, avaliamos como o tratamento sistêmico com LPS afetaria a produção noturna de melatonina, modulando a reatividade de células endoteliais da microcirculação. Demonstramos que o tratamento com LPS diminui os níveis circulantes deste hormônio e inibe a transcrição gênica da enzima chave, AA-NAT. Na periferia, o tratamento com LPS aumenta a reatividade de células endoteliais independente da hora do dia de administração mesmo após 18 dias em cultura. Este efeito é transiente, pois quando o tratamento é realizado seis horas antes da morte, os parâmetros analisados retornam aos níveis basais. A melatonina, administrada juntamente com LPS, reverte o efeito do LPS sobre as células endoteliais, além de reduzir a concentração plasmática de TNF. Além disso, células endoteliais obtidas de animais mortos à noite possuem menor estado de ativação que células provenientes de animais mortos de dia. De maneira geral, o efeito observado sobre as células endoteliais é inversamente correlacionado com a concentração plasmática de melatonina. Esses dados sugerem que as células endoteliais possuem uma espécie de \"memória celular\", pois armazenam as informações do estado do animal doador mesmo após todos os procedimentos em cultura. Adicionalmente, demonstramos a dinâmica do eixo imune-pineal in vivo. Juntamente, nossos dados permitem concluir que a melatonina prima as células endoteliais, modulando sua reatividade de acordo com a hora do dia e o estado de saúde do animal. / The endothelium is the vascular internal cellular layer, responsible for vascular homeostasis. Additionally, it regulates immune cells entrance during an inflammatory response. The endothelial layer is the focus of many studies due to its facility of culture expansion, but its biology is not yet totally understood. Because of its privileged localization, the endothelium is susceptible to plasma compounds changes. Melatonin, rhythmically produced by pineal gland and in a non rhythm way in others tissues, has citoprotector properties. Many studies have already shown that melatonin acts on endothelium as an anti-inflammatory mediator, through different mechanisms of action and concentrations ranges. Considering our work hypothesis, the immune-pineal axis, that suggests that the pineal gland and immune system are integrated through a bidirectional communication, melatonin rhythm production is inhibited during an injury, permitting the mounting of immune response independently of the hour of the day. This dissertation is based on the hypothesis that endothelial cells presents a rhythm in its machinery that alters the response intensity due to an inflammatory stimuli. We analyzed how LPS systemic treatment affects the melatonin nocturnal production, modulating the endothelial cells reactivity of microcirculation. We demonstrated that LPS treatment reduced plasma melatonin level and inhibited gene transcription of key enzyme, AA-NAT. On the periphery, LPS treatment increased endothelial cells reactivity independently of the hour of the day even after 18 days in culture. This effect was transient, once the parameters analyzed returned to basal levels when the treatment was done six hours before the death. Melatonin administrated together with LPS, reverted LPS effects on the endothelial cells, and also reduced plasma TNF concentration. Endothelial cells obtained from animal killed at nighttime are more activated than cells obtained from animals killed at daytime. Generally, the endothelial cells effects are inversely correlated with plasma melatonin level. These data suggests that endothelial cells have a \"cellular memory\", because they are capable to retain the information of donor animal state even after all culture proceedings. Additionally, we demonstrated the immune-pineal axis dynamics in vivo. All together, our results permit to conclude that melatonin primes the endothelial cells, modulating their reactivity according to the hour of the day and donor animal health.

Actualmente, el trasplante hepático (TxH) es el tratamiento de numerosas enfermedades que abocan a una insuficiencia hepática aguda fulminante o, más frecuentemente, a una fase final de de una hepatopatía crónica irreversible. Los efectos secundarios asociados al empleo indiscriminado de drogas inmnunosupresoras y el hecho de que un 20% de los pacientes sometidos a TxH desarrollen tolerancia al injerto tras una retirada total de la inmunosupresión (tolerancia operacional) promueve una investigación orientada a la búsqueda de técnicas de laboratorio con carácter predictivo de evolución clínica.El objetivo de este estudio fue doble. Por una parte identificar, mediante un modelo de respuesta celular antígeno específico, aquellos pacientes candidatos a una retirada parcial o total de la inmunosupresión. Por otra parte estudiar el efecto del Tacrolimus (FK) sobre la capacidad madurativa de células dendríticas (DCs), como células presentadoras de antígeno. El estudio se realizó sobre un total de 10 pacientes (6 pacientes VHC+ y 4 pacientes VHC-) y en tres fases bien diferenciadas: a) fase previa al TxH (PreTx), b) durante el segundo mes del TxH (2M) y, c) durante el sexto mes del TxH (6M). Los resultados obtenidos en el modelo celular de respuesta linfoproliferativa sugieren que la pauta inmunosupresora administrada in vivo afecta a la respuesta celular in vitro. Este dato permitió obtener una variable (Índice de Estimulación; I.E.) con valor predictivo de evolución clínica. Además, la pauta inmunosupresora reduce los niveles de citocinas Th1, siendo los niveles de Th2 (IL-10) una variable con un posible valor predictivo de evolución clínica.En el grupo de pacientes VHC, los niveles de Th1 descendieron durante el tratamiento inmunosupresor en comparación con los niveles de Th1 obtenidos en el PreTx. El patrón de Th2 (IL-10) fue diferencial según los individuos presentaban o no recidiva viral; en el 100% de los pacientes con recidiva viral los niveles de IL-10 aumentaron durante el segundo y sexto mes en comparación con los niveles de IL-10 obtenidos durante el PreTx. Por el contrario, en el grupo de pacientes sin recidiva viral los niveles de IL-10 disminuyeron en un 66,6% de los casos. Estos resultados sugieren que una disminución de citocinas Th1 juntamente con un aumento de los niveles de IL-10 podría ser un mecanismo favorecedor de la progresión viral al quedar disminuida la presión ejercida por parte del sistema inmune del huésped frente al virus. Esta hipótesis se refuerza con los resultados obtenidos tras analizar el inmunofenotipo de las DCs; en el grupo de pacientes con recidiva viral se observa una disminuida expresión de las moléculas involucradas en la presentación antigénica (moléculas de adhesión y coestimulación).Los resultados obtenidos tras la estimulación de DCs con proteína no estructural (NS3) del VHC indicaron que ésta incrementó la expresión de moléculas de coestimulación y de adhesión (CD80, CD83, CD86 y CD54). Sin embargo, cuando las DCs se incubaban, previamente, con FK, éste reducía (p<0,05) la expresión de marcadores de maduración celular (CD1a, CD80, CD83) y los niveles de IL-12p70; un proceso que tiene lugar a través de la inhibición de la translocación del factor nuclear NF-K&#946;.Podemos concluir, por lo tanto, que el modelo celular ha permitido, mediante el empleo de técnicas no invasivas, identificar unos parámetros (I.E., probabilidad de rechazo, niveles de citocinas proinflamatoria y tolergénicas e inmunofenotipo de DCs) identificativos de un perfil de respuesta inmunológica del paciente trasplantado. La concordancia entre los resultados experimentales y la evolución clínica de cada uno de los pacientes sugiere que los parámetros indicados podrían ser una herramienta de considerable interés clínico en el momento de identificar aquellos pacientes candidatos a una retirada parcial o total de la pauta inmunosupresora. / Currently, liver transplantation (LT) is the treatment of many diseases which lead to acute fulminant liver failure or, more commonly, to a final phase of irreversible chronic liver disease. Side effects associated with indiscriminate use of immunosuppressant drugs and the fact that 20% of patients develop tolerance to the transplanted graft after a complete withdrawal of immunosuppressant (operational tolerance) promotes research aimed at finding laboratory techniques with predictive of clinical outcome.The aim of this study was to identify, through a model of antigen-specific cellular response, which patients can be considered candidates for partial or total withdrawal of immunosuppressant and to study the effect of tacrolimus (FK) on the maturational capacity of dendritic cells (DCs) as antigen presenting cells.A total of 10 patients (6 HCV+ patients) were included in the study. Three sample-isolates were obtained from each patient: a) previously to LT (PreTx), b) during the second month of LT (2M) and c) during the sixth month of LT (6M). The lymphoproliferative response study suggests that the immunosuppressive regimen administered in vivo affects the in vitro cellular response. A variable (Stimulation Index, SI) was obtained that we suggest it can be used as a predictive value of clinical status. Moreover, the immunosuppressive regimen reduced the levels of Th1 cytokines suggesting that IL-10 can be used as a Th2 cytokine with a predictive value of clinical evolution. In the HCV patients group, Th1 levels decreased during immunosuppressive treatment compared with Th1 levels obtained in the PreTx. The pattern of Th2 (IL-10) depended on the severity of HCV liver disease. Levels of IL-10 increased during the second and sixth month compared with the levels of IL -10 obtained during PreTx in patients with HCV fast progression. By contrast, in the group of patients with lower HCV progression the levels of IL-10 decreased in 66.6% of cases. These results suggest that a decrease on the levels of Th1 cytokines together with an increase of IL-10 might be a mechanism that promotes the viral progression, probably caused by a reduction on the immune response pressure of the guest against the HCV. This hypothesis is reinforced by the results obtained after analysing the immunophenotype of DCs since, in the group of patients with viral progression, DCs showed a decrease in the expression of adhesion and costimulatory molecules.The stimulation of DCs with HCV nonstructural protein 3 (NS3) originated an increase in the expression of costimulatory and adhesion molecules (CD80, CD83, CD86 and CD54). However, when DCs were previously incubated with FK, this drug reduced (p <0.05) the expression of cell maturation markers (CD1a, CD80, CD83) and also the levels of IL-12p70 through inhibition of NF-k&#946; translocation to the nucleus. In conclusion, using a non-invasive cell model we have identified several parameters (ie, probability of rejection, proinflammatory cytokine levels and immunophenotype of DCs) that can be used to define the immune response profile of a LT patients. The agreement between our experimental results and the clinical outcome of each patient suggests that the parameters listed below may be used as a clinical tool to identify those candidate patients for a partial or total withdrawal of the immunosuppressive regimen.

Las células dendríticas (Dendritic Cells, DCs) tienen como misión principal la captura, el procesamiento y la presentación de antígenos a los linfocitos T. Constituyen una población celular heterogénea de la que en sangre periférica se distinguen dos subtipos mayoritarios: células dendríticas convencionales (cDCs) y células dendríticas plasmacitoides (pDCs). Ambos subtipos celulares están implicados en el inicio de las respuestas inmunitarias innata y adaptativa.El papel que los distintos subtipos de células dendríticas juegan en la respuesta a los aloantígenos, como modelo de respuesta inmune, no está bien definido. Experimentos in vitro han demostrado repetidamente que las cDCs son capaces de inducir una potente respuesta proliferativa en los linfocitos T. Sin embargo, las pDCs sólo muestran una gran capacidad estimuladora tras su activación. Nuestra hipótesis inicial de trabajo considera que en la generación de una respuesta inmune fisiológica intervienen los dos subtipos mayoritarios de células dendríticas (cDC y pDC): la cDC lleva a cabo la captura y presentación de antígenos, mientras que la pDC puede colaborar en la generación de la respuesta inmune. Utilizando como modelo in vitro la respuesta alogénica, los resultados obtenidos sugieren que la cooperación de cDCs y pDCs juega un papel determinante en la magnitud y el fenotipo de la respuesta T generando una respuesta del tipo Th1 con una mayor producción de IFN-&#947; (si se compara a las cDCs como únicas células presentadoras de antígeno) (Antigen Presenting Cells, APCs). Hemos comprobado también que la supervivencia y la maduración inducidas en las pDCs son relevantes para la obtención de la respuesta T generada. En este sentido, los factores claves implicados sobre la biología de las pDCs serían, principalmente, la interleuquina 3 (IL-3) y el CD40L. También hemos descrito, por primera vez, que la IL-2 influye directamente sobre distintos aspectos celulares de las pDCs como son la viabilidad, el fenotipo y la secreción de citocinas. Finalmente, hemos determinado el efecto del tacrolimus o FK506 (agente inmunosupresor), ampliamente utilizado tanto para trasplante como para diversas situaciones patológicas, sobre las pDCs.