Made available in DSpace on 2014-06-12T23:03:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo939_1.pdf: 6822060 bytes, checksum: 32b2513c1b618ed74506f3d652c6927f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, o polímero de coordenação [Zn(BDC)(H2O)2]n foi obtido através de síntese hidrotermal por estufa e por microondas, caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, análise elementar, difração de raios-x de pó, espectroscopia de infravermelho e análise termogravimétrica, foi estudado espectroscopicamente por luminescência em estado estacionário e resolvido no tempo, além de testado como fase estacionária na extração em fase sólida de 16 hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). Todos os dados obtidos a partir do estudo espectroscópico de luminescência realizado puderam propor um mecanismo de aniquilação tripleto-tripleto com intensas emissões de fluorescência atrasada e fosforescência, com diferentes tempos de vida. A presença do átomo pesado na estrutura do polímero de coordenação [Zn(BDC)(H2O)2]n torna a estrutura mais rígida, mais estável e com propriedades ópticas mais eficientes que o ligante livre. Os resultados obtidos foram espetaculares e inéditos, uma vez que as propriedades ópticas do material não haviam sido detalhadas e estudadas assim como foi realizado neste trabalho. Por outro lado, quando comparado a duas outras fases estacionárias (octadecilsilano C18 e strata-X) na extração em fase sólida a uma vazão constante, o composto sintetizado obteve ótimos resultados com 99% de adsorção de HPAs, devido às fortes interações π-π da estrutura, podendo ser eficientemente utilizado em extrações de compostos lipofílicos e hidrofóbicos. Os padrões de raios-x de pó do polímero de coordenação antes e após o experimento de SPE mostraram que a estrutura em uma dimensão e em zig-zag, é bastante rígida, estável e robusta. Provando que o polímero de coordenação [Zn(BDC)(H2O)2]n pode facilmente substituir um polímero orgânico já conhecido comercialmente e muitas vezes de alto custo, minimizando gastos e aumentando a seletividade e a confiabilidade nos resultados desejados

Este trabalho apresenta a preparação, caracterização e estudos sobre as propriedades de fotoluminescência dos complexos de coordenação a partir de β-dicetonatos e salicilatos de terras raras trivalentes (βdicetonatos = acac- e tta-; salicilatos = Hsal- e TR3+ = Sm3+, Eu3+, Gd 3+e Tb3+) dopados nos polímeros PHB (poli3hidroxibutirato) e PMMA (polimetilmetacrilato). Os sistemas poliméricos foram caracterizados por meio das técnicas de microanálises de CHN, titulação complexométrica com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análises termogravimétricas TGA/DTG e difratometria de raios X (método do pó). Os dados de espectroscopia no IV evidenciaram a ocorrência da interação entre as matrizes poliméricas PHB e PMMA com os complexos de β-dicetonatos e salicilatos de TR.3+ As análises termogravimétricas TGA/DTG sugeriram o caráter anidro na maioria dos sistemas poliméricos dopados e apresentaram uma diminuição de termoestabilidade com o aumento da dopagem. Os difratogramas de raios X evidenciaram que os filmes poliméricos são semicristalinos e que cada uma das séries apresenta perfis espectrais semelhantes. A cristalinidade dos sistemas aumentou em função da porcentagem de dopagem e, ao mesmo tempo, mantémse independente da variação do íon TR3+ ou ligante de coordenação. Foram observados nos espectros de excitação dos complexos de TR3+ dopados nos polímeros PHB e PMMA supressão de luminescência das bandas finas oriundas das transições 4f4f proveniente dos íons TR3+. Os espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com os complexos de Gd3+, utilizadas técnicas do estado estacionário e resolvido no tempo, evidenciaram que os estados tripletos T do ligante tta mostraramse mais ressonantes com os níveis excitados 5D0 do íon Eu3+ e 4G5/2 do Sm3+. Por outro lado, os estados T dos ligantes acac e Hsal estão mais ressonantes com o nível emissor 5D4 do íon Tb.3+ Com base nos espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos de Sm3+, Eu3+ e Tb3+ apresentaramse bandas características das transições intraconfiguracionais oriundas dos íons Sm3+ (4G5/2→6H5/2→11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) e Tb3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) exibindo cores de emissões vermelhaalaranjada, vermelha e verde, respectivamente. Para a maioria dos filmes dopados houve supressão de luminescência em função do aumento da concentração da dopagem. As propriedades fotoluminescentes foram investigadas a partir dos dados espectrais dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos hidratados que mostraram, principalmente, bandas finas oriundas das transições 5D0&#85947F0—4 (Eu3+), dominados pela transição hipersensível 5D0—7F2 (~612 nm) indicando que íon Eu3+ encontrase em um ambiente químico não centrossimétrico. Os filmes PHB:Eu(tta)3 e PMMA:Eu(tta)3 apresentaram maiores valores de Ω2, sugerindo que o íon Eu3+ localizase em um ambiente químico mais polarizável. Os maiores valores de eficiência quântica de emissão do nível emissor 5D0 (η) foram para os filmes poliméricos dopados com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]. As cores das emissões dos sistemas poliméricos sintetizados neste trabalho possibilitam aplicações em sistemas tricolor, visto que suas emissões correspondem às cores primárias vermelho (Eu3+), azul (Gd3+) e verde (Tb3+). Os filmes PMMA:Gd(Hsal)3, apresentaram altas intensidades de emissão oriundas das transições T1→S0 do ligante salicilato, emitindo cor azul a temperatura ambiente (298 K). As matrizes poliméricas desempenham papéis essenciais nos processos de sensibilização luminescente dos sistemas contendo Eu3+ e Tb3+ e, portanto, atuam como Dispositivos Moleculares Conversores de Luz (DMCLs) / This work presents the preparation, characterization and studies of photoluminescence properties based on trivalent rare earth coordination complexes of βdiketonates and salicylates (β-diketonates = acac- and tta-; salicylates = Hsal- and RE3+ = Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+) doped into polymers PHB (poly3hydroxybutyrate) and PMMA (polymethylmethacrylate). The polymer systems were characterized using techniques of CHN microanalysis, complexometric titration with EDTA, infrared absorption spectroscopy, thermogravimetric analysis TGA/DTG and Xray powder diffraction. Data from the IR spectroscopy revealed the occurrence of interaction between the PHB and PMMA polymer matrix with the RE3+ complex of βdiketonates and salicylates. The thermogravimetric analysis TGA/DTG suggested anhydrous character in most doped polymer systems and showed a decrease of thermal stability with increasing doping content. The Xray diffraction study showed that the polymer films are semicrystalline and each series presents spectral profiles similar to each other. The crystallinity of the polymeric systems increased according to the doping percentage and, at the same time, maintained independent to the alteration of RE3+ ion or the coordinated ligand. It was observed in the excitation spectra of PHB and PMMA polymer systems doped with RE3+-complexes luminescence quenching of narrow bands arising from the 4f4f transitions of RE3+ ions. In the emission spectra of PHB and PMMA systems doped with Sm3+, Eu3+ and Tb3+ complexes, characteristic emission bands arising from intraconfigurational transitions were observed from the ions Sm3+ (4G5/2→6H5/2,-11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-6) and Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exhibiting orangered, red and green colour emission, respectively. Most of the doped films displayed concentration quenching of luminescence. Photoluminescence properties were investigated based on the spectroscopic data obtained for systems of PHB and PMMA doped with hydrated complexes. Particularly, emission bands arising from the 5D0→7F0-4 transitions (Eu3+) were dominated by the hypersensitive 5D07F2 transition (~612 nm), indicating that the Eu3+ ion is found in a noncentrosymmetric chemical environment. PHB:Eu(tta)3 and PMMA:Eu(tta)3 films showed high Ω2 values, suggesting that the Eu3+ ion is located in a more polarizable chemical environment. The highest values of emission quantum efficiency (η) of the 5D0 emitting level were found with those polymer films doped with [Eu(tta)3(H2O)2] complex. The emission colours of polymer systems synthesized in this work enabled their potential applications in fullcolour displays, since their emissions are the primary colours: red (Eu3+), blue (Gd3+) and green (Tb3+). The PMMA:Gd(Hsal)3 films exhibits intense blue colour emission arising from the T1→S0 transition of the salicylate ligand at room temperature (298 K). The polymer matrix performs an essential role in the luminescent sensitization processes for systems containing Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+, hence the overall systems act as Light Conversion Molecular Devices (LCMDs)

Este trabalho apresenta a preparação, caracterização e estudos sobre as propriedades de fotoluminescência dos complexos de coordenação a partir de β-dicetonatos e salicilatos de terras raras trivalentes (βdicetonatos = acac- e tta-; salicilatos = Hsal- e TR3+ = Sm3+, Eu3+, Gd 3+e Tb3+) dopados nos polímeros PHB (poli3hidroxibutirato) e PMMA (polimetilmetacrilato). Os sistemas poliméricos foram caracterizados por meio das técnicas de microanálises de CHN, titulação complexométrica com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análises termogravimétricas TGA/DTG e difratometria de raios X (método do pó). Os dados de espectroscopia no IV evidenciaram a ocorrência da interação entre as matrizes poliméricas PHB e PMMA com os complexos de β-dicetonatos e salicilatos de TR.3+ As análises termogravimétricas TGA/DTG sugeriram o caráter anidro na maioria dos sistemas poliméricos dopados e apresentaram uma diminuição de termoestabilidade com o aumento da dopagem. Os difratogramas de raios X evidenciaram que os filmes poliméricos são semicristalinos e que cada uma das séries apresenta perfis espectrais semelhantes. A cristalinidade dos sistemas aumentou em função da porcentagem de dopagem e, ao mesmo tempo, mantémse independente da variação do íon TR3+ ou ligante de coordenação. Foram observados nos espectros de excitação dos complexos de TR3+ dopados nos polímeros PHB e PMMA supressão de luminescência das bandas finas oriundas das transições 4f4f proveniente dos íons TR3+. Os espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com os complexos de Gd3+, utilizadas técnicas do estado estacionário e resolvido no tempo, evidenciaram que os estados tripletos T do ligante tta mostraramse mais ressonantes com os níveis excitados 5D0 do íon Eu3+ e 4G5/2 do Sm3+. Por outro lado, os estados T dos ligantes acac e Hsal estão mais ressonantes com o nível emissor 5D4 do íon Tb.3+ Com base nos espectros de emissão dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos de Sm3+, Eu3+ e Tb3+ apresentaramse bandas características das transições intraconfiguracionais oriundas dos íons Sm3+ (4G5/2→6H5/2→11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) e Tb3+ (5D0→7FJ, J = 0—6) exibindo cores de emissões vermelhaalaranjada, vermelha e verde, respectivamente. Para a maioria dos filmes dopados houve supressão de luminescência em função do aumento da concentração da dopagem. As propriedades fotoluminescentes foram investigadas a partir dos dados espectrais dos sistemas PHB e PMMA dopados com complexos hidratados que mostraram, principalmente, bandas finas oriundas das transições 5D0&#85947F0—4 (Eu3+), dominados pela transição hipersensível 5D0—7F2 (~612 nm) indicando que íon Eu3+ encontrase em um ambiente químico não centrossimétrico. Os filmes PHB:Eu(tta)3 e PMMA:Eu(tta)3 apresentaram maiores valores de Ω2, sugerindo que o íon Eu3+ localizase em um ambiente químico mais polarizável. Os maiores valores de eficiência quântica de emissão do nível emissor 5D0 (η) foram para os filmes poliméricos dopados com o complexo [Eu(tta)3(H2O)2]. As cores das emissões dos sistemas poliméricos sintetizados neste trabalho possibilitam aplicações em sistemas tricolor, visto que suas emissões correspondem às cores primárias vermelho (Eu3+), azul (Gd3+) e verde (Tb3+). Os filmes PMMA:Gd(Hsal)3, apresentaram altas intensidades de emissão oriundas das transições T1→S0 do ligante salicilato, emitindo cor azul a temperatura ambiente (298 K). As matrizes poliméricas desempenham papéis essenciais nos processos de sensibilização luminescente dos sistemas contendo Eu3+ e Tb3+ e, portanto, atuam como Dispositivos Moleculares Conversores de Luz (DMCLs) / This work presents the preparation, characterization and studies of photoluminescence properties based on trivalent rare earth coordination complexes of βdiketonates and salicylates (β-diketonates = acac- and tta-; salicylates = Hsal- and RE3+ = Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+) doped into polymers PHB (poly3hydroxybutyrate) and PMMA (polymethylmethacrylate). The polymer systems were characterized using techniques of CHN microanalysis, complexometric titration with EDTA, infrared absorption spectroscopy, thermogravimetric analysis TGA/DTG and Xray powder diffraction. Data from the IR spectroscopy revealed the occurrence of interaction between the PHB and PMMA polymer matrix with the RE3+ complex of βdiketonates and salicylates. The thermogravimetric analysis TGA/DTG suggested anhydrous character in most doped polymer systems and showed a decrease of thermal stability with increasing doping content. The Xray diffraction study showed that the polymer films are semicrystalline and each series presents spectral profiles similar to each other. The crystallinity of the polymeric systems increased according to the doping percentage and, at the same time, maintained independent to the alteration of RE3+ ion or the coordinated ligand. It was observed in the excitation spectra of PHB and PMMA polymer systems doped with RE3+-complexes luminescence quenching of narrow bands arising from the 4f4f transitions of RE3+ ions. In the emission spectra of PHB and PMMA systems doped with Sm3+, Eu3+ and Tb3+ complexes, characteristic emission bands arising from intraconfigurational transitions were observed from the ions Sm3+ (4G5/2→6H5/2,-11/2), Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-6) and Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exhibiting orangered, red and green colour emission, respectively. Most of the doped films displayed concentration quenching of luminescence. Photoluminescence properties were investigated based on the spectroscopic data obtained for systems of PHB and PMMA doped with hydrated complexes. Particularly, emission bands arising from the 5D0→7F0-4 transitions (Eu3+) were dominated by the hypersensitive 5D07F2 transition (~612 nm), indicating that the Eu3+ ion is found in a noncentrosymmetric chemical environment. PHB:Eu(tta)3 and PMMA:Eu(tta)3 films showed high Ω2 values, suggesting that the Eu3+ ion is located in a more polarizable chemical environment. The highest values of emission quantum efficiency (η) of the 5D0 emitting level were found with those polymer films doped with [Eu(tta)3(H2O)2] complex. The emission colours of polymer systems synthesized in this work enabled their potential applications in fullcolour displays, since their emissions are the primary colours: red (Eu3+), blue (Gd3+) and green (Tb3+). The PMMA:Gd(Hsal)3 films exhibits intense blue colour emission arising from the T1→S0 transition of the salicylate ligand at room temperature (298 K). The polymer matrix performs an essential role in the luminescent sensitization processes for systems containing Sm3+, Eu3+, Gd3+ and Tb3+, hence the overall systems act as Light Conversion Molecular Devices (LCMDs)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6412.pdf: 14036212 bytes, checksum: dc6e90045bca1050bc9fd76f94f1f30a (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The increase in the production of antimicrobial metabolites by Paenibacillus polymyxa RNC-D was appraised through the study of cultivation variables. Two process variables, namely the glucose and inoculum concentrations, were evaluated in different levels (5 to 40 g/l, and 2.5% to 5.0% v/v, respectively), and their effects on biomass formation, minimal inhibitory concentration (MIC) against Escherichia coli and surface tension reduction (STR) were studied. The fermentation process was firstly carried out using non-optimized parameters, where the dependent variables biomass, MIC and STR reached the values of 0.6 g/l, 1.000,0 μg/ml and 18.4 mN/m, respectively. The optimum glucose (16 g/l) and inoculum concentrations (5.0% v/v) were defined in order to maximize the biomass formation, with low value of MIC and large STR of extract. Under these conditions, a biomass of 2.76 g/l, MIC of 15.8 μg/ml, and STR of 14.58 mN/m were predicted by the model. Data attained by experiments using optimized settings showed the following values: biomass 2.05 g/l; MIC 31.2 μg/ml; STR 10.7 mN/m. Thus, the percentage of improvement for each target response was: biomass 241.6%; MIC 96.88%; STR 41.85%. It was found that high concentrations of glucose substrate, although reflected in an increase in bacterial biomass, inhibited the microbial secondary metabolism, resulting in a low production of biomolecules associated with high values of MICs. Thus, initial concentrations of glucose and inoculum are shown as variables of strong influence in the production of antimicrobial metabolites by P. polymyxa RNC-D. Through the methods of experimental factorial design and surfaceresponse followed by graphical optimization it was possible to determine the optimum operating condition to achieve both maximum biomass and RTS as well as and lowest possible values of CIM. The validity of the proposed model was verified and confirmed. This is the first study on the optimization of culture conditions for the production of antimicrobial metabolites by P. polymyxa RNC-D, and constitutes an important step in the development of strategies to modulate the production of antimicrobial molecules by this microorganism in elevated levels. Novel antimicrobial compounds were isolated from the fermentation broth of P. polymyxa RNC-D, here named total extract (TE). It was possible to verify the presence of lipopeptide and peptide active compounds through enzymatic assays made with ET. Total extract was subjected to a two-phase system, resulting in lipopeptide extract (LPE) and aqueous fraction (AF). According to the results of bioassays, LPE has broad-spectrum activity against Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria and fungi. The mass spectrometry analysis of PLA revealed the existence of a novel compound that was named polycerradin. The purification of a novel antimicrobial peptide (AMP) from the AF was carried out by using chromatography. The compound was active against Gram-negative bacteria. Nterminal analysis determined the amino acid sequence, as well as MS / MS analysis confirmed the primary structure of this new compound. This research reports firstly the production of PAM PpRNCD that has an unusual amino acid in its constitution. It is an unprecedented fact considering the bacterial specie P. polymyxa. In terms of molecule size, PAM PpRNCD can be considered one of the smallest active natural peptide reported to date. It was also possible to isolate from FA the depsipeptides IL-F04a (m/z 883), LI-F04b (m/z 897), LI-F03a (m/z 947) and LI-F03b (m/z 961) previously described in the literature. The photoluminescence study of the LPE, TE, AF in both at room temperature (RT) and low temperature (T = 8K) was performed. In addition, this technique was applied to evaluate the action of the ELP on Staphylococcus aureus ATCC 29213, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 29212, Shigella sonnei ATCC 1578 and Candida albicans ATCC 10231 in two different situations: (a) immediately after mixing LPE with the bacterial and fungus cell suspension, and (b) after thirty minutes. The photoluminescence emission was collected by a triple spectrometer (three diffraction gratings) T64000 model from Jobin Yvon, equipped with an optical microscope. For the detection of the radiation emitted by the sample we used a CCD camera (charge coupled device) cooled by liquid nitrogen. The slits of the spectrometer were adjusted to produce a spectral resolution of the order of 10-4 nm. The excitation source used was the line of 457 nm (violet) from an argon laser. The behaviors here observed indicate a strong potential for applications in biosensors as well as molecular markers. / Através do estudo de variáveis do cultivo pretendeu-se aumentar a produção de metabólitos antimicrobianos por Paenibacillus polymyxa RNC-D. Duas variáveis do processo - glicose e concentração de inóculo - foram avaliadas em diferentes níveis e seus efeitos na formação de biomassa, concentração inibitória mínima (CIM) contra Escherichia coli e redução na tensão superficial (RTS) foram estudados. Utilizando parâmetros não-otimizados as variáveis dependentes biomassa, CIM e RTS atingiram valores de 0,6 g/l, 1.000,0 μg/ml e 18,4 mN/m, respectivamente. As concentrações ótimas de glicose (16 g/l) e inóculo (5,0% v/v) foram definidas no sentido de maximizar a formação de biomassa e RTS do extrato, bem como diminuir o valor de CIM do extrato. Experimentalmente 2,05 g/l de biomassa; 31,2 μg/ml de CIM e 10,7 mN/m de RTS foram obtidos sob condições otimizadas. Foi constatado que altas concentrações do substrato glicose, embora refletissem em aumento de biomassa bacteriana, inibiram o metabolismo secundário microbiano, resultando em baixa produção de biomoléculas associada a altos valores de CIM. Através dos métodos de design fatorial experimental e superfície-resposta seguidos por otimização gráfica foi possível determinar a condição operacional ótima das concentrações iniciais de glicose e inóculo, as quais se demonstraram como variáveis de grande influência na produção de metabólitos antimicrobianos por P. polymyxa RNC-D. O extrato total (ET), proveniente do caldo de fermentação de P. polymyxa RNC-D, foi utilizado para pesquisa e isolamento de novos compostos antimicrobianos. Através de ensaios enzimáticos feitos com ET foi possível verificar a natureza lipopeptídica e peptídica dos compostos antimicrobianos. O ET foi submetido a um sistema de duas fases, separandose então em extrato lipopeptídico (ELP) e fração aquosa (FA). Resultados de bioensaios revelaram que o ELP apresenta amplo espectro de atividade contra bactérias Grampositivas, Gram-negativas e fungo. A análise por espectrometria de massas de ELP revelou a presença de um composto peptídico inédito o qual foi denominado polycerradin. A partir da fração aquosa (FA) foi possível a purificação de um novo peptídeo antimicrobiano (PAM) através de etapas cromatográficas. A bioatividade do composto foi avaliada e confirmada frente às bactérias Gram-negativas. A determinação da sequência de aminoácidos foi realizada por análise do N-terminal, e a confirmação da estrutura primária deste novo composto foi feita por MS/MS. O presente estudo relata pela primeira vez a produção do PAM PpRNCD que possui um aminoácido não usual em sua constituição, relato primeiramente aqui descrito considerando-se a espécie bacteriana P. polymyxa. Em termos de tamanho de molécula, pode-se considerar que o PAM PpRNCD é um dos menores peptídeos naturais ativos relatados até o momento. Utilizando-se a FA também foi possível o isolamento dos depsipeptídeos LI-F04a (m/z 883), LI-F04b (m/z 897), LI-F03a (m/z 947) e LI-F03b (m/z 961) previamente descritos na literatura. O estudo da fotoluminescência do ELP, do ET e da FA foi realizado tanto em temperatura ambiente (RT) quanto em baixa temperatura (T=8K). Também se estudou, através desta técnica, a ação do ELP sobre as bactérias Staphylococcus aureus ATCC 29213, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 29212, Shigella sonnei ATCC 1578 e fungo Candida albicans ATCC 10231 em duas situações: (a) imediatamente após a mistura do ELP com a suspensão celular bacteriana, e (b) trinta minutos após a mistura. Detectou-se emissão fotoluminescente por ELP, ET e FA, e sinais de Raman a λ 699 nm (FA a baixa temperatura). Decorridos 30 min da mistura do ELP com as suspensões celulares microbianas houve alteração na emissão fotoluminescente, sendo que alguns sinais foram suprimidos (λ 470, 480 e 700 nm para S. sonnei, por exemplo). Isto evidencia a potencial aplicação destas frações (ELP, ET e FA) para a fabricação de sensores, detectores e marcadores moleculares.