Filmes finos de dióxido de titânio (TiO2), ácido poli(vinil sulfônico) (PVS) e oxo-hidroxo de tungstênio (WOxHy) foram preparados a partir do método de automontagem Layer-by-Layer (LbL), permitindo um alto controle de espessura e nanoarquitetura. As propriedades de armazenamento e transporte de íons lítio foram investigadas visando à utilização destes materiais em baterias secundárias e dispositivos eletrocrômicos. Foram utilizadas as técnicas de microscopia de força atômica (AFM), voltametria cíclica, cronoamperometria, titulação galvanostática intermitente (GITT), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e espectroscopia eletrônica. Os filmes apresentaram boa ciclabilidade e reversibilidade química nos processos de intercalação/desintercalação de íons lítio. Os filmes TiO2, TiO2/PVS e TiO2/WOxHy apresentaram carga reversível de 254 mC.cm-3, 260 mC.cm-3 e 296 mC.cm-3, respectivamente, e eficiência eletrocrômica de 30,9 cm2.C-1, 26,1 cm2.C-1 e 24,9 cm2.C-1, respectivamente, sob a incidência de radiação eletromagnética monocromática em 660 nm. Finalmente, valores do coeficiente de difusão de íons lítio foram determinados e relacionados com as capacidades específicas e com a velocidade da frente de onda colorida, a partir do modelo proposto neste trabalho. / Thin films of titanium dioxide (TiO2), poly(vinyl sulfonic acid) (PVS) and tungsten oxo-hydroxy (WOxHy) were prepared using the Layer-by-Layer (LbL) method, allowing for strict control of its thickness and nanoarchitecture. The properties of these films concerning lithium ion transport and storage were investigated, so that these materials can be applied in secondary batteries and electrochromic devices in the future. The films were characterized by atomic force microscopy (AFM), cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry, galvanostatic intermittent titration technique (GITT), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and electronic spectroscopy. The films presented good chemical cyclability and reversibility regarding the Li+ insertion and deinsertion process. TiO2, TiO2/PVS, and TiO2/WOxHy films presented reversible charge about 254 mC.cm-3, 260 mC.cm-3, and 296 mC.cm-3, respectively, and coloration efficiency under 660 nm radiation of 30.9 cm2.C-1, 26.1 cm2.C-1, and 24.9 cm2.C-1, respectively. Finally, lithium ion diffusion coefficients can be determined and related with specific capacities and diffusion of coloring waves using the model proposed in this work.

O escorpião amarelo Tityus serrulatus (Ts) é considerado a espécie mais perigosa do Brasil, e muitas das toxinas de sua peçonha já foram isoladas e caracterizadas. No entanto, as frações XIIA e XIIB, obtidas da cromatografia de troca iônica da peçonha de Ts, possuem várias toxinas de baixa massa molecular ainda não caracterizadas. Através da combinação de técnicas de RP-FPLC em colunas C8 e C18, espectrometria de massas e/ou sequenciamento amino-terminal, foi possível isolar e identificar os componentes destas frações, bem como realizar as caracterizações estrutural, por RMN, e eletrofisiológica, por Two Microelectrode Voltage Clamp, de algumas neurotoxinas isoladas. Foram escolhidas três toxinas de interesse: Ts11, Ts9 e Ts1-G. Nossos resultados mostram que a Ts11 foi capaz de bloquear canais para potássio dependentes de voltagem (Kv): Kv1.2, Kv1.3, Kv4.2, Kv10.1, hERG, e Shaker IR, bloqueando em 25%, 27%, 25%, 15%, 12%, e 10% as correntes de potássio, respectivamente. A Ts11 possui uma estrutura única (estrutura obtida por RMN): ICK scaffold sem os elementos de estrutura secundária (alfa-hélice ou fita-beta). Esta estrutura diferenciada, somada à atividade biológica caracterizada neste estudo, evidencia uma nova subfamília de KTxs, a qual foi denominada como ?-KTx, sendo a Ts11 o primeiro membro desta subfamília: ?-KTx1.1. A caracterização funcional da Ts9 mostra que a mesma não apresenta atividade bloqueadora sobre os canais Kv testados (Kv1.1; Kv1.2; Kv1.3; Kv1.4; Kv1.5; Kv1.6; Kv2.1; Kv3.1; Kv4.2; Kv7.2; Kv10.1 hERG e Shaker IR), na concentração de 100 nM. Apesar da Ts9 não ter bloqueado os canais testados, ela apresenta estrutura e resíduoschave que sugerem sua ação em Kvs e estudo anteriormente publicado mostra que ela é um potente ligante de canais para potássio ativados por cálcio de baixa condutância (SK). Também foi conduzido um estudo comparativo entre a Ts1e sua isoforma precursora Ts1-G nos canais para sódio dependentes de voltagem Nav1.1 - 1.8 e DmNav1, a fim de analisar a importância da amidação C-terminal. A Ts1 madura possui região C-terminal amidada, enquanto que sua isoforma Ts1-G não é amidada, pois apresenta uma Gly na região Cterminal (última etapa de transformação pós-traducional, anterior a ação da enzima ?- amidante). A Ts1-G não apresentou ação nos canais (Nav) na concentração testada (100 nM), enquanto que a Ts1 (100 nM) age como ?- toxina, reduzindo o limiar de excitação dos canais Nav e/ou reduzindo as correntes de sódio, evidenciando que a amidação C-terminal é importante para a atividade biológica da toxina madura. Adicionalmente, nas análises por MALDI/TOF das frações XIIA e XIIB, foram encontrados 45 componentes cujas massas moleculares não correspondem a de toxinas já isoladas, abrindo perspectivas para a identificação de moléculas com potencial uso biotecnológico, visto que toxinas com ação em canais iônicos podem ser ferramentas valiosas para a elucidação das características farmacológicas, fisiológicas e estruturais dos seus alvos. / The yellow scorpion Tityus serrulatus (Ts) is considered the most dangerous species of Brazil, and several toxins present in its venom have been already isolated and characterized. However, fractions XIIA and XIIB obtained from ion exchange chromatography of Ts crude venom, presented many low molecular weight toxins which have not been characterized yet. Through a combination of RP-FPLC technique using C8 and C18 columns, mass spectrometry and / or amino terminal sequencing, it was possible to isolate and identify the components of these fractions, as well as perform structural characterization thru NMR and electrophysiological characterization using Two Microelectrode Voltage Clamp, of some of the neurotoxins isolated. It was choosen three toxins of interest: Ts11, Ts9 and Ts1-G. Our results show that Ts11 was able to block voltage gated potassium channels (Kv): Kv1.2, Kv1.3, Kv4.2, Kv10.1, hERG, and Shaker IR, blocking 25%, 27%, 25% 15%, 12% and 10% of the potassium currents, respectively. Ts11 has an unique structure (structure obtained thru NRM technique): ICK scaffold without the elements of secondary structure (alpha helix or beta-sheet). Additionaly, the differentiated structure and functional characterization, Ts11 shows us an evidence of a new subfamily of toxins, which was named as ?-KTX, and therefore, Ts11 is the first member of this subfamily: ?-KTx1.1. The functional characterization of Ts9 shows that it has no blocking activity on the tested Kv channels (Kv1.1, Kv1.2, Kv1.3, Kv1.4, Kv1.5, Kv1.6, Kv2.1, Kv3.1 , Kv4.2, Kv7.2, Kv10.1, hERG and Shaker IR) at a concentration of 100 nM. Despite the Ts9 have not blocked the tested channels, it presents structure and key-amino acid residues that suggest its action on Kvs and previously published study shows that it is a potent ligant for slow conductance calciumactivated potassium channels (SK). It was also conducted a comparative electrophysiological study between the Ts1and its precursor isoform Ts1-G on voltage gated sodium channels, in order to evaluate the importance of the C-terminal amidation. The mature Ts1 has amidated C-terminal region, whereas Ts1-G isoform is not amidated, and therefore has a Gly at the Cterminal region (last step of post-translational modification, before the action of the enzyme ?-amidante). The Ts1-G showed no action on Nav channels at the concentration tested (100 nM), whereas Ts1 (100 nM) acts as ?-toxin, lowering the excitation threshold of Nav channels and/or reducing sodium currents, evidencing that the C-terminal amidation is important for the biological activity of the mature toxin. Additionally, the analyses by MALDI/TOF of the fractions XIIA and XIIB showed several molecules whose molar masses do not match the toxins already identified, opening prospects for the identification of new molecules with potential biotechnological use, considering that toxins that act on ion channels can be valuable tools for the elucidation of pharmacological, physiological and structural characteristics of their targets.

Este trabalho apresenta o estudo de vidros e vitro-cerâmicas oxifluoretos de composição PbGeO3 CdF2 PbF2 (Fluorgermanatos de cádmio e chumbo) e de blendas poliméricas formadas entre o eletrólito polimérico PEO:LiC104 (Poli-óxido de eltileno com perclorato de lítio) e o polímero condutor POMA (Poli-orto metoxianilina). Foram utilizadas as técnicas de ressonância magnética nuclear (RMN), ressonância paramagnética eletrônica (RPE), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e impedância complexa. Dentre várias aplicações, estes materiais são importantes devido ao grande potencial como eletrólitos sólidos. Este estudo tem como principal objetivo esclarecer os mecanismos de transporte iônico do flúor e do lítio. Os resultados mostraram que os mecanismos da condução iônica nos vítreos oxifluoretos são caracterizados diferentemente em cada região de temperatura estudada. Em baixas temperaturas (T<300K), o processo de relaxação foi atribuído às excitações de baixas-frequências dos modos desordenados. Acima de 300K, porém abaixo da temperatura de transição vítrea, os movimentos do flúor modulam as interações dipolares F-F. As vitro-cerâmicas, obtidas através de tratamentos térmicos dos vidros de oxifluoretos, são materiais compósitos onde nano ou micro-cristais estão dispersos na matriz vítrea. Os resultados de RMN mostraram no intervalo 100 800K, pelo menos três processos de relaxação, que foram associados com (i) movimentos difusionais dos íons de flúor nos cristais de β-PbF2, (ii) mobilidade iônica na matriz vítrea e (iii) íons de flúor de baixa mobilidade (provavelmente PbGeO3-xFx). Os resultados de RMN 1H mostraram que os tempos de correlação associados aos movimentos das macromoléculas nas blendas poliméricas xii são comparáveis aos encontrados na literatura para o PEO/PMMA. A fim de se garantir resultados reprodutíveis, um cuidadoso método de preparação deve ser seguido, assegurando a estabilidade química e a homogeneidade da blenda / This work reports the study of oxifluorides glasses and glass-ceramics of composition PbGeO3 CdF2 PbF2 (Lead cadmium fluorgermanate) and blends formed by the polymer electrolyte PEO:LiC104 (poly etilene oxide and lithium perclorate) and the conducting polymer POMA (poly ortho methox aniline). Nuclear magnetic resonance (NMR), electron paramagnetic resonance (EPR), differential scanning calorimetry (DSC) and complex impedance techniques were used. Among several applications, these materiais are important as solid electrolytes. The main objective of this work is to study the fluor or lithium ionic transport mechanisms. Results show that the ionic conduction mechanism in oxifluoride glass systems is characteristic of each temperature region. In low temperatures (T < 300K), the relaxation processes were attributed to low-frequency excitations of disorder modes intrinsic to the glassy state of mater. Above 300 K and below of the glass transition temperature the fluorine motions modulate the dipolar F-F interactions. The glasscerarnics, produced form their respective glasses, are composite materiais where nano- or micro-crystals are dispersed on the glassy matrix. The NMR results, in the range 100-800 K, evidenced three separate relaxation process: (i) diffusional motions of fluorine ions in β-PbF2 crystals; (ii) fluorine mobility in the glass matrix and (iii) fluorine ions of low mobility (probably PbGeO3-xFx). The i ll NMR results shown that the correlation time values, associated to the polymeric chains motion in polymer blends, are comparable to those found for PEO/PMMA. In order to get reproducible results, a careful sample preparation process must be undertaken to ensure chemical stability and blend homogeneity.

Este trabalho apresenta os resultados da preparação e caracterização de eletrólitos poliméricos a partir de DNA-CTMA e DNA-DODA com adição de 7, 9, 10 e 11% (m/m) de LiClO4 e/ou LiI/I2. O objetivo é usar estes eletrólitos poliméricos em pequenas células solares sensibilizadas com corante (DSSC). O DNA com a massa molecular de 5,41x108 ± 1179,6 g/mol foi usado para a síntese de complexos de DNA-CTMA e DNA-DODA através da reação de substituição de DNA com os agentes surfactantes: CTMA e DODA. As amostras na forma de filmes foram caracterizadas por espectroscopia de impedância, difração de raios-X, UV-Vis, FT-IR e análises térmicas (DSC e TGA). Os espectros de FT-IR confirmaram a obtenção dos complexos de DNA-CTMA e DNA-DODA. A espectroscopia no UV/Vis revelou a presença de absorção em 260 nm atribuída às transições eletrônicas π- π* das bases nitrogenadas do DNA. As análises térmicas dos complexos de DNA-CTMA e DNA-DODA mostraram a estabilidade térmica de 226°C e 232°C e a transição vítrea de -67°C e -40,0°C, respectivamente. A difração de raios-X das amostras permitiu a determinação da porcentagem de cristalinidade sendo entre 43,74 e 63,20% para DNA-CTMA e entre 49,4 e 76,25% para DNA-DODA. Os filmes foram submetidos às medidas de condutividade iônica revelando os melhores resultados de 8,21x10-4 S/cm a 25°C para as amostras de DNA-CTMA com 10% (m/m) de LiClO4 e 2,87x10-4 S/cm para o DNA-DODA com 10% (m/m) de LiClO4. Os eletrólitos de DNA-CTMA com 9 e 10 % (m/m) de LiI/I2 e DNA-DODA com 9 e 10% (m/m) de LiI/I2 foram aplicados em pequenas células solares mostrando a eficiência de 0,14, 0,31, 0,177 e 0,66% respectivamente, valores considerados promissores para futuros estudos. / The present work describes the preparation and characterization of polymeric electrolytes of DNA-CTMA and DNA-DODA with addition of 7, 9, 10 and 11% (m/m) LiClO4 and/or LiI/I2. The objective is use of these polymer electrolytes in dye sensitized solar cells (DSSC). The DNA with molecular weight of 5,41x108 ± 1179,6 g/mol was used to synthesize DNA-CTMA and DNA-DODA complexes by substitution reaction. The obtained samples in the film form were then characterized by impedance spectroscopy, X-ray diffraction, UV-Vis, FT-IR and thermal analyses (DSC and TGA). The FT-IR spectra confirmed both, DNA-CTMA and DNA-DODA complexes obtaining. The UV-Vis spectroscopy of the samples evidenced an absorption band at 260 nm attributed to electronic transitions π-π * of DNA nitrogenous bases. The TGA and DSC analyses shoved a thermal stability of the DNA-CTMA and DNA-DODA samples of 226°C and 232°C and, glass transition of -67°C and -40°C, respectively. The X-ray diffraction allowed determining the crystallinity of 43.74 to 63.20% for the samples of DNA-CTMA and 49.4 to 76.25% for the DNA-DODA. The films were subjected to ionic conductivity measurements showing the best results of 8.21x10-4 S/cm at 25°C for the DNA-CTMA with 10% (w/w) of LiClO4 and of 2.87x10-4 S/cm for DNA-DODA with 10% (w/w) of LiClO4. Finally the electrolytes of DNA-CTMA with 9 and 10% (m/m) of LiI/I2 and of DNA-DODA 9 and 10% (m/m) of LiI/I2 were applied in small solar cells exhibiting the efficiency of 0,14, 0,31, 0,177 and 0,66%, respectively. The obtained results are promising for future investigations.

O armazenamento de energia em larga escala é um dos maiores desafios que temos que sanar em médio prazo para que tenhamos um impacto importante na matriz energética. As baterias aparecem como fortes candidatas para esta função, porém, é preciso melhorar todos os componentes das baterias, como eletrodos e eletrólitos, para aplicação em larga escala. Líquidos Iônicos (LIs) são interessantes alternativas para a utilização como eletrólito em bateria, pois abrem ampla possibilidades, como a utilização de ânodos metálicos e operação em alta temperatura. Sendo assim, este trabalho apresenta o estudo do uso do LI bis(trifluorometanosulfonil)imideto de N-n-butil-N-metilpiperidínio ([BMP][Tf2N]) na eletrodeposição de Mg utilizando vários procedimentos eletroquímicos e analíticos. A deposição/dissolução de Mg é irreversível quando há água (50 mmol L-1) no sistema, e uma reversibilidade de apenas 7,4 % em sistemas mais secos (5 mmol L-1). Imagens de MEV e espectros de EDS mostram que há Mg na superfície do eletrodo, porém é indicada a formação de um filme passivador. Além disso, também foi estudado o comportamento eletroquímico de Cu no LI [BMP][Tf2N], que apresenta um ânion com boa capacidade de coordenação e no LI tetracianoborato de N-n-butil-N-metilpiperidínio ([BMP][B(CN)4]), que apresenta um ânion com baixa capacidade de coordenação. A propriedade de coordenação tem grande influência na oxidação e corrosão do metal, enquanto que no [Tf2N] há corrosão por pitting e não há passivação do metal, o uso do [B(CN)4] leva a precipitação do sal Cu[B(CN)4], causando a passivação do metal. Além disso, mesmo em baixa concentração de água, há formação de óxido durante a oxidação do metal nos dois LIs. Como a água afeta o comportamento eletroquímico dos LIs, foi realizado um estudo das propriedades físico-químicas do LI bis(trifluorometanosulfonil)imideto de 1-n-butil-2,3-dimetilimidazólio ([BMMI][Tf2N]) e sua mistura com Li+ com diferentes quantidades de água. A presença de Li+ causa um grande aumento na capacidade do LI hidrofóbico em absorver água. Experimentos sugerem que há uma quebra nos agregados Li+-ânion, que foi confirmado por dinâmica molecular (DM). Ainda, a água apresenta grande modificação nas propriedades como densidade, viscosidade e condutividade iônica, sem contar que os resultados experimentais sugerem uma quebra na regra de Walden em altas temperaturas. Por fim, foi avaliado a estrutura local do LI tetracianoborato de 1-n-butil-2,3-dimetilimidazólio ([BMMI][B(CN)4]), para entender como é a interação entre o ânion de baixa capacidade de coordenação e o Li+. A distância entre os ânions e o Li+ é maior do que no caso do [Tf2N], indicando assim uma menor interação entre estes dois. A utilização de LIs como eletrólitos para baterias se apresenta como alternativa promissora, porém ainda demanda estudos para encontrar o melhor sistema. / Energy storage at large scale is one of the most important challenges that needs to be solved in medium term to have an important impact in the electrical grid. Batteries seem to be strong candidates for this function, however, it is needed to improve all battery components, as electrodes and electrolytes, to be applied in large scale. Ionic Liquids (ILs) are interesting alternatives to be used as electrolyte in a battery, since they open a wide range of possibilities, as the use of metallic anodes and operation at high temperature. This work presents the study of electrodeposition of Mg using the IL N-butyl,methyl-piperidinium bis((trifluoromethyl)sulfonyl)imide ([BMP][Tf2N]) by several electrochemical and analytical techniques. The deposition/dissolution is irreversible in presence of high water concentration (50 mmol L-1), and a small reversibility of 7.4 % in dryer system (5 mmol L-1). EDS spectra show Mg presence in the electrode surface, however it is also observed the formation of passivating film. Besides this, it was also studied the electrochemical behavior of Cu in the IL [BMP][Tf2N], which presents a strong coordinating anion and in the IL N-butyl,methyl-piperidinium tetracyanoborate ([BMP][B(CN)4]), which presents a weak coordinating anion. It was observed that the oxidation and corrosion of Cu depends strongly on the anions coordinating properties, while on [Tf2N] it was observed pitting corrosion and no metal passivation, the use of [B(CN)4] leads to salt (Cu[B(CN)4]) precipitation, causing the metal passivation. It was also observed that even at low water concentration there is the formation of oxide in both ILs. As the water affects the electrochemical behavior of the ILs, it was realized a study of the physicochemical properties of the IL 1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium bis((trifluoromethyl)sulfonyl)imide ([BMMI][Tf2N]) and its mixture with Li+ with different amounts of water. The Li+ presence provokes a huge increase in the water absorption ability of the hydrophobic IL. Experiments suggest that there is a break in the Li+-anion aggregates, which was confirmed by molecular dynamics (MD) simulations. In addition, water causes important changes in properties as density, viscosity and ionic conductivity; moreover, the experimental results suggest a break in the Walden\'s rule at high temperatures, due to aggregates modification. Lastly, it was evaluated the local structure of the IL 1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium tetracyanoborate ([BMMI][B(CN)4]), to understand how a weak coordinating anion and the Li+ interact. It was showed by MD simulations that this property results in a bigger distance between anion and Li+ than in the case of [Tf2N], indicating a lower interaction between both. The use of ILs as electrolytes for batteries is a promising alternative, however it is needed more studies to find the best system.

Neste trabalho estudamos defeitos pontuais em cristais de NaCl + NaF contendo diversos íons divalentes e em especial o íon Pb++. As técnicas usadas foram as de I.T.C. e absorção ótica. Identificamos três novos defeitos e novos agregados de Pb++. Um modelo microscópico para os defeitos observados foi proposto. Dois dos novos picos de I.T.C. são identificados como relaxação do mesmo defeito constituído do íon divalente e um íon F- em sua proximidade. Pela primeira vez observou-se a conversão da relaxação dielétrica de um íon divalente isolado para a de uma posição perturbada. Os íons F- funcionam como armadilhas eficientes para a difusão do íon Pb++. O efeito do raio iônico sobre a relaxação desses defeitos foi observado e discutido. Atribuiu-se tentativamente a um par de vacâncias ao pico de I.T.C. de mais baixa temperatura / This work report results on the study of point defects in NaCl + NaF single crystals doped with several divalent ions and with more details for Pb++ ions. I.T.C. and u.v. spectroscopy were the used techniques. Three new relaxation peaks were found as well as large aggregates of Pb++ and F- ions. A microscopic model for the observed defects is proposed. Two of the new I.T.C. peaks called B and C, are identified as dielectrics relaxation of one defect - its transverse and the longitudinal relaxation modes. This defect is made of one divalent ion one F anion as its close neighbor and one vacancy. For the first time it was observed the conversion of a Pb++ ion from a normal to a perturbed lattice site. The F anions are efficient traps for divalent ion diffusion. The effect of divalent ion radius on the dielectric relaxation of these perturbed defects was observed and discussed. The lower temperature peak is tentatively attributed to relaxation of a divacancy - a pair of positive and negative vacancy bound together

Neste trabalho foram estudadas a atividade e a estabilidade de lacases dos fungos Coriolus hirsutus e Trametes versicolor em meio aquoso contendo líquidos iônicos (LI) como co-solventes, com o objetivo de se obter informações sobre os efeitos desses solventes na atividade enzimática. Foi avaliado o efeito de onze LI (cátions: tetrabutilamônio, 1-butil-3-metilpiperidina e 1-alquil-3-metilimidazólios; combinados com ânions: brometo, cloreto, metilsulfato, metanossulfonato e tetrafluorborato) em diferentes frações molares em meio aquoso tamponado com ácido acético (0,1 mol L-1, pH 4,7 e 25 &#176;C). De um modo geral, a atividade inicial das lacases nos diferentes líquidos iônicos foi inferior à obtida em solução aquosa somente tamponada. O aumento da concentração dos LI também resultou no decréscimo da atividade enzimática. Tanto os resultados obtidos para atividade, como para estabilidade enzimática, se correlacionaram bem com a série de Hofmeister, que ordena os íons de acordo com suas propriedades cosmotrópicas/caotrópicas. Ânions cosmotrópicos e cátions caotrópicos estabilizam proteínas, enquanto ânions caotrópicos e cátions cosmotrópicos as desestabilizam. As lacases estudadas foram fortemente inibidas na presença dos ânions caotrópicos Br- e BF4-. Entre os LI utilizados neste trabalho, o metanossulfonato de 1-etil-3-metilimidazólio foi co-solvente mais promissor para lacase. Os dados cinéticos das reações enzimáticas em metanossulfonato de 1-etil-3-metilimidazólio e metanossulfonato de 1-butil-3-metilimidazólio, utilizando os substratos catecol e siringaldazina, revelaram que o decréscimo da atividade enzimática é resultado do aumento da constante michaeliana. Os resultados obtidos da estabilidade e temperatura de transição de desnaturação térmica da lacase em LI formado por MeSO3-, cosmotrópico, foram comparáveis aos obtidos em tampão. A ordem crescente de atividade e estabilidade da lacase em líquidos iônicos para cátions foi BuN+&#8776;BMPP+&#8776;BMIM+&#60;EMIM+, enquanto para ânions foi Br-&#8776;BF4- < MeSO4- < MeSO3-. A diminuição da eficiência catalítica da reação (Kcat/Km) em meio contendo líquido iônico foi proporcionada principalmente pelo aumento da Km. Líquidos iônicos têm se apresentado como potenciais solventes para utilização em biocatálise. As propriedades físico-químicas dos LI podem ser moduladas pela combinação de diferentes cátions e ânions, visando características diferenciais para atividade enzimática. O estudo do mecanismo catalítico e dos efeitos específicos dos íons é de fundamental importância para a utilização vantajosa desses solventes em reações enzimáticas. / In this study, the activity and stability of laccase of T. versioclor and C. hirsutus were studied in ionic liquid (IL)-containing aqueous systems to provide valuable information with regard to the effect of IL on the enzyme activity. The effect of IL on the laccase performance was investigated by comparing the activity, stability, kinetic (such as Km, Vmax) and thermal denaturation. An excessive amount of these ILs in the reaction systems resulted in decline in enzymatic activity. Both activity and stability of the enzyme correlate well with the Hofmeister series in terms of the salt\'s kosmotropic/chaotropic properties. Proteins are usually found to be stabilized by a kosmotropic anion and a chaotropic cation and destabilized by a chaotropic anion and a kosmotropic cation. Laccases strong had been inhibited presence of chaotropic anions Br- and BF4-. Among the IL used here, 1-etyl-3-methylimidazoliun methanesulfonate was the most promising IL for laccase. A detailed analysis of kinetic data in the presence of catecol and syrigadalzine as substrate revealed that the decrease in the laccase activity was a result of increase in Km. Equal stability the transition temperature for the thermal denaturation of laccase of T. versioclor in ionic liquids based in MeSO3- (kosmotropic) was comparable to that of the control sample. It was observed an ion effect on the laccase activity and stability, for cations this parameters values increased in the order BMIM+&#8776;BuN+&#8776;BMPP+ < EMIM+; while for anions the order is Br-&#8776;BF4- < MeSO4- < MeSO3-. Also an increase in Km is correlated with the decrease in the catalytic reaction efficiency (Kcat/Km) in medium containing ionic liquid. Design and use of water-mimicking IL composed of chaotropic cations and kosmotropic anions may facilitate the applications of IL in biotransformations.

A degradação da qualidade do ar na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) bem como seus efeitos à saúde humana vem sendo estudados há algumas décadas. No entanto, pouco se sabe a respeito dos efeitos causados aos ambientes aquáticos e sua biota. A deposição atmosférica úmida é considerada como importante rota de remoção dos poluentes presentes na atmosfera terrestre. Desse modo, este trabalho teve como objetivo avaliar a toxicidade de amostras de águas de chuva de dois locais, utilizando diferentes organismos-teste. As amostras foram coletadas no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, município de São Paulo, e também no distrito de Taiaçupeba, pertencente ao município de Mogi das Cruzes, SP. As coletas foram realizadas manualmente, com recipientes com capacidade para 20L. Em seguida, as amostras foram levadas ao laboratório para medição de pH e condutividade, onde também foram fracionadas para os ensaios ecotoxicológicos e análise cromatográfica dos íons majoritários. Para as amostras coletadas no IPEN, foram realizados ensaios de toxicidade aguda com o microcrustáceo Daphnia similis e com a bactéria marinha luminescente Vibrio fischeri, além dos ensaios de toxicidade crônica com o microcrustáceo Ceriodaphnia dubia e com a alga Pseudokirchneriella subcapitata. As amostras coletadas em Taiaçupeba foram testadas com os mesmos organismos-teste, com exceção da alga P. subcapitata. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que as amostras de águas de chuva dos dois locais foram capazes de provocar efeito tóxico aos organismos-teste expostos. Além disso, foi possível observar que as amostras coletadas IPEN durante o verão-08/09 apresentaram toxicidade mais elevada para D. similis, V. fischeri e C. dubia. Em relação às análises químicas, as maiores concentrações dos constituintes da amostras do IPEN foram nitrato, sulfato e amônio, indicando contaminação por fontes antropogênicas. Ao contrário, as análises químicas das amostras de Taiaçupeba indicaram menor concentração de poluentes em relação às amostras do IPEN. De maneira geral, os resultados das análises químicas convergiram com os resultados dos ensaios ecotoxicológicos para os dois locais. / The air quality degradation in Metropolitan Area of São Paulo (MASP) and also the effect to human health have been studied. However, little is known about the effects to aquatic environments and their biota. Wet atmospheric deposition is considered an important route of atmospheric pollutants removal. Thus, the aim of this work was evaluate the toxicity of rainwater samples from two sites, using different test-organisms. The samples were collected at Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo city, and also in Taiaçupeba, part of Mogi das Cruzes city. The samples were collected manually, using 20L containers. After collection, the samples were taken to laboratory to measure pH values and electric conductivity, it were separated to ecotoxicological assays and chromatographic ionic analyze. The samples collected at IPEN were submitted to acute toxicity assay with microcrustacean Daphnia similis and luminescent marine bacteria Vibrio fischeri, and also to chronic toxicity assay with Ceriodaphnia dubia and green algae Pseudokirchneriella subcapitata. The samples collected in Taiaçupeba were tested with the same test organisms, except P. subcapitata. Results obtained in this study indicate that rainwater samples from both sites were able to promote toxic effect to tested organisms. Furthemore, it was possible to observe that samples collected at IPEN during summer 08/09 presented high toxicity to D. similis, V. fischeri and C. dubia. The chemical analyzes showed that the highest concentrations of constituents of IPEN samples were nitrate, sulphate and ammonium, indicating contamination by anthropogenic sources. In contrast, chemical analyzes of Taiaçupeba indicated lower pollutants concentration than IPEN samples. Generally, chemical results corroborated with ecotoxicological results for the two sites.

O objetivo deste trabalho é estudar a reatividade de acilação de celulose por anidridos de ácidos carboxílicos sob condições homogêneas em solventes apróticos dipolares (SAD), incluindo LiCl/N,N-dimetilacetamida (DMAC) e líquidos iônicos (LIs)/SAD. Os factores que contribuem para a reatividade foram quantificados através do estudo da dependência das constantes de velocidade e parâmetros de ativação sobre a composição do solvente. Após estabelecer que a condutividade é uma técnica experimental adequada para calcular as constantes de velocidade, foi estudada a acilação não catalisada e catalisada de celulose microcristalina, MCC. Foram empregados anidridos de ácidos carboxílicos com diferentes grupos acila (acetil a hexanoil; Nc = 2 a 6) nos seguintes sistemas de solventes: LiCl/DMAC, misturas de LI cloreto de 1-alil-3-metilimidazólio ( AlMeImCl ) e acetonitrila (MeCN), DMAC , dimetilsulfóxido (DMSO ) e sulfolano. Na celulose, a unidade anidra de glucose possui um grupo hidroxila primário e dois hidroxilas secundários. Usamos ciclohexilmetanol, CHM, e trans-1 ,2- ciclo-hexanodiol, CHD , como compostos modelo para os grupos (OH) primário e secundários, respectivamente. As razões das constantes de velocidade de acilação dos compostos modelo (CHM; Prim-OH) e (CHD; SEC-OH) foram empregados, após correção, a fim de dividir as constantes de velocidade global da reação de MCC em contribuições dos grupos (OH) presentes. Para os compostos modelo, verificou-se que k3 (Prim-OH) /k3 (Sec-OH) > 1, semelhante as reações de celulose sob condições heterogéneas; esta relação aumenta como uma função do aumento da Nc. As constantes de velocidade globais e parciais de acilação de MCC diminuim de anidrido etanóico a butanóico e, em seguida, aumentam para anidrido pentanóico e hexanóico, devido a mudanças sutis em - e compensações da entalpia e entropia de ativação. As constantes de velocidade para a acetilação de MCC, por anidrido etanóico na presença de concentrações crescentes do LI em DMAC, MeCN, DMSO e sulfolano foram calculados a partir de dados de condutividade. As constantes de velocidade de terceira ordem mostraram dependência linear sobre [LI]. Estes resultados foram explicados assumindo que o reagente é celulose ligado ao LI por ligação de hidrogénio. Isto foi confirmado pelos dados cinéticos da acetilação de CHM, espectroscopia de IV do último composto, e de celobiose nas misturas de LI/SAD e condutividade das misturas de solventes binários, na ausência e presença de MCC. A acetilação de celulose é mais rápida nas misturas de em LI com DMAC e DMSO do que com MeCN e sulfolano. Esta diferença é explicada, em parte, com base na alta viscosidade das soluções de biopolímeros em LI/sulfolano. Obteve-se mais informações sobre os efeitos do solvente molecular a prtir das propriedades microscópicas dos solventes e simulações por dinâmica molecular, DM. Os dados solvatocrômicos (polaridade empírica e basicidade) têm mostrado a importância da basicidade do solvente; solventes mais básicos formam ligações de hidrogênio mais fortes com os grupos (OH) da celulose, aumentando sua acessibilidade e, consequentemente sua reatividade. Este é o caso de DMAC e DMSO. Os resultados das simulações por DM indicaram a formação de ligações de hidrogénio, entre os grupos (OH) da unidade de glucose anidra do MCC, (Cl-) de LI, e o dipolo do DMAC e DMSO . Observamos que a acilação de celulose em LiCl/DMAC é eficientemente catalisada por imidazol, mas não pelo cloreto de tosila. Resultados de IV de FT e RMN de 1H indicaram a formação de N-acilimidazol que é o agente de acilação. As constantes globais e parciais de velocidade de acilação do MCC diminuiram de anidirido etanóico a butanóico e depois aumentou para anidrido pentanóico e hexanóico, devido a mudanças sutis em- e compensações da entalpia e entropia de ativação. / The objective of this work is to study the reactivity in cellulose acylation by carboxylic acid anhydrides under homogeneous conditions in dipolar aprotic solvents (DAS), including LiCl/ N,N-dimethylacetamide (DMAC) and ionic liquids (ILs)/DAS. Factors that contribute to reactivity were quantified by studying the dependence of reaction rates on temperature and solvent composition. After establishing that conductivity is an appropriate experimental technique to calculate the rate constants, we studied the kinetics of the homogeneous uncatalyzed and catalyzed acylation of microcrystalline cellulose, MCC, with carboxylic acid anhydrides with different acyl chain-length (Nc; ethanoic to hexanoic) in the following solvent systems: LiCl/DMAC; mixtures of the IL, 1-allyl-3-methylimidazolium chloride, (AlMeImCl) and acetonitrile (MeCN), DMAC, dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane. The anhydroglucose unit of cellulose carries one primary- and two secondary hydroxyl groups. We used cyclohexylmethanol, CHM, and trans-1,2-cyclohexanediol, CHD, as model compounds for the hydroxyl groups of the anhydroglucose unit of cellulose. The ratios of rate constants of acylation of primary (CHM; Prim-OH) and secondary (CHD; Sec-OH) groups were employed, after correction, in order to split the overall rate constants of the reaction of MCC into contributions from the discrete OH groups. For the model compounds, we have found that k3 (Prim-OH)/k3 (Sec-OH) > 1, akin to reactions of cellulose under heterogeneous conditions; this ratio increases as a function of increasing Nc. The overall and partial rate constants of the acylation of MCC decrease from ethanoic- to butanoic anhydride and then increase for pentanoic- and hexanoic anhydride, due to subtle changes in- and compensations of the enthalpy and entropy of activation. Rate constants for the acetylation of MCC, by ethanoic anhydride in the presence of increasing concentrations of the ionic liquid, IL, 1-allyl-3-methylimidazolium chloride in dipolar aprotic solvents, DAS, N,N-dimethylacetamide, DMAC, acetonitrile, MeCN, dimethylsulfoxide, DMSO and sulfolane, have been calculated from conductivity data. The third order rate constants showed a linear dependence on [IL]. These results have been explained by assuming that the reactant is cellulose hydrogen-bonded to the IL. This is corroborated by kinetic data of the acetylation of cyclohexyl methanol, FTIR spectroscopy of the latter compound, and cellobiose in mixtures of IL/DAS, and conductivity of the binary solvent mixtures in absence, and presence of MCC. Cellulose acetylation is faster in IL/DMAC and IL/DMSO than in IL/MeCN and IL/Sulfolane. This difference is explained, in part, based the high viscosity of the biopolymer solutions in IL-Sulfolane. Additional explanation came from microscopic solvents properties and molecular dynamics, MD simulations. The solvatochromic data (empirical polarity and basicity) have shown the importance of solvent basicity; basic solvents hydrogen-bond to the hydroxyl groups of cellulose increasing its accessibility, hence its reactivity. This is the case of DMAC and DMSO. Results of MD simulations indicated hydrogen-bond formation between the hydroxyl groups of the anhydroglucose unit of MCC, (Cl-) of the IL, and the dipole of the DMAC and DMSO. It has been observed that cellulose acylation in LiCl/DMAC is efficiently catalyzed by imidazole, but not by p-tosyl chloride. FTIR and 1H NMR have indicated the formation of N-acylimidazole which is the acylating agent. The overall and partial rate constants of the acylation of MCC decreased from ethanoic- to butanoic-anhydride and then increased for pentanoic- and hexanoic anhydride, due to subtle changes in- and compensations of the enthalpy and entropy of activation.

Este trabalho consiste em estudar o comportamento eletroquímico de biomoléculas imobilizadas sobre o eletrodo de carbono vítreo, utilizando materiais biocompatíveis como meios imobilizadores para detecções em meios aquosos. Foram utilizados inicialmente compósitos de hidrogéis capazes de auxiliar a permanência da enzima sobre a superfície do eletrodo e beneficiar a transferência de carga entre a enzima e o eletrodo de trabalho. Para melhorar a resposta eletroquímica do biossensor, também foram estudados métodos que utilizam líquidos iônicos no processo de imobilização da enzima. Deste modo a eletroatividade da enzima foi inicialmente estudada por voltametria cíclica, a fim de evidenciar tal eletroatividade no meio totalmente iônico, como também avaliar o melhor método de imobilização, para futuras aplicações em detecções de analitos. Os líquidos iônicos utilizados são compostos por cátions alquil-imidazol com ânions de natureza orgânica ou inorgânica. Como se sabe os íons que compõem o líquido iônico podem distinguir sua funcionalidade, pois é o tamanho desses íons que influencia na maioria das suas propriedades físico-químicas, tais como hidrofobicidade e viscosidade. / The aim of this work is to study the electrochemical behavior of biomolecules immobilized on a glassy carbon electrode, using biocompatible materials as a way for immobilizing detection in aqueous media. Initially, hydrogels composite were used because they are able to assist the permanence of the enzyme on the electrode surface and they are benefit to the charge transfer between enzyme and electrode surface. To improve the electrochemical response of the biosensor, methods using ionic liquids in the process of immobilization of the enzyme were also studied. Thus the electroactivity of the enzyme was initially analyzed by cyclic voltammetry in order to show that the electroactivity remains in an entirely ionic media, as well as evaluating the best method of immobilization, for future applications in biosensors. The ionic liquids used are composed of imidazole-alkyl cations with anions of organic or inorganic nature. As it is well known, the ions in the ionic liquid can distinguish its functionality, due to the fact that it is the size of these ions that influences most on their physicochemical properties such as hydrophobicity and viscosity.