Tese de doutoramento. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Magíster en Química y Memoria para optar al Título de Químico / En esta Tesis se desarrollaron electrodos de pasta de carbono (PC) modificados con líquidos iónicos (LI): dos de tipo imidazolio (1-butil-3-metilimidazolio tetrafluoroborato y hexafluorofosfato) y dos de tipo piridinio (1-butil-4-metilpiridinio tetrafluoroborato y hexa fluorofosfato), para su empleo con fines analíticos. Las superficies de PC modificadas se caracterizaron por voltamperometría cíclica (con mediadores redox clásicos como ferrocenometanol), microscopía de barrido electrónico y de barrido electroquímico. Con los electrodos modificados seleccionados se realizaron estudios del comportamiento electroquímico de tres fármacos de amplio uso y de reconocida actividad redox: levodopa, acetaminofeno y nitrendipino. En todos los casos, el comportamiento anódico o catódico de cada fármaco en los electrodos modificados fue similar al de los electrodos no modificados, en lo que a reversibilidad y dependencia de potenciales de pico vs pH se refiere, cuando fueron estudiados empleando voltamperometría cíclica (VC) y de pulso diferencial (VPD). La principal diferencia entre el uso de electrodos modificados vs no modificados, fue la mayor respuesta en corriente. Para levodopa el incremento fue de más del doble, y para acetaminofeno y nitrendipino en 20 y 17 veces, respectivamente. De acuerdo al comportamiento electroquímico de cada fármaco, se desarrollaron metodologías analíticas empleando VPD. En términos generales las reproducibilidades presentaron coeficientes de variación < 5,4 % y con límites de detección de 0,63 μg/mL, 51 ng/mL y 25 ng/mL para levodopa, acetaminofeno y nitrendipino, respectivamente. Las metodologías analíticas desarrolladas se aplicaron en la cuantificación de cada fármaco en su forma farmacéutica, sin interferencias de los excipientes de las formulaciones y con porcentajes encontrados acordes con lo declarado por los fabricantes / In this thesis, carbon paste (CP) electrodes modified with ionic liquids (IL) were developed: two IL of imidazolium type (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and hexafluoro phosphate) and two of pyridinium type (1-butyl-4-methylpyridinium tetrafluoro borate and hexafluorophosphate), to their use for analytical purposes. The modified CP surfaces were characterized by cyclic voltammetry (with classical redox mediators as ferrocenemethanol), scanning electron and scanning electrochemical microscopy. With the selected modified electrodes, were performed studies of the electrochemical behaviour of three drugs widely used and of recognized redox activity: levodopa, acetaminophen and nitrendipine. In all cases, the anodic or cathodic behaviour of each drug in the modified electrodes was similar to that of non-modified electrodes, in which reversibility and dependence on the peak potential vs. pH refers when they were studied using cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV). The main difference between the uses of modified vs. unmodified electrodes was a higher response in peak current. The response was increased more than twice, 20 and 17 times for levodopa, acetaminophen and nitrendipine, respectively. Based on the electrochemical behaviour of each drug, DPV analytical methodologies were developed, finding in general terms reproducibilities with coefficient of variations < 5.4% and detection limits of 0.63 μg/mL, 51 ng/mL and 25 ng/mL for levodopa, acetaminophen and nitrendipine, respectively. Finally, the developed analytical methods were tested in the quantification of each drug in pharmaceutical form, finding on the one hand that the excipients of the formulations do not interfere in the determination of each drug and on the other hand, values consistent with the percentages found declared by the manufacturer / Fondecyt Nº 1110182

El presente documento surge como respuesta a la necesidad de una institución prestadora de servicios de salud de poseer lineamientos entorno a la gestión de residuos sólidos y líquidos hospitalarios y similares. El proyecto propone alternativas de manejo de los residuos sólidos hospitalarios, que apuntan al cumplimiento de la normatividad bajo la cual se rigen dichas entidades en Bolivia, así también, plantea una alternativa económicamente viable, socialmente apropiada, técnicamente susceptible de implementar y ambientalmente sostenible, para el tratamiento de las aguas residuales generadas por la institución. Cabe aclarar, que la legislación que rige particularmente los residuos líquidos hospitalarios en el país, es casi nula, por lo cual la existencia de referentes en este ámbito en el entorno nacional es demasiado baja. Por otro lado, el desarrollo de este documento es un aporte al proceso de acreditación ante el Ministerio de Salud emprendido por la entidad, ya que dicho asunto incluye dentro del ítem de ambiente físico la planeación de una adecuada gestión de residuos hospitalarios. Este documento es un paso mas que se adelanta en el camino del desarrollo sostenible, tratando también de que se convierta en una invitación para otras entidades prestadoras de salud a que se comprometan en la búsqueda de una mejor calidad de vida de las futuras generaciones protegiendo los recursos naturales y reduciendo los índices de contaminación del sector de la salud.

La presente tesis doctoral se enmarca dentro del proyecto europeo CRAFT 512626 (2004-07) cuyos objetivos principales fueron el estudio de los cambios producidos en la leche y en diferentes licuados vegetales al aplicar la tecnología de ultra-alta-presión homogenización (UHPH) y su potencial capacidad para producir a partir de leche o licuados tratados, diferentes productos derivados.La UHPH es una nueva tecnología que posibilita la inactivación microbiana, la modificación de las principales estructuras de la leche e incluso cambios en las actividades enzimáticas. Con esta potencialidad de uso se creyó interesante abordar este trabajo de tesis consistente en el estudio de aplicación de la UHPH en leche como alternativa al tratamiento térmico convencional para la obtención de leche líquida de consumo. Para cumplir con dicho objetivo, en primer lugar se llevaron a cabo estudios microbiológicos para establecer las condiciones de presión y temperatura necesarias para alcanzar una reducción microbiana inicial acorde a la normativa vigente para leches tratadas térmicamente. La leche se trató en un intervalo de presiones de 100-300 MPa (simple y doble etapa) con temperatura de entrada (Ti) de 30 y 40ºC y en base a estas pruebas se determinó que las condiciones más propicias a ser utilizadas eran las de 200 y 300 MPa con Ti = 30 y 40ºC. Por otra parte, en base a los registros de temperatura obtenidos en el equipo UHPH, se seleccionó como muestra control una leche de alta pasteurización (PA; 90ºC, 15s).Se llevaron a cabo tres repeticiones en las que la leche se trató en las condiciones previamente seleccionadas y luego fue almacenada a 4ºC durante 21 días. Sobre estas muestras se estudiaron los cambios microbiológicos, físico-químicos, enzimáticos y sus efectos en la proteólisis, lipólisis, oxidación, formación de compuestos volátiles y características sensoriales de las leches.En este trabajo se ha podido constatar que los tratamientos UHPH a presiones de 200-300 MPa fueron tan eficaces como el tratamiento PA en reducir la población microbiana, pero a diferencia del tratamiento térmico esta tecnología evita el sobrecalentamiento del producto tal como han mostrado los indicadores térmicos estudiados. La reducción microbiológica permitió obtener un producto con una vida útil de unos 18 días en refrigeración. Por otra parte, la UHPH produjo la reducción del tamaño de las partículas de la leche por efecto de la homogenización. En cuanto a las enzimas la fosfatasa alcalina fue completamente inactivada por todos los tratamientos. Sin embargo, la lactoperoxidasa y la plasmina no fueron inactivadas totalmente por algunos tratamientos. La actividad residual de plasmina junto con la reducción del tamaño de las partículas en las leches tratadas por UHPH llevó a que estas muestras presenten una mayor hidrólisis de caseínas en comparación a la leche PA. Las leches tratadas a 200 MPa se caracterizaron por sufrir un proceso lipolítico que se evidenció por el incremento de ácidos grasos libres durante el almacenamiento y que luego se comprobó mediante el análisis sensorial. Mientras que la lipólisis se dio en las muestras tratadas a 200 MPa, la oxidación mostró un fenómeno más intenso en las leches de 300 MPa. Sin embargo, este defecto no fue percibido por la mayoría de los consumidores que la describieron como una leche sin defectos, siendo la más apreciada en su valoración global.El tratamiento UHPH de 300 MPa con Ti = 30ºC podría utilizarse como alternativa al tratamiento de pasteurización para la obtención de leche de consumo ya que permite alcanzar niveles microbiológicos, características físico-químicas y organolépticas comparables a una leche PA pero evitando el sabor a cocido característico de ésta última y la tendencia al desnatado durante su almacenamiento. / This Doctoral Thesis is framed within the European project CRAFT 512626 (2004-07) which main goals were to study the changes produced by ultra-high pressure homogenization (UHPH) in milk and in different vegetal milks and the potential of this new technology to produce from milk different products.The UHPH is a new technology that enables the microbial inactivation, the modification of the main structures of milk and even changes in enzyme activities. With this potential use was thought interesting to address this thesis work involving the study of the UHPH application in milk as an alternative to conventional heat treatment to obtain liquid milk for consumption.To meet this objective, in first place microbiological studies were conducted to establish the conditions of pressure and temperature needed to achieve an initial reduction of microorganisms according to the limits established for heat treated milk. Milk was treated in a range of pressures from 100 to 300 MPa (single and double stage) with inlet temperature (Ti) from 30 to 40ºC and, on the basis of these tests, it was determined that the most appropriate conditions to be used were 200 and 300 MPa with Ti = 30 y 40ºC. Furthemore, based on records of temperature obtained in the UHPH equipment, a high-pasteurized milk (PA; 90ºC, 15 s) was selected as a control sample.Three repetitions were carried out in which milk was treated under the conditions previously selected and then stored at 4ºC for 21 days. On these samples were studied the microbiological, physico-chemical and enzymatic changes and its effects on the proteolysis, lipolysis, oxidation, formation of volatile compounds and sensory characteristics of milk.In this work it was found that UHPH treatments at 200-300 MPa were as effective as PA treatment in reducing the microbial population, but unlike the heat treatment this technology avoids the overheating of the product as was shown by the thermal indicators studied. The microbiological reduction yielded a product with a shelf-life of about 18 days under refrigeration. On the other hand, due to homogenization the UHPH produced a reduction in the milk particles size. In relation to enzymes, the alkaline phosphatase was completely inactivated by all treatments. However, the lactoperoxidase and plasmin were not completely inactivated by certain treatments. The residual activity of plasmin together with the reduction of particle size in UHPH-treated milk led to greater hydrolysis of casein compared to PA milk. Milk samples treated at 200 MPa were characterized by a lipolytic process that was demonstrated by the increase of free fatty acids during storage and that was also confirmed through the sensory analysis. Whereas lipolysis was produced in samples treated at 200 MPa, oxidation took place in samples treated at 300 MPa. Nevertheless, oxidation was not perceived by the majority of consumers who described milk treated at 300 MPa as a milk without defects and it was the most prized in its overall assessment.The UHPH treatment at 300 MPa with Ti = 30ºC could be used as an alternative to pasteurization to obtain fluid milk because it allows microbiological, physico-chemical and organoleptic characteristics similar to PA milk but avoiding the characteristic cooked flavour of PA milk and the tendency to creaming during storage.

La presente tesis es un estudio mediante simulaciones de dinámica molecular de los efectos de la polarización inducida en las propiedades de las sales fundidas, en concreto de los haluros de plata. Estas sales se caracterizan por exhibir en estado sólido conductividades iónicas excepcionalmente altas, comparables a las de los haluros alcalinos en fase líquida, lo que se conoce como comportamiento superiónico. Las aplicaciones tecnológicas de las sales superiónicas abarcan ámbitos diversos, como las baterías recargables de litio ligeras, las pilas de combustible o los sensores de gas. Los modelos utilizados para reproducir el comportamiento de las sales fundidas pueden clasificarse en dos categorías, modelos de ión polarizable (PIM) o de ión rígido (RIM), según si incluyen o no los momentos dipolares inducidos en los iones. Si en los PIM se asume que los momentos dipolares son debidos únicamente al campo eléctrico creado por los demás iones, en determinadas circunstancias puede producirse la polarización catastrófica, que consiste en un crecimiento incontrolado de los momentos dipolares iónicos. Las causas de esta anomalía y las circunstancias en que tiene lugar han sido analizadas teóricamente, y para evitarla se ha propuesto un nuevo tipo de PIM en los que a la polarización inducida por el campo eléctrico se añade la debida a la deformación de las capas electrónicas de los iones como consecuencia de su solapamiento con las de los vecinos más próximos. La influencia de la polarización en la estructura y el transporte iónico de AgBr y AgI fundidos se ha valorado comparando los resultados obtenidos con RIM y diversos PIM. Las propiedades simuladas con PIM en los que se tiene en cuenta la polarizabilidad de los aniones muestran un mejor acuerdo con los resultados experimentales, lo que permite concluir que la polarización juega un papel importante en estas sales. En particular, se consiguen reproducir los rasgos más característicos de los factores de estructura coherente estáticos obtenidos mediante la difracción de neutrones, como el triple rizado del pico principal de AgBr o el prepico de AgI. Las simulaciones permiten demostrar además que dicho prepico señala la existencia de una ordenación de medio alcance propiciada por la creación de zonas de baja densidad de cationes (o voids) como consecuencia de la inducción de polarización. Se ha deducido el teorema de fluctuación-disipación para la función de respuesta dieléctrica en PIM, que revela que la respuesta de una sal a un campo eléctrico externo débil depende de las correlaciones en el equilibrio entre momentos dipolares. El comportamiento de las propiedades dieléctricas de AgI y NaI fundidos muestra diferencias importantes en función de si se incluyen o no los efectos de la polarización. Además se han llevado a cabo simulaciones de AgI en estado sólido, que permiten reproducir el comportamiento superiónico de la fase -AgI, y se ha comenzado a estudiar de forma preliminar la estructura de CuI fundido, obteniendo de nuevo una mejora sustancial al tener en cuenta la polarización inducida en los iones de iodo. / The present PhD Thesis is a molecular dynamics (MD) study of the effects of induced polarization on the properties of molten salts, in particular silver halides. These salts are notable for exhibiting exceptionally high values of ionic conductivity in solid phase, comparable to those of molten alkali halides. Such a behaviour is known as superionic. The technological applications of superionic salts are widespread, ranging from lightweight high-power-density lithium-ion batteries to fuel cells or gas sensors. The models used to reproduce the molten salts behaviour can be classified into two categories: polarizable ion models (PIM) or rigid ion models (RIM), depending on whether they include or not the dipole moments induced on the ions. The PIM in which it is assumed that dipole moments are only caused by the electric field created by other ions can yield, in certain situations, to an unphysical growth of ionic dipoles, known as polarization catastrophe. The causes of this anomaly, and the circumstances in which it takes place, have been studied analytically, and a new type of PIM has been suggested to solve it. In these new models, a contribution to the polarization is added to that induced by the electric field, due to the deformation of the electronic shells of the ions as a consequence of their overlap with nearest-neighbour shells. The influence of polarization on the structure and ionic transport of molten silver bromide (AgBr) and iodide (AgI) has been assessed by comparing the results obtained with RIM and several different PIM. The properties simulated with PIM in which anion polarizability is allowed for show an improved agreement with experimental results. This fact allows us to conclude that polarization plays a major role in these salts. In particular it is possible to reproduce the main features of the coherent static structure factors obtained experimentally by neutron diffraction, like the three-peak feature characteristic of AgBr or the prepeak in AgI. Furthermore, MD simulations are useful to suggest that this prepeak signals the existence of a medium-range order in the salt structure, related to the opening of low-density cationic regions (or voids) as a result of induced polarization. The fluctuation-dissipation theorem for the dielectric response function in PIM has been theoretically derived. It proves that the molten salt response to the application of a weak external electric field depends on the equilibrium correlations of charge- and dipole moment-density. Molten AgI and NaI dielectric properties show important differences if polarization effects are included or not in the model. Simulations of silver iodide in solid state have been also performed, that succeed in reproducing the superionic behaviour of -AgI phase. In addition, a preliminary study of the structure of molten CuI has been made that concludes that substantial improvement is obtained provided that polarization induced on iodide ions is considered in the description.

El presente estudio se realizó con el objetivo de investigar la prevalencia de Peritonitis Bacteriana Espontánea (PBE) en los pacientes cirróticos con ascitis que son hospitalizados en el Servicio de Gastroenterología del Hospital Nacional Guillermo Almenara Irigoyen. Entre los meses de Julio y Diciembre del 2002 se hospitalizaron 43 pacientes cirróticos con ascitis, de los cuales se incluyeron 38 en este estudio, a dichos pacientes se les realizó la paracentesis diagnóstica dentro de las 48 horas del ingreso al hospital, teniendo como resultado una prevalencia de PBE de 26.3%. Las bacterias encontradas fueron Escherichia coli, Klebsiella oxytoca y Klebsiella neumoniae. Se sugiere que en el estudio del líquido ascítico de todo paciente cirrótico también se incluya la investigación de gérmenes relacionados con PBE. / The objetive of this study is investigate the prevalence of Spontaneous Bacterial Peritonitis (PBE) in cirrhotic patientes with ascites that are hospitalized in the Gastroenterologist Service of Hospital Nacional Guillermo Almenara Irigoyen. Between the months of July and December of 2003, 43 cirrhotic patients with ascites were hospitalized, 38 patientes were included in this study. A diagnostic paracentesis was performed in the first 48 hours of admision at hospital. The prevalence of PBE was found to be 26.3%. The bacterias found were Escherichia coli, Klebsiella oxytoca and Klebsiella neumoniae. We suggest the investigation of bacterias that cause PBE in the study of cirrhotic’s ascitic fluid .

Orientador: Maria Palmira Daflon Gremião / Coorientador: Rosângela Gonçalves Peccinini / Banca: Sílvia Stanisçuaski Guterres / Banca: Marcos Luciano Bruschi / Banca: Marlus Chorilli / Banca: Beatriz Stringhetti Ferreira Cury / Resumo: A zidovudina (AZT) é o fármaco de primeira escolha no tratamento da AIDS, mas sofre metabolismo pré-sistêmico e possui efeitos adversos dose-dependentes. A via nasal é uma alternativa que pode promover a rápida absorção do fármaco e evitar o metabolismo pré-sistêmico. Porém, ela possui mecanismos de depuração mucociliar que pode eliminar rapidamente a formulação da cavidade nasal. Sistemas de liberação mucoadesivos podem aumentar a fixação da formulação, controlar e aumentar a absorção de fármacos através da mucosa nasal. Sistemas compostos por tensoativos podem formar estruturas líquido-cristalinas in situ e promover a mucoadesão. O objetivo deste trabalho foi desenvolver sistemas precursores de cristais líquidos compostos pelo tensoativo álcool cetílico etoxilado 20 OE e propoxilado 5 OP (PPG-5-CETETH-20) para administração nasal do AZT. O comportamento de fases dos sistemas foi investigado pela construção de diagramas de fases binários e ternários combinando o tensoativo com água e fosfatidilcolina ou ácido oleico. As amostras escolhidas foram caracterizadas por microscopia de luz polarizada (MLP), reologia, análise mecânica e de obtenção da força mucoadesiva utilizando texturômetro. Foram realizados estudos de permeação ex vivo e testes pré-clínicos em ratos. Os resultados mostram que é possível obter um sistema composto por PPG-5-CETETH-20/ ácido oleico/água com escoamento adequado para administração nasal e alta capacidade de solubilização do AZT. A mistura do sistema com muco artificial forma uma matriz líquido-cristalina com características reológicas, perfil de textura e força mucoadesiva adequados para promover a mucoadesão na cavidade nasal. O ensaio de permeação utilizando... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Zidovudine (AZT) is the first choice drug for AIDS treatment, but it undergoes presystemic metabolism and exhibits dose-dependent side effects. The nasal route is an alternative that promotes the rapid absorption of the drug and avoids its presistemic metabolism. However, the mucociliary clearance mechanism can rapidly eliminate the formulation from the nasal cavity. Mucoadhesive drug delivery systems may raise the fixation of the formulation, control and increase AZT absorption through the nasal mucosa. Systems composed of surfactants can form in situ liquid crystalline structures and promote the mucoadhesion. The objective of this work was to develop liquid crystal precursor systems composed of the surfactant polyoxypropylene (5) polyoxyethylene (20) cetyl alcohol (PPG-5-CETETH-20) for the nasal administration of AZT. The phase behavior of the systems was investigated by the construction of binary and ternary phase diagrams combining the surfactant with water, phosphatidylcholine or oleic acid. The chosen samples were characterized by polarized light microscopy (PLM), rheology, and mechanical analysis and by obtation of the mucoadhesive force using a texturometer. It was performed ex vivo drug permeation studies and pre-clinical tests in rats. The results showed that it is possible to obtain a liquid system composed of PPG-5-CETETH-20/ oleic acid/ water with high capacity for AZT solubilization. The mixture of the system with artificial mucus forms a liquid crystalline matrix with suitable rheological characteristics, texture profile and mucoadhesive force for promoting the mucoadhesion in the nasal cavity. The permeation assay using porcine nasal mucosa showed that the formulation does not retain AZT release and increases the flux J (0.871 g/min.cm) and the permeability coefficient Kp... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Os efluentes vinícolas, especialmente as borras geradas nas trasfegas, possuem um grande potencial poluidor. Por outro lado, estes efluentes são ricos em compostos orgânicos, especificamente polifenóis e polissacarídeos. Consequentemente, estes efluentes podem ser considerados matéria-prima para a recuperação destes compostos. Portanto, o presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um processo, baseado em filtração por membranas, para a recuperação de polifenóis e polissacarídeos presentes nos efluentes gerados na segunda trasfega da produção de vinhos tintos. Para tal, foram avaliados e otimizados pré-tratamentos como a sedimentação, variando o pH, e a filtração a vácuo associada a diluições. Posteriormente, foram investigados processos de separação por membranas, nomeadamente microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração variando os principais parâmetros de operação, tais como: pressão transmembrana, vazão de recirculação da alimentação e fator de concentração volumétrico. A otimização destes parâmetros foi fundamental para se atingir uma maior produtividade, tanto em termos de fluxos de permeação quanto em termos da recuperação dos compostos de interesse. O processo resultante desta pesquisa consiste na diluição dos efluentes da segunda trasfega e posterior microfiltração, para remoção de turbidez e sólidos em suspensão, resultando na recuperação dos polifenóis e polissacarídeos no permeado da microfiltração, 21% e 5,4% respectivamente. Posteriormente, foi possível separar os polifenóis dos polissacarídeos através de ultrafiltração, de modo que os polissacarídeos majoritariamente ficam na corrente do retido enquanto os polifenóis preferencialmente permeiam as membranas. Na sequência, os polifenóis que permearam a membrana de ultrafiltração podem ser concentrados com nanofiltração, face à membrana NF270 apresentar rejeição a polifenóis superior a 92%. Assim, a integração de diferentes processos de separação por membranas surge como uma alternativa para a recuperação de polifenóis e polissacarídeos bem como para o fracionamento dessas macromoléculas. / Winery effluents, especially the wine lees generated in the rackings, have a high pollution potential. However, they are rich in organic compounds, in particular polyphenols and polysaccharides. Consequently, these effluents can be considered as raw material for the recovery of these compounds. Therefore, the present study aims to develop a process based on membrane filtration for the recovery of polyphenols and polysaccharides present in the effluents generated in the second racking from red wines production. For this reason, pre-treatments were evaluated and optimized such as the sedimentation, varying the pH, and the vacuum filtration associated with dilutions. Subsequently, membrane separation processes have been investigated, namely microfiltration, ultrafiltration and nanofiltration, changing the main operating parameters, such as transmembrane pressure, feed recirculation flow rate and volumetric concentration factor. The optimization of these parameters was essential for achieving higher productivity both in terms of permeation flux as in terms of the recovery of the compounds of interest. The process resulting from this research consists of diluting the effluent from the second racking with a subsequent microfiltration for removal of turbidity and suspended solids, thus resulting in the recovery of polyphenols and polysaccharides in the microfiltration permeate, 21% and 5.4% respectively. Later, it was possible to separate the polysaccharides of the polyphenols by ultrafiltration, so that the polysaccharides mainly stayed in the retentate stream, while polyphenols preferentially permeated the membranes. Sequentially, the polyphenols that permeated the ultrafiltration membrane may be concentrated by nanofiltration, considering that the NF270 membrane presented polyphenols rejection higher than 92%. Thus, the integration of different membrane separation processes is an alternative for the recovery of polyphenols and polysaccharides, as well as for the fractionation of these macromolecules.

Muitas características de sólidos amorfos, tais como propriedades de transporte, de vibração e reologia são pouco compreendidas. Uma das principais razões é a falta de conhecimento sobre a estrutura microscópica dos vidros. Esta questão não pode ser tratada sem uma melhor compreensão de como estes sólidos são formados: já que sólidos amorfos são sistemas fora do equilíbrio, sua estrutura depende de sua história. Isto motiva um melhor entendimento dos mecanismos microscópicos responsáveis pela transição vitrosa. Trabalhos recentes estabeleceram a presença de modos macios estendidos em certos vidros e relacionaram sua presença a características geométricas do empacotamento das partículas. Nosso objetivo neste trabalho é mostrar que estes modos estão envolvidos na dinâmica dos vidros, e fazer algumas predições sobre a estrutura espacial da relaxação estrutural e sobre a estrutura microscópica destes materiais. Utilizaremos em particular o vidro de esferas duras. Primeiramente estabelecemos uma equivalência entre as esferas duras e sistemas elásticos, o que nos permite mostrar que os modos macios caracterizam J a energia livre do sistema. Num segundo momento, estudamos teórica e numericamente o papel destes modos para a dinâmica, tanto na transição vitrosa quanto durante a fase vitrosa, onde o sistema envelhece. Nossos principais resultados são a derivação de algumas leis de potência sobre dinâmica e a estrutura, as quais são medidas numericamente e válidas durante tada a fase vitrosa. Entre outros resultados, encontramos: (i) o vidro de esferas duras vive muito próximo da estabilidade marginal, o que leva a uma lei de potência entre coordenação e o empacotamento das partículas, (ii) prevemos uma divergência crítica do tamanho das regiões de rearranjo quando o sistema se aproxima do seu empacotamento máximo aleatório, a qual foi recentemente verificada por outro trabalho e (iii) mostramos que a estabilidade marginal leva à anomalia-p, que, em particular, pode ser observada pelo acentuado deslocamento quadrático médio das partículas em torno de um estado metaestável. / Many properties of amorphous solids, such as transport, rheology or vibrational properties, are poorly understood. One of the main reasons for that is our lack of knowledge of the microscopic structure of glasses. This question cannot be approached without a better understanding of how these solids are formed: since amorphous solids are generically out off equilibrium, their structure depends on their past history. This motivates a better understanding of the microscopic mechanisms underlying the glass transition. Recent works have established the presence of extended soft modes in the structure of certain glasses, and have related their presence to the geometrical feature of the particle packing. Our present goal is to show that these modes are involved in the dynamics of glasses, and to make several predictions on the spatial nature of structural relaxation and on the microscopic structure. We shall focus in particular on hard sphere glasses. We shall first establish an equivalence between hard sphere glasses and elastic systems, which enables to show that soft modes characterize the free-energy of hard spheres. Then we study theoretically and numerically the role of these modes for the dynamics, both at the glass transition and deep in the glass phase where aging occurs. Our main results are the derivation of several power laws on the dynamics and the structure, that we confirm numerically and observe to be valid throughout the glass phase, among others: (i) the hard sphere glass lies very close to marginal stability, which leads to an observed power law relation between coordination and the packing fraction; (ii) the prediction of a critical divergence of the size of rearranging regions when the system approaches its maximum packing, which was recently verified ; and that (iii) marginal stability leads to a J3-anomaly, which can be observed, in particular, by the accentuated mean squared displacement of the particles during a metastable state.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-graduação em Neurociências, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279407.pdf: 1202924 bytes, checksum: a3af176b012a1e575f9569b7cd9ae5aa (MD5) / O presente trabalho examinou os efeitos da microinjeção de MK-801 (antagonista de receptor NMDA), nas doses de 1,8 e 6 nmol e de DNQX (antagonista de receptor AMPA-kainato), nas doses de 0,8 e 2,7 nmol em pombos alimentados ad libitum no arcopalio intermédio (AI), região lateral do núcleo intersticial da estria terminal (BSTL) e núcleo taeniae da amígdala (NtA). Os resultados demonstraram que a administração da maior dose de DNQX no AI foi capaz de desencadear efeito hiperfágico na 3ª h, sem alterar duração, freqüência e latência para iniciar o comportamento ingestivo. A ingestão hídrica não foi afetada por ambas as doses de DNQX, da mesma forma os comportamentos não ingestivos mantiveram-se inalterados. A microinjeção da menor dose de MK-801 no AI causou elevação no consumo de alimento na 2ª e 3ª h e elevou a duração e freqüência desse comportamento. Na 1ª, 2ª e 3ª h após a injeção da menor dose de MK-801 houve incremento na ingestão hídrica, sem modificar a duração, freqüência e latência para iniciar o comportamento. Os comportamentos não ingestivos não foram afetados por ambas as doses de MK-801. Na região do BSTL, a administração da menor dose de DNQX causou hipofagia na 2ª h, entretanto, na 1ª e 3ª h de sessão experimental não houve alteração na quantidade de alimento ingerido, da mesma forma a latência para iniciar o comportamento, a duração e a frequência não foram modificadas. A ingestão de água e os comportamentos não ingestivos permaneceram inalterados após o tratamento com ambas as doses de DNQX no BSTL. A injeção da menor dose de MK-801 no BSTL elevou o consumo hídrico ao final da 1ª h de sessão experimental, acompanhado de elevação na duração e frequência, e redução na latência para iniciar o comportamento. Na 2ª e 3ª h não houve alteração no consumo de água. O comportamento de ingestão de alimento não foi afetado por ambas as doses de MK-801 administradas no BSTL. Dos comportamentos não ingestivos analisados, houve diminuição na sonolência e elevação da exploração do ambiente após a injeção da menor dose de MK-801 no BSTL, enquanto, a maior dose desencadeou diminuição na sonolência e atividade locomotora e elevação da exploração do ambiente. No NtA a administração da menor dose de DNQX provocou efeito hipofágico tardiamente, somente na 2ª h de sessão experimental, sem alterar a duração, freqüência e latência para iniciar esse comportamento. A maior dose de DNQX não afetou a quantidade de alimento consumido ao longo das 3 h, mas foi capaz de aumentar o tempo despendido pelo animal no comedouro. Ambas as doses de DNQX não afetaram o consumo de água no NtA. Com a injeção da menor dose de MK-801 houve maior consumo de hídrico ao longo de 2 h, sem modificar duração, freqüência e latência para iniciar o comportamento. Ambas as doses de MK-801 no NtA não causaram modificação nos comportamentos não ingestivos. Estes resultados indicam que em pombos os circuitos glutamatérgicos participam da modulação do comportamento de ingestão de alimento no AI, com participação de receptores do tipo AMPA-kainato e NMDA. Enquanto, na região do BSTL e NtA o consumo de alimento parece ser modulado por receptores AMPA-kainato. Já o consumo de água parece também ser regulado via neurotransmissão glutamatérgica, mediada por receptores NMDA no AI, BSTL e NtA. Vale ressaltar ainda que os receptores tipo AMPA-kainato parecem não exercer influência nesse comportamento.