Os pacientes que usam lítio (Li) para tratamento do transtorno bipolar freqüentemente apresentam poliúria e deficiência de concentração urinária, sintomas do Diabetes Insipidus nefrogênico (DIN). Animais tratados com Li apresentam baixos níveis de produção de adenosina monofosfato cíclico (AMPc) em resposta ao hormônio antidiurético (HAD). O Sildenafil (Sil), um inibidor da fosfodiesterase 5 (PDE5), eleva os níveis intracelulares de guanosina monofosfato cíclico (GMPc), levando a inserção de aquaporina 2 (AQP2) na membrana plasmática das células do ducto coletor. Portanto, inibidores de PDE podem promover a inserção de AQP2 na membrana plasmática mesmo sem a ativação do receptor de HAD, indicando a participação de uma via alternativa mediada pelo GMPc. Nós investigamos o efeito do Sil na expressão renal das proteínas de membrana AQP2, UT-A1, NKCC2, NHE3, P-ENaC em ratos com DIN induzido pelo Li. Ratos Wistar foram divididos nos seguintes grupos: grupo controle, recebendo dieta alimentar normal durante quatro semanas; grupo Li, recebendo dieta alimentar normal com 40 mmol Li por quilo de dieta durante quatro semanas; grupo Li + Sil, recebendo dieta alimentar normal com 40 mmol Li por quilo de dieta durante quatro semanas e 200 mg por quilo de dieta de Sil a partir da segunda semana; grupo Sil, recebendo dieta alimentar normal durante a primeira semana e a partir da segunda semana recebendo dieta normal com 200 mg de Sil por quilo de dieta. Os animais do grupo Li desenvolveram poliúria, diminuição da osmolalidade urinária e diminuição da expressão da AQP2. No grupo Li+Sil, o Sil foi capaz de reverter parcialmente a poliúria, diminuir o clearance de água livre, aumentar a osmolalidade urinária e aumentar a expressão da AQP2. A expressão de UTA1 foi completamente normalizada com o tratamento com Sil. A expressão das proteínas NKCC2 e NHE3 apresentaram-se aumentadas no grupo tratado com Li, e o Sil não foi capaz de reverter tal alteração. Além disso, o tratamento com Sil reverteu completamente o aumento da resistência vascular renal. Assim, concluímos que o tratamento com Sil em ratos com DIN melhora a poliúria, aumenta a smolalidade urinária e diminui o clearance de água livre pelo aumento da expressão de AQP2 e UT-A1. O tratamento com Sil pode ser benéfico para pacientes que sofrem com DIN induzida pelo Li. / Patients taking lithium to treat bipolar disorder often present polyuria and urinary concentrating defect. In addition, lithium-treated animals present lower cyclic adenosine monophosphate production in response to vasopressin. Sildenafil (Sil), a phosphodiesterase 5 (PDE5) inhibitor, elevates intracellular cyclic guanosine monophosphate (cGMP) levels, leading to plasma membrane accumulation of aquaporin 2 (AQP2). Therefore, PDE inhibitors might induce AQP2 membrane insertion even without vasopressin receptor activation by activating a parallel cGMP-mediated signal transduction pathway. We investigated the effect of sildenafil on renal expression of AQP2, UT-A1, sodium/hydrogen exchanger (NHE3), type 1 bumetanide-sensitive Na-K-2Cl cotransporter (NKCC2), and the epithelial sodium channel alpha subunit (P-ENaC). Wistar rats received lithium (40 mmol/kg food) or not for 4 weeks (Li or control), some rats also receiving sildenafil (200 mg/kg food) in weeks 2-4, with or without lithium (Li+Sil or Sil). In Li+Sil rats, urine output was markedly lower, as was water free clearance, whereas urine osmolality was higher. Semiquantitative immunoblotting revealed the following: AQP2 expression was partially normalized; UT-A1 expression was completely normalized; expression of NKCC2 and NHE3 was significantly higher in Li rats (although not significantly different between Li+Sil rats and Li rats); and P-ENaC protein expression was unaltered in all groups. Sildenafil treatment completely reversed the lithium-induced increase in renal vascular resistance. In conclusion, sildenafil treatment of lithium-induced nephrogenic diabetes insipidus (NDI) improves polyuria, increases urinary osmolality, and decreases free water clearance via upregulation of renal AQP2 and UT-A1. Sildenafil treatment could be beneficial in patients with lithium-induced NDI.

Carbenoides são intermediários altamente reativos que desempenham um papel fundamental em estratégias sintéticas modernas. Essas espécies são muito semelhantes aos carbenos no estado singleto, visto que possuem um caráter ambifílico e reagem por um mecanismo concertado, levando a produtos estereoespecíficos. Estudos preliminares demonstraram a versatilidade de um carbenoide misto de magnésio e lítio (ClCH2 MgCl·LiCl) na reação com diversos aldeídos aromáticos, alifáticos e heterocíclicos. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi estudar a quimiosseletividade de tal reagente e investigar a aplicação deste na síntese diasterosseletiva do (2S,3S)-N-Boc-3amino-1,2-epóxi-4-fenilbutano e seu diastereoisômero de configuração (2R,3S). Para a primeira parte do trabalho, selecionamos alguns aldeídos contendo grupos funcionais, tais como, ésteres, nitrilas, cetonas, amida, entre outros. De maneira geral, o carbenoide de magnésio mostrou-se muito eficiente e quimiosseletivo, levando a 14 cloridrinas funcionalizadas em bons rendimentos isolados, contudo, quando grupos doadores de elétrons estavam presentes na posição 4 do anel, o aldeído apresentou uma diminuição de reatividade e impossibilitou a obtenção do produto desejado. Por fim, estudos preliminares visando à preparação dos epóxidos de configuração (2S,3S) e (2R,3S) foram também realizados e os resultados são discutidos de forma detalhada no texto. / Carbenoids are a class of highly reactive intermediate compounds that play a key role in modern synthetic strategies. These species show a state very similar to that of singlet state carbenes since they have an ambiphilic character and react by a concerted mechanism, something that allows them to afford stereospecific products. Previous studies demonstrated the versatility of a mixed magnesium and lithium carbenoid (ClCH 2 MgCl·LiCl) in the reaction with a number of aromatic, aliphatic and heterocyclic aldehydes. In this way, the objective of this work was to study the chemoselectivity of such reagent and investigate its application in the diastereoselective synthesis of (2S,3S)-N-Boc-3-amino-1,2-epoxy-4-phenylbutane and its diastereoisomer of configuration (2R,3S). For the first part of the work we selected some aldehyde containing functional groups such as esters, nitriles, ketones and amide, among others. In summary, the magnesium carbenoid proved to be very efficient and chemoselective, leading to 14 functionalized chlorohydrins in good isolated yields. Nevertheless, when electron donating groups were present at the position 4 of the substrates ring, the resulting aldehyde showed a decrease in reactivity, which precluded us to obtain the desired product. Finally, preliminary studies aiming the preparation of the epoxides of configuration (2S,3S) and (2R,3S) were also investigated and the results are discussed in detail in the text.

Objective: The primary objective of this study was to evaluate the roughness of CAD/CAM blocks of lithium disilicate glass-ceramic (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent®, Schaan, Liechtenstein), before and after surface treatment with hydrofluoridric acid 10% and after silane coating by Atomic Force Microscopy and Optical Microscopy. The average size of silane as well as its fit to the valleys after acid etching was also studied. Methods: Ten specimens of CAD/CAM blocks of lithium disilicate glass-ceramic were analyzed by Atomic Force Microscopy. Before surface treatment with hydrofluoridric acid 10%, the specimens were also analyzed by Atomic Force Microscopy. All specimens were also analyzed by Optical Microscopy after the application of a layer of silane. Free software Gwyddion version 2.51 was used on data processing. The 3D surface measurements were: root mean square roughness, average roughness, maximum peak height, maximum pit depth, maximum height, Skewness and Kurtosis of surface and profile roughnesses. Images provided by Optical Microscopy were used to calculate the size of the silane particle, also using the free software Gwyddion version 2.5.1. Non-parametric tests were done by the free software R version 3.5.1. Results: Surface roughness and profile roughness were numerically different, but both increased after acid etching. All the skewness measurements concentrated around zero, indicating a more symmetrical behavior after acid conditioning. Silane cross-sectional area measured from 0,0374m² to 0,424351m² and its radius ranged from 0,115m to 0,3675m and could fit in on about 77,5% of the conditioned surface valleys. Significance: Roughness surface and silane layer are important factors to the bond strength between ceramic and resin cements, ensuring the success of restorative treatment. / Objetivo: O principal objetivo deste estudo in vitro foi analisar a rugosidade de superfície de blocos de CAD/CAM de cerâmica de dissilicato de lítio, antes e depois do condicionamento com ácido fluorídrico a 10% durante 20 segundos e após a aplicação de uma camada de silano, usando a Microscopia de Força Atômica e Microscopia Óptica. A média do tamanho do silano e como eles se ajustam nos vales da superfície condicionada também foram estudados. Metodologia: 10 amostras confeccionadas por blocos para CAD/CAM de cerâmica de dissilicato de lítio foram analisadas por um microscópio de força atômica. Depois do tratamento de superfície com ácido fluorídrico a 10% durante 20 segundos, os espécimes foram novamente analisados por Microscopia de Força Atômica. Todas as amostras foram analisadas em microscópio óptico depois da aplicação de uma camada de silano. O software Gwyddion (versão 2.5.1) foi usado para o processamento de dados. As medidas obtidas para as imagens 3D das superfícies foram: raiz quadrada média da rugosidade, rugosidade média, altura do pico mais alto, profundidade do vale mais baixo, máxima altura, assimetria e curtose, tanto para a análise de superfície quanto para a análise do perfil. As imagens obtidas pela Microscopia Óptica foram usadas para calcular o tamanho da partícula de silano, também usando o software Gwyddion (versão 2.5.1.). Testes não-paramétricos foram calculados pelo software R (versão 3.5.1). Resultados: As rugosidades da superfície e do perfil foram numericamente diferentes, mas ambas aumentaram após o condicionamento ácido. A assimetria concentrou-se próxima a zero, indicando um comportamento mais simétrico após o condicionamento. A área da secção transversal do silano mede entre 0,0374m² a 0,424351m² e o seu raio mediu entre 0,115m a 0,3675m. Esse tamanho de partícula pode ser acomodado em 77,5% dos vales presentes nas superfícies condicionadas. Significância: A rugosidade e a camada de silano são fatores importantes para o aumento da união entre a cerâmica e o cimento resinoso, assegurando o sucesso do tratamento restaurador.

Carbamazepina (Carba) é um anticonvulsivante, uma droga psicotrópica muito utilizada no tratamento de pacientes com distúrbios intelectuais. Esta droga foi utilizada para diminuir o volume urinário no Diabetes Insípido (DI), pois possui um efeito antidiurético, mas a incidência de hiponatremia é uma ocorrência comum. O lítio é uma das drogas mais importantes para o tratamento do distúrbio bipolar. No entanto, ele tem uma grande capacidade de induzir DI dificultando o seu uso em pacientes debilitados psicologicamente. Atualmente, a associação destas drogas é frequentemente utilizada para o tratamento de pacientes com distúrbios psiquiátricos e neurológicos. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da Carba no ducto coletor medular interno (DCMI) de ratos normais e elucidar a sua ação no DI induzido pelo lítio: 1) Estudos in vitro- A) Estudos com microperfusão de segmentos isolados do néfron onde a permeabilidade à água (Pf, m/sec) foi determinada em DCMI perfundidos de ratos normais (n=20) na presença de Carba à 10-5 M, e na ausência de HAD. B) estudos com a técnica de Imunoblotting para avaliar a expressão da proteína Aquaporina 2 (AQP2) em suspensão de túbulos de DCMI de ratos normais incubados com 10-5 M de Carba por 30 minutos. 2) Estudos in vivo A) quatro grupos foram formados: a) Controle (n=5); b) Li (40 mmol/Kg/dieta por 3 semanas; n=4); c) Li+Carba (40 mmol Li/Kg/dieta + 400 mg carba/Kg/dia por 3 semanas; n=5); d) Carba (400 mg /Kg/dia por 3 semanas; n=5); - B) estudo da expressão da AQP2 no DCMI destes quatro grupos pela técnica de Western Blot. Resultados: 1) Estudos in vitro A) nos estudos de microperfusão a carba adicionada ao banho aumentou a Pf dos DCMI, na ausência de HAD (n=6) Controle12,3+ 3,6, Carba-62,6+14,8 (p<0,01), Recuperação (Rec)-17,4+5,5 (p<0,01). Com o intuito de estudar o mecanismo pelo qual a Carba ativa a cascata do HAD, foi utilizado o inibidor do receptor V2 do HAD (AV2; n=10): Controle-23,5+5,2, Carba-37,4±4,4 (p<0,01), Carba+AV2-19,6±5,0 (p<0,05), Rec-21,4+5,5; e Controle-18,6+7,0, AV2-27,3+7,2, AV2+Carba-25,3+5,7, Rec-32,6+6,4. O inibidor da PKA (H8; n=4) também foi utilizado: Controle-15,0+9,0, Carba-106,1+12,3 (p<0,01), Carba+H8-60,3+16,4 (p<0,01), Rec- 44,5+13,2. B) a análise densitométrica mostrou um aumento de 38,8% na expressão da AQP2 (Controle-100,0+8,3 vs. Carba-138,8+12,12, p<0,05); 1) Estudos in vivo Volume urinário (UV, mL/24h) Controle-10,7+3,0, Li-62,6+6,0 (p<0,001), Li+Carba-28,5+4,9 (p<0,001), Carba-23,3+3,0 (<0,001). Osmolalidade urinária (mOsm/Kg/H2O) Controle-819,6+175,7, Li-149,4+18,0 (p<0,01), Li+Carba-251,5+39,7 (p<0,05), Carba-396,2+75,5 (p<0,01). FENa+ (%) - Controle-0,15+0,01, Li-0,10+0,02, Li+Carba-0,12+0,02, Carba-0,11+0,02. Expressão da AQP2 (%) Controle-100,0+6,7, Li-55,8+5,4 (p<0,01), Li+Carba-75,8+9,6 (p<0,01), Carba- 99,7+4,7 (p<0,05). Não houve diferenças significantes no Na+, K+ e Osmolalidade plasmáticas. Em resumo, nossos dados revelaram que a Carba diminui o UV, aumenta a osmolalidade urinária e a expressão da AQP2 no DI induzido pelo lítio, e aumenta a permeabilidade à água, provavelmente agindo diretamente no receptor da vasopressina (V2). Estes resultados enfatizam que a hiponatremia encontrada nos pacientes que fazem uso da Carba pode ser explicada, pelo menos em parte, pelo aumento da permeabilidade osmótica no DCMI e que a poliúria do DI ocasionado pelo uso do lítio pode ser diminuída com a associação da Carba. / Carbamazepine (Carba) is an anticonvulsant and a psychotropic medication commonly used in the treatment of patients with intellectual disability (ID). This drug has been used to try to decrease the urinary volume in Diabetes Insipidus (DI) because Carba presents an antidiuretic effect, but the incidence of the hyponatremia in neurological patients is a common ocurrence. Lithium (Li) is one of the most important drugs used to treat bipolar mood disorders. However, Li has the undesirable capacity to induce DI complicating its usage in patients psychologically weakened. Nowadays, the association of these drugs is used in the treatment of patients with psychiatric and neurological problems. Our objective was to investigate the effect of Carba in the Inner Medullary Collecting Duct (IMCD) and elucidate its effect in the lithium-induced DI: 1) In vitro study: A) Microperfusion studies the water permeability (Pf, m/sec) was determined in normal rats IMCD isolated and perfused by the standard methods. Carba 10-5M was added to the bath fluid. B) Immunoblotting studies for AQP2 protein expression in IMCD tubule suspension from normal rats incubated with Carba 10-5M for 30 minutes. 2) In vivo study A) four groups of normal rats were done - a) Control (C, n=5); b) Li (40 mmol/kg/food/3 weeks n=4) c) Li+Carba (40 mmol Li/kg/food/3 weeks and 400 mg Carba/kg/bw/2 last weeks, n=5); and Carba (400 mg Carba/kg/bw/3weeks, n=5); - B) AQP2 expression in IMCD from the four groups, by Western Blot. Results: 1) In vitro study A) in microperfusion, Carba added to the bath in Vasopressin (Vp) absence (n=6) increased Pf Control-12.3+3.6, Carba-62.6+14.8 (p<0.01), Recuperation (Rec)-17.4+5.5 (p<0.01). In order to study the mechanism by which Carba activates the Vp cascade, the antagonist of the Vp receptor 2 (AV2; n=10) was used: Control-23.5+5.2, Carba-37.4±4.4 (p<0.01), Carba+AV2-19.6±5.0 (p<0.05), Rec-21.4+5.5; and Control-18.6+7.0, AV2- 27.3+7.2, AV2+Carba-25.3+5.7, Rec-32.6+6.4. The PKA inhibitor (H8; n=4) was also used: Control-15.0+9.0, Carba-106.1+12.3 (p<0,01), Carba+H8-60.3+16.4 (p<0.01), Rec-44.5+13.2. B) the densitometric analysis showed an increased of 38.8% in AQP2 expression (Control- 100.0+8.3 vs. Carba-138.8+12.12, p<0.05); B) In vivo study Urinary volume (UV, mL/24h) Control-10.7+3.0, Li-62.6+6.0 (p<0.001), Li+Carba-28.5+4.9 (p<0.001), Carba-23.3+3.0 (p<0.001). Urinary Osmolality (mOsm/Kg/H2O) Control-819.6+175.7, Li-149.4+18.0 (p<0.01), Li+Carba-251.5+39.7 (p<0.05), Carba-396.2+75.5 (p<0.01). FENa+ (%) - Control- 0.15+0.01, Li-0.10+0.03, Li+Carba-0.12+0.02, Carba-0.11+0.02. AQP2 expression (%) Control-100.0+6.7, Li-55.8+5,4 (p<0.01), Li+Carba-75.8+9.6 (p<0.01), Carba-99.7+4.7 (p<0.05). There were no significant differences in Na+, K+ and plasma osmolality. In summary, our data showed that Carba decreased the UV, increased the UOsm and the AQP2 expression in Li-induced DI, increased the water permeability, probably acting directly in the Vp V2 receptor-Protein G complex, since its action was blocked by the specific Vp V2 receptor antagonist. These results emphazise that the hyponatremia found in patients using Carba could be explained, at least in part, by increased osmotic permeability of IMCD. In addition, poliuria observed in lithium-induced DI can be decreased with Carba-treatment.

Neste trabalho, foi desenvolvido um material híbrido inédito carvão ativado/nanotubos de carbono/nanopartículas de prata para as aplicações em bateria de íons de lítio e capacitor eletroquímico de dupla camada. O compósito foi preparado por crescimento dos nanotubos de carbono diretamente sobre o carvão ativado via deposição química de vapor e depois nanopartículas de prata foram incorporadas no carvão ativado/nanotubos de carbono. A morfologia do compósito foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Investigação das propriedades de intercalação de lítio no carvão ativado (CA), carvão ativado/nanotubos de carbono (CA/NTC), carvão ativado/prata (CA/Ag) e carvão ativado/nanotubos de carbono/prata (CA/NTC/Ag) foi conduzida por voltametria cíclica e ciclos de carga/descarga, utilizando dois diferentes eletrólitos. Verificou-se que o ânodo de CA/NTC/Ag apresenta mais elevado valor de capacidade específica reversível que a grafita em eletrólito comercial, provavelmente devido à rede tridimensional com elevada condutividade eletrônica formada por nanotubos de carbono e nanopartículas de prata nos poros e nas rugosidades do substrato. Além disso, os nanotubos de carbono podem exibir elevada capacidade de armazenamento de lítio. Outra vantagem do CA/NTC/Ag é que a rede de nanotubos de carbono acomoda a expansão de volume das partículas de prata durante a ciclagem do eletrodo, mantendo-as bem adsorvidas na superfície do CA/NTC. Os resultados confirmaram a existência do sinergismo entre os componentes do CA/NTC/Ag, que promove características eletroquímicas superiores àquelas dos constituintes isolados. / In this work, an unpublished hybrid material activated carbon/carbon nanotubes/silver nanoparticles was developed for lithium ion battery and electrochemical double layer capacitor applications. The composite was prepared by growing carbon nanotubes directly on the activated carbon via chemical vapor deposition and after silver nanoparticles were incorporated on the activated carbon/carbon nanotubes. The composites morphology was analyzed by scanning electron microscopy. Investigation of lithium intercalation properties in activated carbon (AC), activated carbon/carbon nanotubes (AC/CNT), activated carbon/silver (AC/Ag) and activated carbon/carbon nanotubes/silver (AC/CNT/Ag) was carried out by cyclic voltammetry and charge/discharge cycles by making use of two different electrolytes. It was found that the AC/CNT/Ag anode presents higher reversible specific capacity value in comparison with graphite in commercial electrolyte, probably due to the three dimensional network with high electronic conductivity formed by carbon nanotubes and silver nanoparticles in the substrates pores and roughness. Furthermore, carbon nanotubes can exhibit high lithium storage capacity. Another advantage of the AC/CNT/Ag is that the network of carbon nanotubes accommodates volume expansion of the silver particles during electrode cycling, keeping them well adsorbed on the surface of the AC/CNT. The results confirmed the existence of synergism between the components of the AC/CNT/Ag, which promotes electrochemical characteristics that are higher than those of the individual constituents.

Este trabalho apresenta a preparação de filmes nanoestruturados de óxido de manganês e de vanádio por diferentes técnicas e a sua caracterização eletroquímica utilizando diferentes líquidos iônicos como eletrólito. Os filmes de óxido de manganês foram preparados por automontagem camada-por-camada e por eletrodeposição assistida por molde de nanoesferas de poliestireno. Os filmes de óxido de vanádio foram preparados também por automontagem camada-por-camada e por deposição eletroforética. Diversos aspectos relacionados ao uso dos líquidos iônicos como eletrólitos foram discutidos: os resultados obtidos para os filmes de óxido de manganês por automontagem camada-por-camada mostraram que os íons do líquido iônico participam do processo de compensação de carga superficialmente e que o cátion do líquido iônico, apesar de mais volumoso, apresenta coeficiente de difusão maior que o Li+, formando uma barreira à intercalação dos mesmos na estrutura do material. A partir dos resultados obtidos para os filmes de óxido de manganês por eletrodeposição assistida por nanoesferas de poliestireno, foi possível verificar que o desempenho do sistema depende da natureza do líquido iônico utilizado, sendo possível obter desempenho superior aos solventes orgânicos convencionais com um dos líquidos iônicos utilizados do ponto de vista da ciclabilidade. Desempenho superior aos eletrólitos convencionais também foi observado para os filmes de óxido de vanádio obtidos por automontagem camada-por-camada. Por fim, a caracterização eletroquímica em líquidos iônicos dos filmes de óxido de vanádio obtidos por deposição eletroforética mostrou que não apenas o uso de nanopartículas, mas também o modo de deposição das mesmas influencia no desempenho eletroquímico do sistema. De maneira geral, os resultados obtidos mostraram que o uso de filmes nanoestruturados e de líquidos iônicos como eletrólitos constituem alternativas promissoras para a obtenção de dispositivos de armazenamento e conversão de energia de alto desempenho e segurança. / This work presents the preparation of manganese and vanadium oxides nanostructured films by different techniques and their electrochemical characterization in different ionic liquids based electrolytes. Manganese oxide films have been prepared by self-assembly layer-by-layer and by electrodeposition assisted by polystyrene nanospheres template. Vanadium oxide films have been also prepared by self-assembly layer-by-layer deposition and by electrophoretic deposition. Several aspects related with the use of ionic liquids as electrolytes have been discussed: the obtained results from layer-by-layer deposition of manganese oxide have shown that ionic liquid ions also participate in the charge compensation process, but only superficially; in spite of ionic liquid cation been larger than Li+, it moves faster, achieving the electrode surface before, being a barrier for Li+ intercalation. From the results obtained for the manganese oxide prepared by template assisted electrodeposition, it was possible to notice that electrochemical performance is dependent on the ionic liquid structure, being possible to achieve higher performance than with conventional organic solvent electrolyte with one of the studied ionic liquid. Superior performance in comparison with conventional electrolyte has also been achieved for vanadium oxide films prepared by layer-by-layer deposition from the point of view of cyclability. Finally, the electrochemical characterization of vanadium oxide films prepared by electrophoretic deposition in ionic liquids has shown that not only the use of nanoparticles but also the deposition method employed influences the electrochemical performance. To conclude, the obtained results have shown that the use of nanostructured films and ionic liquids as electrolytes are promising alternatives for the obtention of high performance energy storage and conversion devices.

Estudos recentes têm demonstrado que o carbonato de lítio exerce ação neuroprotetora e apresenta efeitos regenerativos tanto in vitro como in vivo. O objetivo deste estudo foi comparar, através de exame de Ressonância Magnética Cerebral utilizando a técnica de Morfometria Baseada no Voxel, diferenças volumétricas em regiões de substância cinzenta relacionadas à memória (hipocampo/parahipocampo, amigdala, cíngulo posterior e pré-cúneo) entre 27 pacientes idosos com Transtorno Afetivo Bipolar (TAB) sem uso atual de lítio, 30 bipolares idosos em uso de lítio e 22 idosos controles. Também foram pesquisadas possíveis diferenças volumétricas entre o grupo de todos os pacientes bipolares e o grupo controle. Não houve diferenças significativas em relação à idade e sexo entre os três grupos, assim como das características clínicas e do curso do TAB entre os bipolares usuários e não usuários de lítio. O volume do giro parahipocampal esquerdo encontrava-se menor no grupo sem lítio quando comparado com os outros grupos (p = 0,01 corrigido para comparações múltiplas). Nos usuários de lítio, quanto maior a dosagem de lítio utilizada pelos pacientes e quanto maior a litemia, maior o volume desta região. O volume do tálamo e caudado bilateralmente estava menor nos idosos bipolares sem lítio quando comparado com os bipolares em uso de lítio (p = 0,034 corrigido para comparações múltiplas) e o volume do cíngulo posterior esquerdo estava maior no grupo de bipolares sem lítio em comparação aos bipolares com lítio (p = 0,005 corrigido para comparações múltiplas). Comparações volumétricas entre idosos bipolares e idosos controles evidenciaram menor volume do giro temporal superior e médio direito nos pacientes com TAB em comparação aos idosos controles (p = 0,035 corrigido para comparações múltiplas). O uso do lítio em pacientes bipolares idosos da nossa amostra trouxe alterações volumétricas em áreas relacionadas à memória, possivelmente devido a seu efeito neuroprotetor. / Recent studies have demonstrated that lithium exerts relevant neuronal protective and regenerative effects both in vitro and in vivo. The aim of the study is to compare volumetric differences of gray matter regions associated with memory (hippocampus/parahipocampal gyrus, amygdala, posterior cingulate and precuneus) between 30 elderly bipolar patients using lithium, 27 elderly bipolar patients not using lithium and 22 healthy elderly controls. Volumetric differences were also investigated between elderly bipolar patients and healthy elderly controls. Volumetric differences were investigated with voxel-based morphometry based upon the Statistical Parametric Mapping technique. There were no statistical differences on socio-demographic characteristics between the groups, nor clinical characteristics and course of bipolar disorder between the group of patients using lithium and the group not using lithium. The volume of left parahippocampal gyrus (p = 0,01 corrected for multiple comparisons) and thalamus and caudate bilaterally (p = 0,034 corrected) were increased in the lithium group relative to the non lithium group. There was a positive association between left parahippocampal gyrus and dose of lithium and serum lithium level of those bipolar patients who were taking this medication. Posterior cingulate area was increased in bipolar patients not taking lithium when compared to those using this medication (p=0,005 corrected). Volumetric comparisons between bipolar patients and elderly controls showed increased volume in right superior and medium temporal gyrus in the bipolar group (p = 0,035 corrected). The use of lithium influences the volume of areas associated with memory in the present sample of elderly bipolar patients, possibly due to its neuroprotective effects.

O aumento no consumo energético e a crescente preocupação ambiental frente à emissão de gases poluentes criam um apelo mundial favorável para pesquisas de novas tecnologias não poluentes de fontes de energia. Baterias recarregáveis de lítio-ar em solventes não aquosos possuem uma alta densidade de energia teórica (5200 Wh kg-1), o que as tornam promissoras para aplicação em dispositivos estacionários e em veículos elétricos. Entretanto, muitos problemas relacionados ao cátodo necessitam ser contornados para permitir a aplicação desta tecnologia, por exemplo, a baixa reversibilidade das reações, baixa potência e instabilidades dos materiais empregados nos eletrodos e dos solventes eletrolíticos. Assim, neste trabalho um modelo cinético foi empregado para os dados experimentais de espectroscopia de impedância eletroquímica, para a obtenção das constantes cinéticas das etapas elementares do mecanismo da reação de redução de oxigênio (RRO), o que permitiu investigar a influência de parâmetros como o tipo e tamanho de partícula do eletrocatalisador, o papel do solvente utilizado na RRO e compreender melhor as reações ocorridas no cátodo dessa bateria. A investigação inicial se deu com a utilização de sistemas menos complexos como uma folha de platina ou eletrodo de carbono vítreo como eletrodos de trabalho em 1,2-dimetoxietano (DME)/perclorato de lítio (LiClO4). A seguir, sistemas complexos com a presença de nanopartículas de carbono favoreceu o processo de adsorção das moléculas de oxigênio e aumentou ligeiramente (uma ordem de magnitude) a etapa de formação de superóxido de lítio (etapa determinante de reação) quando comparada com os eletrodos de platina e carbono vítreo, atribuída à presença dos grupos laterais mediando à transferência eletrônica para as moléculas de oxigênio. No entanto, foi observada uma rápida passivação da superfície eletrocatalítica através da formação de filmes finos de Li2O2 e Li2CO3 aumentando o sobrepotencial da bateria durante a carga (diferença de potencial entre a carga e descarga > 1 V). Adicionalmente, a incorporação das nanopartículas de platina (Ptnp), ao invés da folha de platina, resultou no aumento da constante cinética da etapa determinante da reação em duas ordens de magnitude, o qual pode ser atribuído a uma mudança das propriedades eletrônicas na banda d metálica em função do tamanho nanométrico das partículas, e estas modificações contribuíram para uma melhor eficiência energética quando comparado ao sistema sem a presença de eletrocatalisador. Entretanto, as Ptnp se mostraram não específicas para a RRO, catalisando as reações de degradação do solvente eletrolítico e diminuindo rapidamente a eficiência energética do dispositivo prático, devido ao acúmulo de material no eletrodo. O emprego de líquido iônico como solvente eletrolítico, ao invés de DME, promoveu uma maior estabilização do intermediário superóxido formado na primeira etapa de transferência eletrônica, devido à interação com os cátions do líquido iônico em solução, o qual resultou em um valor de constante cinética da formação do superóxido de três ordens de magnitude maior que o obtido com o mesmo eletrodo de carbono vítreo em DME, além de diminuir as reações de degradação do solvente. Estes fatores podem contribuir para uma maior potência e ciclabilidade da bateria de lítio-ar operando com líquidos iônicos. / The increasing in energetic consumption and environmental concerning toward rising in the emission of pollutant gases create a favorable scenario to develop non-pollutant technologies and more efficient energy storages. Rechargeable non-aqueous lithium-air batteries possess high theoretical energy density (5200 Wh kg-1), characterizing as a promising system to stationary and electric vehicles applications. However, many issues on the cathode electrode should be addressed to enable this technology, for example, low reversibility of the reactions, low rate-capability and instabilities issues from cathode materials and electrolytic solvents. Here, a kinetic model was employed for modulate the experimental impedance data in order to obtain the rate constants of elementary steps from oxygen reduction reaction (ORR), which allows the investigation of the role of some parameters such as, type and grain size of electrocatalysts, and the solvent influence. The initial investigation were with less complexes systems of platinum bulk or glassy carbon as the working electrode in 1,2-dimethoxyethane (DME)/lithium perchlorate (LiClO4). Based on that, the role of carbon nanoparticles in the ORR was an increasing the oxygen adsorption process, and by slightly increasing (one order of magnitude) the superoxide formation (rate determining step) as when compared with platinum and glassy carbon electrodes due to the presence of side groups acting as mediators to the electron transfer. Nonetheless, a fast surface passivation was observed in function of Li2O2 and Li2CO3 thin films formations, and these films increase the battery overpotential during the charge process (potential difference between charge/discharge >1V). In addition, dispersed platinum nanoparticles (Ptnp) resulted in an increase of two orders of magnitude on the rate constant of the rate determining step when compared to platinum bulk. This can be explained due to changes in electronic properties of metallic d-bands in function of nanometric size. These changes contributed to enhance the energetic efficiency of the practical device when compared to the non-catalyzed system. However, the Ptnp were non-specific toward the ORR catalyzing the electrolyte degradation reactions, and decreasing the energy efficiency faster than the non-catalyzed system. The ionic liquid rather than DME promoted better stabilization process for intermediary superoxide due to interaction between cations present in solution, resulting in an outstanding enhancement of the rate constant for rate determining step (three orders of magnitude) when compared to the same working electrode in DME. In addition, decrease the electrolyte degradation reaction. These factors can improve a higher rate-capability and cycle life of the practical lithium-air batteries.

O presente trabalho está relacionado com o desenvolvimento e análise do desempenho eletroquímico de eletrodos compósitos do tipo nonwoven também chamados de free-standing binder/metal-free electrodes, em eletrólito líquido orgânico que contem íons de lítio. Os eletrodos de excelente resistência mecânica, livre de metais e binder, e que podem conter vários miligramas dematerial eletroativo por cm3, são constituídos por substratos de fibras de carbono derivado de poliacrilonitrila, e a carga eletroativa composta por nanotubos de carbono de parede múltipla (NTC) e nanotubos de MnO2 (NT). Foram utilizados dois tipos de substrato (denominados aqui de feltro e tecido de carbono) de diferentes condutividades eletrônicas e geometrias tridimensionais. O recobrimento das fibras de carbono dos nonwovens com NTC foi realizado por decomposição química de vapor (CVD) mantendo-se constante as variáveis operacionais, o que resultou em NTC do mesmo tipo para todas as amostras e um bom controle da massa depositada. O MnO2 foi incorporado por eletrodeposição em eletrólito aquoso, esse método garantiu um bom controle de massa eletrodepositada de NT. Os eletrodos obtidos foram caracterizados estruturalmente empregando-se microscopia de varredura (MEV), difração de raios-X e microscopia Raman. Para análise de desempenho eletroquímico e mecanismo de armazenagem/conversão de energia nos eletrodos empregadas as técnicas de voltametria e cronopotenciometria cíclicas. Os resultados mostram que os eletrodos compósitos são híbridos, podem atuar como capacitores e eletrodos de baterias de íons lítio. As metodologias aplicadas se mostram extremamente reprodutíveis reprodutivas e controláveis. Depedendo das composições e combinações foi possível obter capacidades específicas associadas com armazenagem/estocagem de lítio em altas densidades de corrente (A/g) na janela de potencial de 0,005 - 3,5V vs Li/Li+ (por exemplo, 800 mAh/g em 1 A/g, taxa C-rate = 1,25C, 400 mAh/g em 2,66A/g, taxa C-rate = 5C). A eficiência faradaica para o primeiro ciclo carga/descarga variou entre 83% e 54%, dependendo da quantidade de MnO2 e da corrente aplicada. Foi observado que é possível melhorar ainda mais os resultados com adição de outros constituintes, como por exemplo, a adição de partículas de prata (<1 % em peso). Neste caso os eletrodos forneceram eficiência faradaica de 83%, 1.100 mAh/g em 1,7A/g, em taxa C-rate = 1,66C e 550 mAh/g em 2,8A/g em taxa C-rate = 5C). Em termos de capacitância os compósitos também se mostram muito positivos. Valores de capacitância da ordem de 180F/g foram facilmente obtidos em tempos de descarga de 58s e num intervalo de potencial em relação ao Li/Li+ (~3,05 V vs H2/H+) de 1,4 a 3,8V vs Li/Li+, o que permite gerar densidade de energia e potência da ordem de 63 Wh/kg e 3,6 kW/kg respectivamente. Os eletrodos estudados podem atuar como eletrodo em baterias de íons lítio e em dispositivos de capacitores, o que significa que pode ser útil para o desenvolvimento de sistemas híbridos de armazenamento/conversão de energia, particularmente, de sistemas híbridos bipolar bateria-supercapacitor. / The present work is correlated with the development and electrochemical analisys of a nonwoven kind of electrode, also called as free-standing binder/metal-free electrodes, into lithium-ion liquid organic electrolyte, whereas the constituents are the substrate made of carbon fiber derived from carbonization of polyacrylonitrile, and the electroactive material which are defective multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and MnO2 nanotubes. Two types of nonwoven substrates (here denominated felt and cloth) with different electronic conductivity and three-dimensional geometry were employed. MWCNT coating of the nonwoven carbon fibers was achieved with chemical vapor decomposition (CVD) of methanol at same growth conditions, which resulted in electrodes with same type of MWCNT and a good control of the deposited mass. MnO2 was incorporaded by electrodeposition in aqueous electrolyte and this methodology was found appropriate to provide electrodes with same MnO2 NT loading, although the structural phase of MnO2 was affect by nonwoven substrate type. The robusts electrodes able to support several miligrams of electroactive material per cm3 obtained were structurally characterized using scanning electron microscopy (SEM, TEM), X-ray diffraction and Raman microscopy. It was employed cyclic voltammetry at different scan rate and chronopotentiometry (discharge/charge curves at galvanostatic conditions) aiming the understanding of the electrochemical performance and mechanism of energy storage/conversion of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrodes. The results show that the composite electrode is hybrid, can act like capacitor or lithium ion battery electrode. It can provide very high specific capacity associated with storage/extraction of Li same in elevated gravimetric current density of A/g in the potential window of 0.005-3.5V vs Li/Li+ (e.g 800 mAh/g at 1 A/g, rate = 1,25C, 400 mAh/g at 2,66A/g, rate = 5C). The Faradic efficiency measure during the first charge/discharge cycle was between 83% to 54% depending on amount of MnO2 constituent and applied current. It was also observed a gain in the electrochemical performance of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrode with Ag nanoparticles addition (about 1% wt). With presence of Ag constituent into the composites nonwovens it was found for instance 83% of Faradic efficiency at 1st discharge/charge cycle, 1,100 mAh/g at 1,7A/g rate = 1,66C and 550 mAh/g at 2,8A/g rate = 5C. In terms of capacitance the nonwoven were able to provide values like 180 F/g during 58s in high voltage window (1.4-3.8V vs LI/Li+) which correspond to energy and power density of 63 Wh/kg e 3.6 kW/kg, respectively. The electrodes developed in the present study could therefore act both as an electrode for Li intercalation and for capacitors devices, which means that it can be useful for the development of hybrid energy storage/conversion systems, particularly, bipolar battery-supercapacitor hybrid single.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariza Veiga Senk.pdf: 2040770 bytes, checksum: 1ff48305b56e9836d0e4d55aeae4277f (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Glass-ceramic are obtained from the controlled crystallization of glasses and may exhibit different characteristics of the precursor glass. In this work we investigate the variation of the flexural strength and fracture toughness those were obtained by lithium disilicate glass-ceramic materials as a function of the size of the precipitate and the crystalline volumetric fractions, obtained by mechanical tests balls on three balls and flexion of four points, respectively. The temperatures used in the heat treatments were 460 ° C for nucleation and 538 ° C for crystalline growth. The mechanical properties of the glass ceramics varied in relation to the crystalline fraction. The flexural strength of the glassy sample was 117 11 MPa and for the samples with crystalline fraction of 98 % and precipitate with a diameter of 7 m was 297 22 MPa. The fracture toughness in lithium disilicate increases with the crystallized volumetric fraction, and the larger the grain size, the greater the value of KIC. The fracture toughness for the glass sample showed a value of 0,80 0,09 MPa:m0;5 and for the crystal of 34 and fraction of 80 %, KIC= 3,05 0,2 MPa:m0;5, an increase of 280 % on the glass. / Vitrocerâmicas são obtidas a partir da cristalização controlada de vidros e podem apresentar características diferentes do vidro precursor. Neste trabalho são investigadas a variação da resistência à flexão e tenacidade à fratura em materiais vitrocerâmicos de dissilicato de lítio (LS2) em função do tamanho do precipitado e das frações volumétricas cristalinas, obtidos por ensaios mecânicos esferas sobre três esferas e flexão de quatro pontos, respectivamente. As temperaturas utilizadas nos tratamentos térmicos foram de 460 °C para nucleação e 538 °C para crescimento cristalino. As propriedades mecânicas das vitrocerâmicas apresentaram variação em relação à fração cristalina. A resistência à flexão do LS2 aumenta com o acréscimo da fração cristalina, sendo que quanto menor o tamanho do grão, maior é o valor da resistência à flexão, com valores para a amostra vítrea de 117 11 MPa, e para as amostras com fração cristalina de 98 % e cristal com diâmetro de 7 m, foi de 297 22 MPa. A tenacidade à fratura no dissilicato de lítio aumenta com a fração volumétrica cristalizada, sendo que quanto maior for o tamanho de grão, maior vai ser o valor de KIC. A tenacidade à fratura para a amostra vítrea apresentou valor de 0,80 0,09 MPa:m0;5 e para o cristal de diâmetro 34 m e fração de 80 %, KIC= 3,05 0,2 MPa:m0;5, um aumento de 280 % em relação ao vidro.