Orientador: Douglas Soares Galvão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-23T03:25:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BolivarMarinez_LuzElena_D.pdf: 2796939 bytes, checksum: ff8eabe0c9ca694381d34b18631bddf4 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Melaninas são uma classe de pigmentos biológicos largamente presentes na natureza dos fungos ao homem. Elas são classificadas em três grandes subclasses: eumelaninas, feomelaninas e alomelaninas. Neste trabalho nós investigamos compostos de eumelanina, o tipo de pigmento mais presente no reino animal em tecidos pigmentados como o cabelo, pele, etc. Acredita-se que a função básica destes pigmentos é a fotoproteção contra a devastação bioquímica produzida pela exposição à radiação solar. Mas a presença das melaninas em regiões não iluminadas do corpo tem levado à especulação que podem ter outra função biológica além da fotoproteção. Nós investigamos a estrutura eletrônica de compostos de eumelanina através da utilização de sofisticados métodos semi-empíricos (Parametric Metod 3 (PM3) e Zerner Intermediate Neglect of Differential Overlap-Spectroscopical version-Configuration Interaction (ZINDO/S-CI)). Nossos resultados mostram que esses compostos são aceitadores de elétrons e tendem a formar estruturas amorfas. Nós propomos um modelo para um possível mecanismo de proteção celular baseado nestas características. Nossos resultados para simulação dos espectros de absorção ótica mostram que os modelos estruturais propostos são compatíveis com o modelo de semicondutor orgânico previamente proposto na literatura. Nós adaptamos essa metodologia para o estudo de dois outros problemas envolvendo polímeros condutores (oligotiofenos puros e substituídos) e polímeros orgânicos depositados por polimerização a plasma (deposição de filmes fluorados e oxigenados). Os resultados obtidos para polímeros condutores permitem explicar o comportamento anômalo na absorção que apresentam os oligômeros de tiofeno substituídos em termos dos processos eletrônicos envolvidos e não da desordem conformacional como tinha sido reportado previamente na literatura. No caso dos polímeros fluorados e oxigenados, o comportamento ótico foi explicado em termos do movimento relativo dos estados eletrônicos ativos envolvidos na primeira transição eletrônica. Estes resultados mostram que a metodologia que utilizamos pode ser uma ferramenta eficaz para a modelagem qualitativa de diversos compostos / Abstract: Melanins are a class of biological pigments widely spread over in nature from fungi to man. They are roughly classified in three great subclass: eumelanins, pheomelanins and allomelanins. In this work we restrict ourselves to investigate the subclass of eumelanins, the pigment present in most pigmented animal tissues. It is believed that the main biological function associated to melanins is photoprotection against the biochemical devastation induced by exposure to ultraviolet radiation. However the presence of melanins in nonilluminated areas in organism, such as in the substancia nigra in the brain and a preferential destruction of melanized cells in patients with Parkinson's disease led to speculations of other biological functions besides simple photoprotection. In this work we have carried out theoretical studies at semi-empirical level (Parametric Method 3 - PM3 and Zerner Intermediate Neglect of Differential Overlap -ZINDO including Configuration Interaction) on the electronic structure of molecules believed to be structurally related to eumelanins. Our results show that these structure are electron acceptors and probably form amorphous structures. We propose a mechanism for cellular protection against free radicals, potentially cytotoxic, based on this physical property. Our results for the simulation of optical absorption spectra also indicate data compatible with the semiconductor model earlier proposed for these organic pigments. We have modified this methodology to analyze two other problems involving conducting polymers and acetylene-like polymer deposited by plasma polymerization. The results for oligothiophenes can explain the anomalous behavior of the fluorescence in terms of the character of the electronic states involved in the optical processes and not in terms of conformational disorder as previously suggested in the literature. Similarly it is also possible to explain the optical data, at least at qualitatively level, of the thin films plasma polymerized in terms of the relative movement of active molecular electronic levels involved in the optical transitions. We believe this kind of methodology can be a very efficient tool to the analysis of the electronic behavior of many classes of organic materiais / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:54:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_DanielRolladeCamargo_M.pdf: 4662537 bytes, checksum: bae865916334a6c7d4b5c87e4c2474af (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a construção de um programa que calcula a eficiência de coleta e a perda de carga apresentada por um ciclone sob determinadas condições de operação. A criação deste programa foi solicitada pela PETROBRÁS-SIX (Superintendência da Industrialização do Xisto), unidade de São Mateus do Sul (PR), devido ao seu interesse em dispor desse tipo de ferramenta para simulação e/ou projeto de ciclones. O programa dispõe de oito métodos diferentes para cálculo de eficiência e sete métodos para cálculo de queda de pressão, sendo todos eles empíricos ou semi-empíricos. A fim de possibilitar a avaliação do grau de exatidão dos resultados obtidos por cada um desses métodos, foi construído, ainda, um banco de dados contendo 108 arquivos de dados experimentais. Destes, 80 correspondem a dados obtidos da literatura e 28, aos dados gerados por uma série de testes realizados em uma unidade de bancada na própria SIX. A partir destes dados foi feita uma análise da performance de cada um dos métodos existentes no programa construído / Abstract: The goal of this work was to develop a software which calculates the collection efficiency and pressure drop observed in a cyclone under known operational conditions. The creation of this software was solicited by the São Mateus do Sul (PR) unit of PETROBRÁS-SIX, due to its interest in having this kind of tool for the cyclone design and/or simulation. The software has eight different methods for the prediction of efficiency, and seven methods oriented for pressure drop calculations. Ali of them are empiric or semi-empiric. In order to evaluate the accuracy achieved by each method, a data bank containing 108 files with experimental results was constructed: 80 files were obtained from the literature and the other 28 files were generated by a set of tests carried out in a test system at PETROBRÁS-SIX. These data were used to analyse the performance of each method present in the developed software / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Douglas Soares Galvão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Llanes_ScheilaFurtadoBraga_D.pdf: 1486609 bytes, checksum: 975b9d683860f2c68531081bcd9d855c (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho envolveu a investigação da atividade biológica de fármacos por meio de descritores quânticos teóricos e a investigação de um sistema molecular de chaveamento ótico. Em uma primeira parte, apresentamos o estudo realizado para um conjunto de 20 taxóides, compostos caracterizados por uma estrutura molecular complexa, e por uma atuação diferenciada no combate ao câncer. Investigamos a estrutura destes compostos através de métodos semiempíricos partindo de seu precursor sintético 10-deacetilbaccatin III. Investigamos a relação entre a atividade experimental dos taxóides e descritores teóricos através de três metodologias de reconhecimento de padrões: a metodologia de índices eletrônicos, a análise de componentes principais e análise hierárquica de clusters. Para estas três investigações distintas pudemos correlacionar a atividade dos taxóides estudados com parâmetros teóricos, em sua maioria eletrônicos. Seguindo o mesmo tipo de análise aplicada para os taxóides, estudamos um conjunto de 41 derivados da benzo[c]quinolizin-3-onas, compostos inibidores das enzimas 5alfa-reductase humana. Aplicando os três métodos acima citados selecionamos descritores relacionados à resposta biológica destes compostos e construímos regras e padrões que os diferenciasse quanto à atividade biológica. Numa investigação especulativa, aplicando as regras e padrões construídos, sugerimos a atividade biológica para alguns compostos ainda não avaliados experimentalmente. Na segunda parte deste trabalho investigamos um sistema orgânico de chaveamento, baseado no comportamento fotocrômico de moléculas quirais. Este é um sistema de grande interesse no desenvolvimento de memórias moleculares que utilizem uma lógica binária. Utilizamos métodos semiempíricos na investigação estrutural e energética do sistema e propusemos uma rota para o funcionamento do sistema, capaz de explicar qualitativa e quantitativamente o seu comportamento / Abstract: This work deals with the structure-activity relationship investigation of pharmacological compounds using theoretical quantum descriptors, and the investigation of an optical molecular switching system. In the first part, we present a study of 20 taxoids, remarkable molecules by their complex molecular structure and dissimilar mode of action as antitumor agent. We investigated the compounds structure with semiempirical methods initiating with their synthetic precursor 10-deacetilbaccatin III. Taxoids experimental activity relationship was investigated with theoretical descriptors applying three pattern recognition methodologies: the electronic indices methodology, principal component analysis and hierarchical cluster analysis. With these three distinct methods we were able to correlate the biological activity of the studied taxoids with theoretical parameters. In a similar approach we studied a set of 41 benzo[c]quinolizin-3-ones derivatives, applied as human 5alpha-reductase inhibitors. Making use of the three methods mentioned above we selected the descriptors related to the compounds biological indices and constructed the rules and patterns able to separate them according to their activity. Considering a speculative approach, we proposed the biological activity to untested compounds, via the obtained rules. In a second part of the work we investigated an organic switching system, based on the photocromic behavior of chiral molecules. This is a system of great interest for molecular memories development based on binary logics. We applied semiempirical methods in the system structural and energetic investigations, and proposed a route able to explain qualitative and quantitatively how the system works / Doutorado / Física / Doutora em Ciências

Submitted by Nelson Bretanha (physikosmos@gmail.com) on 2016-01-01T12:55:20Z No. of bitstreams: 1 Métodos Semi-Empíricos (Princípios Básicos e Aplicações).pdf: 4755970 bytes, checksum: 0e2d74ff6ffd8de112da824ec714d84e (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-01-05T18:04:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bretanhaneto_ne_me_rcla.pdf: 4755970 bytes, checksum: 0e2d74ff6ffd8de112da824ec714d84e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-05T18:04:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bretanhaneto_ne_me_rcla.pdf: 4755970 bytes, checksum: 0e2d74ff6ffd8de112da824ec714d84e (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Neste trabalho investigamos os efeitos decorrentes da presença de heteroátomos numa folha de “supercoroneno” (molécula C58H18 utilizada como uma primeira aproximação para o grafeno). Mais especificamente, utilizando método semi-empírico PM6, implementado no pacote computacional MOPAC2012®, estudamos as diferentes curvas de energia (calor de formação). As curvas estudadas foram obtidas pela passagem de um átomo de carbono sobre uma folha de supercoroneno na qual existe um heteroátomo (foram utilizadas três diferentes estruturas: C57H18Si, C57H18Ge e C57H18Sn). Nesse contexto, estudamos também o efeito destes heteroátomos sobre a densidade eletrônica e os orbitais HOMO e LUMO das diferentes estruturas. / In this work we investigate the effects of the presence of heteroatoms on a “supercoronene” sheet (C58H18 molecule used as a molecular model for graphene). Specifically, we used the semiempirical method PM6 as implemented in MOPAC2012® software to study several (formation) energy curves. The energy curves were obtained by positioning a carbon atom over a “supercoronene” sheet in which there is a heteroatom (this was done for three different structures: C57H18Si, C57H18Ge and C57H18Sn). In this context, the effect of these heteroatoms on the electronic density distributions, as well as their effect on HOMO and LUMO orbitals were also investigated.

Orientador: David de Carvalho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-12T07:40:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PaschoalinFilho_JoaoAlexandre_D.pdf: 6669180 bytes, checksum: 78d0e0cf2f6cfc3054d3c7bdf89b2116 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Apresenta-se neste trabalho o estudo do comportamento de diferentes tipos de estacas, implantadas em solo de diabásio, quando submetidas a esforços de tração, através da realização de provas de carga estática do tipo lenta. Foram executadas quatro estacas tipo raiz sendo uma de 23m de comprimento e 310 mm de diâmetro e três instrumentadas de 12m de comprimento com 410 mm de diâmetro; três estacas metálicas perfil I tipo W250x32,7, sendo uma com 12m e duas com 18m de comprimento; duas estacas tipo trilho TR37 sendo uma com 18m e outra de 20,5m de comprimento. Foram também estudadas as seguintes estacas já anteriormente instaladas no local em estudo: três estacas escavadas (sem lama bentonítica) de 12m de comprimento e 400 mm de diâmetro, três estacas tipo hélice contínua com 12m de comprimento e 400 mm de diâmetro, uma estaca tipo ômega de 12m de comprimento e 370 mm de diâmetro e uma estaca prémoldada de oncreto com 14m de comprimento e 180 mm de diâmetro. O local de execução das estacas foi o Campo Experimental para Estudos em Mecânica dos Solos e Fundações localizado dentro dos limites da Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas), localizada no município de Campinas, interior de São Paulo. O subsolo do local é constituído por solo poroso de diabásio, cuja primeira camada de 6,5m de espessura é constituída de argila silto-arenosa, seguida de uma camada de silte arenoso e nível de água a 17m de profundidade. Foram utilizados os seguintes métodos para a estimativa da capacidade de carga próprios para esforços de tração como: Método do Tronco de Cone, Método do Cilindro de Atrito, Método de Meyerhoff (1973); Método de Kulhawy (1985); Método de Levacher & Sieffert (1984) e Método da Universidade de Grenoble de acordo com Martin (1963). Os valores de capacidade de carga estimados por meio de cada método foram então confrontados com os valores de carga máxima obtidos por meio das provas de carga. As resistências laterais totais de cada estaca foram determinadas por meio dos seguintes métodos semi-empíricos próprios para esforços de compressão: Décourt & Quaresma (1998); Décourt & Quaresma (1978); Aoki & Velloso (1975 - SPT); Aoki & Velloso (1975 - CPT); David Cabral (1986); P.P Velloso (1981); Teixeira (1996); Antunes & Cabral (1996); FUNDESP (1998) e Monteiro (2000). Os valores de resistência lateral obtidos pelos métodos foram comparados aos valores de carga máxima obtidos pelas provas de carga. As capacidades de carga a tração das estacas estudadas foram previstas por meio dos seguintes métodos próprios para extrapolação de curvas carga x recalque: Van der Veen (1953), Décourt (1996), NBR 6122/96 e Davisson (1978). Para os métodos de Van der Veen (1953) e Décourt (1996) foram estimadas cargas máximas a partir de pontos da curva carga x recalque situados até recalques referentes a cargas de 50, 60, 70, 80 e 90% das cargas máximas atingidas pelas provas. Este procedimento teve como objetivo verificar a aplicabilidade destes métodos caso as provas de carga fossem prematuramente interrompidas. Foram também previstos valores de recalques obtidos para cargas referentes a PC/2 por meio dos métodos de Vesic (1969, 1975a) e Poulos & Davis (1980). Foram também determinadas nesta pesquisa correlações matemáticas entre valores de atrito lateral médios para cada estaca estudada (rl), determinados por meio das provas de carga, e dados de resistência lateral obtidos utilizando-se parâmetros provenientes de ensaios de cone (CPT) e SPT-T, como fs (para CPT) e fTmáximo e fTmínimo (para SPT-T). / Abstract: This research presents the behavior of different kinds of piles conducted in unsaturated diabasic porous soil submitted to uplift forces. For this research there were built the follow piles: three instrumented root piles with 12m length and 410mm of nominal diameter, one root pile with nominal diameter of 310mm and 23m length, two metallic piles type W250x32.7 with 18 meters length, one metallic pile with 12m length and type W250x32.7, two trail piles TR37 type, one of them with 18 meters length and the other with 20.5 meters length. There were also considered in this research the follow piles already conducted at the studied area: three bored piles with 12 meters length and diameter of 400mm, three Continuous Flight Auger piles with 12 meters length and diameter of 400mm, one Omega pile with 12m length and diameter of 370mm and one Concrete Precast pile with 14 meter length and diameter of 180mm. The piles were built at the site for Experimental Studies in Soil Mechanics and Foundations. This experimental area is situated at the State University of Campinas, in the interior region of the state of São Paulo, Brazil. The local subsoil is basically composed by a superficial layer of approximately 6,5m thick composed of high porosity silt-sand clay followed by clayey-sandy silt. The water table is not checked until a depth of 17 meters. The carrying capacity of the studied piles was also provided by means of theoretical methods appropriate for uplift forces. The methods considered were: Method of the Trunk of Cone, Method of Cylinder of Friction, Meyerhoff (1973), Kulhawy (1985), Levacher & Sieffert (1984) and University of Grenoble in according to Martin (1963). The values estimated using the methods under consideration were compared to those obtained by means of the load tests. Methods for "load x settlement" curves extrapolation such as: Van der Veen (1953), Décourt (1998) and NBR 6.122 (1996) and Davisson (1973) were also used to provide the carrying capacity of the studied piles. There were also provided by Van der Veen (1953) and Décourt the ultimate loads for each using 50, 60, 70, 80 e 90% of the ultimate load obtained by means of the load tests. Semi-empirical methods, appropriate for compression forces, were also used considering only the portion of lateral resistance. The methods studied were the following: Décourt & Quaresma (1998); Décourt & Quaresma (1978); Aoki & Veloso (1975 - SPT); Aoki & Veloso (1975 - CPT); David Cabral (1986); P.P Velloso (1981); Teixeira (1996); Antunes & Cabral (1996); FUNDESP (1998) e Monteiro (2000). The obtained values of lateral resistance were compared to the maximum load obtained by means of the load tests. The settlements of the studied piles were also determinate by Vesic (1969, 1975a) and Poulos & Davis (1980). Mathematical correlations between lateral friction values, obtained by means of the load tests, and lateral resistance values obtained by means of field tests like SPT-T and CPT were also provided in this research. / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-08T17:57:02Z No. of bitstreams: 1 monicaabreusilva.pdf: 4123541 bytes, checksum: 183afab09f20a23660a1b43a7812a69b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T19:30:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 monicaabreusilva.pdf: 4123541 bytes, checksum: 183afab09f20a23660a1b43a7812a69b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T19:30:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 monicaabreusilva.pdf: 4123541 bytes, checksum: 183afab09f20a23660a1b43a7812a69b (MD5) Previous issue date: 2013-12-17 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O câncer é um problema mundial crescente, em vista do gradual aumento da expectativa de vida e de mudanças no estilo de vida em grande parte dos países, entre outros fatores. Informações acerca de mecanismos carcinogênicos configuram-se importantes instrumentos na prevenção e controle do câncer. São também relevantes o desenvolvimento de novos fármacos para a quimioterapia do câncer, assim como a compreensão dos seus mecanismos de ação. O entendimento de relações estrutura-atividade de compostos que apresentam atividade biológica tem perfil chave na investigação do comportamento de compostos carcinogênicos no nível molecular e no desenvolvimento de fármacos com atividade otimizada. Este trabalho apresenta um estudo das propriedades eletrônicas e das relações estrutura-atividades de compostos análogos da acridina. Esses compostos foram anteriormente estudados por Cuny e colaboradores que, utilizando a técnica TR-FRET (Time-Resolved Fluorescence Resonance Energy Transfer), os classificaram como potentes inibidores de duas enzimas, Haspin e DYRK2, que participam do processo de mitose celular. O objetivo principal do presente trabalho foi estabelecer uma relação entre os dados obtidos através dos cálculos de propriedades eletrônicas e os resultados obtidos experimentalmente, com a finalidade de classificar estes compostos quanto a sua atividade biológica, por meio da Metodologia de Índices Eletrônicos (MIE). A otimização de geometria, bem como os cálculos de estrutura eletrônica, foram realizados pelos métodos semiempíricos AM1 e PM3, e pelo método ab initio DFT. Para estes cálculos utilizamos o software Spartan, como ferramenta visual e para análise conformacional. Os cálculos de estrutura eletrônica foram realizados com o programa GAMESS. O programa Chem2Pac foi utilizado para calcular a densidade local de estados, com o objetivo de estudar as relações estrutura-atividade por meio da MIE. Os métodos estatísticos multivariados PCA e HCA foram também utilizados na análise, por meio do programa Einsigth. Utilizando os parâmetros da MIE, estabelecemos regras simples, com as quais conseguimos identificar com precisão os compostos ativos e inativos. Os parâmetros eletrônicos encontrados pela MIE mostraram-se importantes para as outras metodologias de reconhecimento de padrões para esta família de moléculas. / The Cancer is a growing worldwise problem and has shown an epidemiological profile. Informations about the carcinogenic mechanisms configure themselves as important tools in cancer control and prevention. The understanding of structure-activity relationships in compounds who present biological activity is highly relevant on the investigation of the carcinogenic compounds behavior in molecular systems and in the activity-optimized drugs developing. We performed an study of the eletronic properties from 14 acridine similar compounds. These compounds were former studied by Cuny et al and within an esperimental study with the TR-FRET thecnique (Time-Resolved Florescence Resonance Energy Transfer), and were classified as potent inibitors of two enzymes, Haspin and DYRK2, who had part on the conclusion mitosis process in several cells, inclusive cancerigen cells. The main objective of the present work was establish a relationship between obtanied data from the calculations of eletronic properties and the experimentally obtanied data with the aim of classify these compounds regarding it's biological activite, within the eletronic indices motodology ( EIM ). The geometric otimization, as the eletronic structure calculations, were made by the semi-empiric methody AM1 and PM3, by the DFT ab initio methody. For these calculations, we used firstly the software Spartan as visual tool and for the conformational analisys, then, the calculations were made with the GAMESS program. After the geometry was optimized, we used the Chem2pac in order to calculate the state local density. The PCA and HCA studies were performed by the Eeinsigth program. Th-rough the EIM parameters we established simple rules, with which we identified precisely the active and inactive compounds. In the investigations EIM, PCA and HCA, the acridine analogous activity was correlated with the theoretical parameters. The eletronic parameters found by EIM showed themselves largely important for others pattern recognition metodologies.

Esta tesis analiza los métodos estáticos, los cuales comprenden los métodos analíticos y semi empíricos que son utilizados para determinar la capacidad de carga teórica en pilotes, y los compara con las pruebas de carga dinámica, las cuales brindan el resultado real de la capacidad de carga de un pilote. El análisis realizado recopila las teorías de Therzaghi, Hansen, Meyerhof y Bowles, en cuanto a los modelos analíticos, y las teorías de Aoki Velloso, Decourt Quaresma, Pedro Paulo Velloso y Texeira, por parte de las teorías semi empíricas. / This thesis analyzes the static methods, which include the analytical and semi-empirical methods that are used to determine the theoretical load capacity in piles, and compares them with the dynamic load tests, which provide the real result of the load capacity of a pile. The analysis compiles the theories of Therzaghi, Hansen, Meyerhof and Bowles, regarding the analytical models, and the theories of Aoki Velloso, Decourt Quaresma, Pedro Paulo Velloso and Texeira, by the semi-empirical theories. / Tesis

Orientador: Douglas Soares Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-27T13:47:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Troche_KarlaSouza_M.pdf: 1255427 bytes, checksum: 17251baf9cd0c68ce5c4f8e8adefec0b (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho apresentamos estudos de estrutura-atividade realizados para 81 hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs) tentando identificar compostos carcinogênicos. Em particular, empregamos uma nova metodologia desenvolvida para tratar o problema da correlação estrutura geométrica com atividade biológica, denominada Metodologia de Índices Eletrônicos (MIE). Utilizamos três métodos semi-empíricos para estudar a dependência entre a qualidade dos resultados obtidos pela MIE e o Hamiltoniano utilizado. Para validarmos os descritores utilizados pela MIE, investigamos a relação entre a atividade experimental dos PAHs e descritores teóricos através de cinco metodologias de reconhecimento de padrões: a Análise de Componentes Principais (PCA), Análise Hierárquica de Agrupamentos (HCA), K-ésimo vizinho mais próximo (KNN), Soft Independent Modeling of Class Analogies (SIMCA) e as Redes Neurais Artificiais (NN). Para estas investigações distintas pudemos correlacionar a atividade dos PAHs estudados com parâmetros teóricos, em sua maioria eletrônicos, onde os parâmetros utilizados na MIE foram selecionados pelos diferentes métodos. Este estudo valida estatisticamente a MIE como uma nova metodologia capaz de identificar compostos biologicamente ativos, e com um custo computacional menor que técnicas convencionais de Relação estrutura-atividade (SAR) e apresentando um desempenho, em geral superior / Abstract: In this work we present the study structure-activity realized for 81 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) trying to identify carcinogenic compounds. Particularly, we used a new methodology developed to deal with the problem of correlation between geometrical structure and biological activity, the Electronic Indices Methodology (EIM). We used three semi-empirical methods to analyze the dependence between the quality of results obtained through EIM and the Hamiltonian used. In order to validate the descriptors used in EIM, we investigated the relationship between the experimental activity of PAHs and the theorical descriptors through five methodologies of pattern recognition: Principal Component Analysis (PCA), Hierarchical Cluster Analysis (HCA), Kth Nearest Neighbor (KNN), Soft Independent Modeling of Class Analogies (SIMCA) and Neural Networks (NN). From these different investigations, we could correlate the activity of PAHs studied with theorical parameters, almost all electronic, where the used parameters on EIM were selected with the different methods. These studies validate the statistical value of electronic parameters derived from EIM analysis and their ability to identify active compounds. The EIM out performed more standard Structure-Activity Relationship (SAR) methodologies / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Douglas Soares Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Autreto_PedroAlvesdaSilva_M.pdf: 14908796 bytes, checksum: 389f8f28e3d38fbfe32aeab511893f6e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As melaninas constituem uma classe de pigmentos biológicos de destaque devido, sobretudo, a sua predominante presença nos tecidos dos mamíferos. Há fortes evidências que sugerem que a pigmentação por melanina tem por objetivo proteger a pele contra efeitos prejudiciais da radiação ultravioleta. Além deste papel de fotoproteção, outras funções biológicas são especuladas em razão da presença do pigmento em regiões não iluminadas do corpo como por exemplo no cérebro em que há uma aparente destruição preferencial das células que contém melanina quando ocorrem doenças como o mal de Parkinson. Apesar de décadas de investigações, nenhuma amostra de melanina foi estruturalmente bem caracterizada. Dentre os diversos obstáculos que são responsáveis pelo lento progresso que marca a pesquisa deste pigmento, o maior deles é que as melaninas naturais são altamente insolúveis e de presumido alto peso molecular. Pesquisas recentes desenvolvem sínteses alternativas para as melaninas utilizando outros solventes e demonstram que até 20 % da estrutura desta pode ser composta por água. Assim, neste trabalho investigamos, por métodos quânticos, a geometria e estrutura eletrônica das moléculas 5,6 indolquinona, suas formas reduzidas (semiquinona e hidroquinona) e 27 dímeros obtidos a partir destas, em seus estados neutros e iônicos ( ± 1 e ± 2), no vácuo e nos solventes DMF(dimetilformamida), DMSO (dimetilsulfóxido) e água. Verificamos como o solvente altera as propriedades eletrônicas e espectroscópicas destas estruturas e como este pode ser fundamental para a determinação de suas geometrias. Utilizamos dois modelos para simular o solvente: um modelo contínuo, COSMO (Conductor-like Screening Model) e um discreto, que considera explicitamente cada molécula do solvente e é baseado em simulações Monte Carlo. Notamos que o solvente altera a propriedade de aceitador de dois elétrons de diversas estruturas, fato até então não observado e de importante consequência biológica, visto as eumelaninas poderem ser base de um mecanismo de defesa celular contra radicais livres. Os picos dos espectros de absorção, de um modo geral, são deslocados para o vermelho e, em alguns casos, tem um alargamento. Isto poderia contribuir para a constrção da larga banda característica das eumelaninas. Diversos outros aspectos importantes, em excelente acordo com dados experimentais, são também apresentados ao se considerar o solvente. Um dos mais relevantes mostra que o solvente tem forte influência na geometria da molécula com o menor custo de dimerização, o que nos leva a concluir que esta pode ser de fato a semente de "nucleação" para a formação do polímero de melanina. / Abstract: Melanins belong to an important class of biological pigments due to its abundant presence in mamal tissues. There are strong evidences that suggest that the pigmentation due to melanin would protect the skin against the biochemical devastation induced by solar exposure. Besides the photo-protection feature, other biological functions have been speculated to melanin due to its presence in non-illuminated areas of the body and the apparent preferential destruction of melanin-containing cells in the substancia nigra of the brain in Parkinsonism. Unfortunately, in what concerns structural and chemical composition, no melanin sample has been fully and unambiguously characterized yet, despite the enormous amount of experimental work done so far. The main difficulty for that is that melanin is insoluble in most organic solvents and has high molecular weight. A new synthetic route for melanins, using organic solvents, has been recently achieved and it was demonstrated that about 20 % of the structure of the pigment is composed by water. In this work we have investigated using quantum methods the geometries and electronic structure of 5,6 indolquinone, their redox forms (semiquinone and hidroquinone) and 27 dimers associated, in their neutral and ionic states ( ± 1 e ± 2). The calculation were carried in vacuum and in the solvents dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethyl formamide (DMF) and water. We study the effect of the solvent on the electronic and spectroscopic properties and its importance to determine eumelanin structure. Two models for solvents were used. The first was a continuum model, COSMO (Conductor-like Screening Model), and the second one (based on Monte Carlo simulations) explicitly considers each molecule of the solvent. The results showed that the solvents affected the electron accepton properties allowing the acceptance of two electrons. These aspects have been not been observed before from vacuum calculations and it is of important biological consequence because the melanins can be the base of mechanism of cellular defense against free radicals. The peaks of absorption spectra of the solvated structure are dislocated from red and broadened. This could contribute to the characteristic broad band of eumelanins. Many others important aspects are in better agreement with experimental data when solvent aspects are explicitly taken into account. One of most important results was the observation that solvent effects can alter the order of the lowest energy dimer configuration in relation to the structures in vacuum. This dimer was suggested to be the nucleation seed for the polymer formation. / Mestrado / Física Atômica e Molecular / Mestre em Física

Nesta tese foi analisada a evolução das propriedades eletrônicas e estruturais de oligômeros do fluoreno e de dois derivados, relacionada com a inserção gradativa de unidades monoméricas, utilizando-se os métodos de química quântica semi-empríricos, ab initio Hartree-Fock e Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Para tal finalidade, foram realizadas análises metodológicas assaz detalhadas com os monômeros e dímeros (fluoreno, FF e TFFF), cujos resultados mostraram que os métodos semi-empíricos AM1 e PM3 são inadequados para descrever as distribuições das cargas derivadas do potencial eletrostático e, por conseguinte, as propriedades que dependem das mesmas. Além disso, as análises conformacionais realizadas para as três espécies de dímeros mostraram que ambas as estruturas estáveis do TFFF apresentaram o mesmo momento de dipolo total, provavelmente devido à influência dos átomos de flúor sobre o sistema. Ademais, com as investigações concernentes ao crescimento gradual das cadeias oligoméricas foi constatado que os espectros de UV e as energias dos orbitais fronteira calculados para os oligômeros seguiram a mesma tendência exibida por seus polímeros correspondentes, segundo os resultados de voltametria cíclica e de UV divulgados na literatura. Enquanto que os ângulos diedros adotados pelos oligômeros indicaram que suas conformações não são planares. Quanto à energia total, verificou-se que o decaimento linear relativo aos oligômeros do TFFF sucedeu aproximadamente três vezes mais rápido que o observado para os do fluoreno. Portanto, as aplicações dos fundamentos da Química Quântica e a correlação entre esses resultados teóricos e medidas experimentais reportadas na literatura, evidenciaram que com estas informações é factível estimar algumas propriedades de polímeros orgânicos ?-conjugados a partir de seus oligômeros, utilizando-se métodos de química quântica apropriados. / In this thesis, the evolution of electronic and structural properties of fluorene oligomers and two derivatives were accomplished relating to the gradual insertion of monomeric units using the quantum chemical methods semiempirical, ab initio Hartree-Fock and Density Functional Theory (DFT). For this purpose, detailed methodological analyses were performed with their monomers and dimers (fluorene, FF and TFFF). These results showed that the semiempirical methods AM1 and PM3 are inadequate to describe the atomic charges derived from electrostatic potential distributions and, hence, for the properties depending of them. In addition, the conformational analysis achieved for these three dimers showed that both stable structures found for the TFFF dimer possess the same total dipole moment, this is probably due to the influence of the fluorine atoms on the system. Moreover, with investigations regarding to the gradual increase in the oligomeric chain, it was verified that the UV spectra and the frontier orbital energies calculated for the oligomers provided the same tendency bespoken by their relative polymers from cyclic voltametry and UV measurements shown in the literature. Besides, the dihedral angles found in the oligomers indicated that their conformations are not planar. Furthermore, the total energy linear decay of the TFFF oligomers behaves approximately three times faster than that exhibited by the fluorene oligomers. In this way, the applications of the Quantum Chemistry principles and the correlation between these theoretical results and experimental data reported in the literature evidenced that using these information is feasible to estimate some properties of polymers from their oligomers by means of appropriate methods of quantum chemistry.