Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2009. / Submitted by Luis Felipe Souza (luis_felas@globo.com) on 2008-11-20T18:04:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_CamilaSaldanha.pdf: 10988438 bytes, checksum: c7651d4c926131d617da3a9c2c521cbd (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2009-02-04T17:53:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_CamilaSaldanha.pdf: 10988438 bytes, checksum: c7651d4c926131d617da3a9c2c521cbd (MD5) / Made available in DSpace on 2009-02-04T17:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_CamilaSaldanha.pdf: 10988438 bytes, checksum: c7651d4c926131d617da3a9c2c521cbd (MD5) / A nanotecnologia tem despertado crescente interesse na área biomédica. Materiais nanoestruturados e, em particular fluidos magnéticos, magnetolipossomas e polímeros magnéticos, constituídos a partir de nanopartículas magnéticas (NPM) têm sido propostos como entregadores de drogas, para separação de células, diagnóstico in vitro ou in vivo, e para o tratamento de diversas patologias. Uma nova amostra magnética que possa efetuar estes procedimentos foi desenvolvida: polímeros de albumina magnéticos (PAM) contendo nanopartículas de maghemita (diâmetro 9,2nm; 2,46 × 1014 partículas/mg). Para atender aos requisitos de que os efeitos biológicos de um novo material sejam conhecidos antes que sejam testados clinicamente, este trabalho teve como objetivo a avaliação, in vitro, de possíveis efeitos citotóxicos e genotóxicos dos polímeros de albumina magnéticos (PAM). Células de glândula submandibular humana (HSG) e células mesangiais (CM) foram cultivadas na presença da amostra PAM em três diferentes concentrações (250mg/mL, 150mg/mL e 75mg/mL) por 24 horas. A citotoxicidade foi avaliada por meio de ensaio de coloração de alaranjado de acridina/brometo de etídio e a genotoxicidade por meio de ensaio de cometa. Além disso, foram realizadas análises morfológicas em microscopia de luz e da ultra-estrutura em microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados mostraram que a amostra PAM: (1) apresenta citotoxicidade relacionada à concentração da amostra e tipo celular; (2) induz, como principal via de degeneração, a apoptose, que é sempre menor do que 20%; (3) tem atividade genotóxica, mas, em sua maioria, os danos são de intensidade leve (classe 1 e 2); (4) em concentrações menores, pode apresentar atividade genotóxica e não ter correspondente atividade citotóxica; (5) não apresentou alterações na morfologia ou ultra-estrutura de ambas as células; (6) teve suas NPM interiorizadas por algumas células. A citotoxicidade e genotoxicidade observadas podem ter relação com radicais livres induzidos pela presença de ferro nas NPM. Esses resultados sugerem uma possível biocompatibilidade da amostra PAM, sugerindo que testes in vivo sejam realizados para aprofundar o entendimento das interações entre os polímeros de albumina – nanopartículas de maghemita e as células-tecidos animais. _________________________________________________________________ ABSTRACT / Nanotechnology is marked by an increasing interest in the biomedical field. Nanostructured materials, such as magnetic fluids, magnetoliposomes, and magnetic polymers, composed of magnetic nanoparticles (NPM’s) have been proposed for several applications: drug delivery systems, cell sorter, in vitro and in vivo diagnosis, and also for the treatment of several pathologies. A new sample, the magnetic albumin polymers (PAM) composed of maghemite nanoparticles (diameter 9.2nm; 2.46 × 1014 particle/mg) has been developed for biomedical applications purposes. New materials have to be biologically investigated before their clinical tests. In accordance with this requirement, the aim of this work was to evaluate, in vitro, the cytotoxicity and genotoxicity degrees of PAM sample. Human submandibular duct cells (HSG) and mesangial cells (CM) were cultivated during 24 hours in the presence of the PAM sample at three different concentrations (250mg/mL, 150mg/mL e 75mg/mL). The cytotoxicity was evaluated through acridine orange/ethidium bromide staining assay. The genotoxicity was investigated through the comet assay. Further, cells morphology and ultra structure were investigated by both light and transmission electronic microscopes analyses. The data show that the sample PAM (1) presents cytotoxicity related to the sample concentration and cellular type; (2) conducts less than 20% of cell to death; death are mainly by apoptosis; (3) presents genotoxic activity but the induced damage s are not intense (classes 1 and 2); (4) at the minor concentrations may present genotoxic activity without parallel cytotoxicity; (5) does not induce morphological or ultra structural alterations on both cellular types; (6) NPM’s may be internalized by HSG and CM cells. The PAM cytotoxicity and genotoxicity activities may be related to the free radical production induced by the NPM’s iron content. The results suggest that PAM is possibly biocompatible and also that this sample deserves to be investigated through in vivo tests that can elucidate the albumin po lymers- maghemite particles and animal cell-tissues interactions.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-06T17:24:37Z No. of bitstreams: 1 2017_NataliaLemosChaves.pdf: 23423845 bytes, checksum: b3e5a1dad73107ecd8ace4dd296cccae (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-12-01T18:06:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_NataliaLemosChaves.pdf: 23423845 bytes, checksum: b3e5a1dad73107ecd8ace4dd296cccae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-01T18:06:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_NataliaLemosChaves.pdf: 23423845 bytes, checksum: b3e5a1dad73107ecd8ace4dd296cccae (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / Os nano carreadores têm o potencial de melhorar o índice terapêutico dos medicamentos atualmente disponíveis, aumentando a eficácia do fármaco, reduzindo sua toxicidade, e alcançando níveis terapêuticos por um período prolongado. A associação de citrato de ródio II (RC) com nanopartículas (NPs) magnéticas pode aumentar a especificidade da ação citotóxica, uma vez que estes complexos podem ser guiados ou transportados para um alvo através da utilização de um campo magnético externo. No entanto, a interação de nanopartículas de maghemita associada a citrato de ródio(MRC) com células, o mecanismo de captação celular, e a localização subcelular ainda não são compreendidos. Este trabalho avalia o mecanismo de captação de nanopartículas de maghemita associadas a citrato de Ródio (MRC) em linhagens de células de câncer de mama metastático e não metastático comparando-as com um modelo celular não tumoral. É possível supor que a captação de MRC NPs em células de câncer da mama é mais eficaz do que em células não tumorais, tanto na quantidade de material internalizado como na distribuição intracelular mais estratégica. Além disso, este processo ocorre através da via de endocitose dependente de clatrina com diferentes níveis de expressão basal desta proteína nas linhagens celulares testadas. MRC é um nano material promissor que pode fornecer uma rota conveniente para direcionamento de fármacos e tratamento do câncer de mama. Conjuntamente, nossos dados sugerem que as NPs MRC atuam no núcleo, inibindo a síntese de DNA e a proliferação celular e induzindo a morte celular. Os efeitos foram verificados em ambas linhagens tumorais (MCF-7 e MDAMB-231), mas as células metastáticas de câncer de mama, MDA-MB-231, parecem ser mais responsivas aos efeitos das NPs. / Nanocarriers have the potential to improve the therapeutic index of currently available drugs by increasing drug efficacy, lowering drug toxicity, and achieving steady state therapeutic levels of drugs over an extended period of time. The association of rhodium (II) citrate (RC) with magnetic nanoparticles (NPs) has the potential to increase specificity of the cytotoxic action, since these complexes can be guided or transported to a target by the use of an external magnetic field. However, these nanoparticles interaction with cells, their uptake mechanism, and subcellular localization are not understood. This work evaluates the uptake mechanism of Maghemite nanoparticleswith Rhodium citrated associated (MRC) nanoparticles in a metastatic and nonmetastatic breast cancer cell models comparing them to a non-tumor cell line. It is possible to assume that MRC NPs uptake in breast cancer cells is more effective than in normal cells both in amount of internalized material and in the achievement of a more strategic intracellular distribution. Moreover, this process occurs through clathrin-dependent endocytosis pathway with different basal expression levels of this protein in the tested cell lines. Taken together, our data suggest that MRC NPs act in cells nuclei, inhibiting DNA synthesis and cell proliferation inducing cell death. The effects were verified in both tumor cells but the metastatic line, MDA-MB-231, seemed to be more responsive to MRC NPs effects.

Submitted by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-09-15T19:44:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Chelry Fernanda Alves de Jesus.pdf: 3412626 bytes, checksum: 196a769a0f857f15c408d233116a895b (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-09-15T19:45:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Chelry Fernanda Alves de Jesus.pdf: 3412626 bytes, checksum: 196a769a0f857f15c408d233116a895b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-15T19:45:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Chelry Fernanda Alves de Jesus.pdf: 3412626 bytes, checksum: 196a769a0f857f15c408d233116a895b (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / In this study, maghemite nanoparticles associated to dextran were synthesized (crystallites with average diameters of 5.6 and 5.3 nm) from the precipitation of iron salts in an alkaline medium in the presence of dextran of molecular weights of 250 kDa and 75 kDa. Aqueous colloidal dispersions of maghemite/dextran reacted with different amounts of epichlorohydrin aiming at the crosslinking of dextran. The characteristics of the samples were evaluated by X-ray diffraction, high resolution electron microscopy, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, iron determination, hydrodynamic diameter and zeta potential. One of the maghemite/dextran samples was treated with an ammonium hydroxide solution for different times, seeking the functionalization of dextran with NH2 groups, whose content was determined by potentiometric titration. The maghemite/dextran-NH2 system was conjugated to rhodamine B fluorophore (RodB) under different reaction conditions, being the content of RodB determined by absorption spectrophotometry in the visible region. Photoluminescent characteristics of maghemite/dextran-RodB systems were evaluated by fluorescence microscopy, fluorescence spectrometry and flow cytometry. The results of the analyses and experiments showed that the molecular mass and the crosslinking of dextran did not influence significantly the characteristics of the colloidal systems, since the hydrodynamic diameter values were in the range of 110 and 138 nm and zeta potential was of -4.54 the -10.76 mV. However, the profile of the thermogravimetric curves of the solids was influenced by the crosslinking of dextran, as well as by the presence of the polymer not associated to the nanoparticles. The treatment with ammonia was proved efficient, increasing the number of NH2 groups per particle from 45 to 71. The conjugation of RodB to the maghemite/dextran-NH2 system was more efficient at a pH of 8.5, using a greater amount of carbodiimide and N-hydroxysuccinimide. The maghemite/dextran-RodB system presented different photoluminescent properties according to the content of NH2 groups with in the sample used in the conjugation reaction. The sample treated with the ammonia solution, containing 71 NH2-groups/particle, although it presented less amount of conjugated RodB (2.2 RodB/particle) showed greater fluorescence intensity than the sample showing the highest amount of RodB (2.8 Rod/particle), but that was not treated with ammonia (45-NH2/particle). This result was interpreted considering that the system treated with ammonia favored the RodB conjugation via covalent bond, while the untreated system favored the formation of aggregates of RodB via electrostatic interactions. / Neste trabalho, foram sintetizadas nanopartículas de maghemita (cristalitos com diâmetros médios de 5,6 e 5,3 nm) associadas à dextrana a partir da precipitação de sais de ferro em meio alcalino na presença de dextrana de massas moleculares de 250 kDa e 75 kDa. As dispersões coloidais aquosas de maghemita/dextrana reagiram com diferentes quantidades de epicloridrina visando à reticulação da dextrana. As características das amostras obtidas foram avaliadas por difração de raios-x, microscopia eletrônica de alta resolução, espectroscopia no infravermelho, análises termogravimétricas e medidas de teor de ferro, diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta. Uma das amostras de maghemita/dextrana foi tratada com solução de hidróxido de amônio por diferentes tempos, visando à funcionalização da dextrana com grupos -NH2, cujo teor foi determinado por titulação potenciométrica. O sistema maghemita/dextrana-NH2 foi conjugado ao fluoróforo rodamina B (RodB) em diferentes condições reacionais, sendo o teor de RodB determinado por espectrofotometria de absorção na região do visível. As características fotoluminescentes dos sistemas maghemita/dextrana-RodB foram avaliadas por microscopia de fluorescência, espectrometria de fluorescência e citometria de fluxo. Os resultados das análises e experimentos mostraram que a massa molecular e a reticulação da dextrana não influenciaram, significativamente, nas características dos sistemas coloidais, já que os valores de diâmetro hidrodinâmico ficaram na faixa de 110 a 138 nm e os de potencial zeta de -4,54 a -10,76 mV. Entretanto, o perfil das curvas termogravimétricas dos sólidos foi influenciado pela reticulação da dextrana, assim como pela presença de polímero não associado às nanopartículas. O tratamento com amônia mostrou-se eficiente, incrementando o número de grupos -NH2 por partícula de 45 para 71. A conjugação da RodB ao sistema maghemita/dextrana-NH2 foi mais eficiente em pH 8,5, empregando-se maior quantidade de carbodiimida e N-hidroxisuccinimida. O sistema maghemita/dextrana-RodB apresentou propriedades fotoluminescentes distintas em função do teor de grupos –NH2 superficiais na amostra empregada na reação de conjugação. A amostra tratada com solução de amônia, contendo 71 grupos NH2/partícula, embora tenha apresentado menor quantidade de RodB conjugada (2,2 RodB/partícula) mostrou maior intensidade de fluorescência do que a amostra com maior quantidade de RodB (2,8 Rod/partícula), mas que não foi tratada com amônia (45 –NH2/partícula). Este resultado foi interpretado considerando-se que o sistema tratado com amônia favoreceu a conjugação de RodB via ligação covalente, enquanto que o sistema não tratado favoreceu a formação de agregados de RodB via interações eletrostáticas.

El documento digital no refiere asesor / La investigación está basada en dos objetivos principales. El primero consiste en la comprension de la síntesis, funcionalizacion y explicación de los mécanismos de adsorcion que gobiernan en los sistemas conformados por nanopartículas (Nps) magnéticas, especialmente en nanopartículas de maghemita. Por lo cual, se ha usado la ruta de co-precipitacion química, debido a que es una ruta confiable y adecuada para aplicaciones en temas de remediación ambiental y del agua; ya que, la misma produce cantidades adecuadas en terminos de masa, es decir que es una ruta escalable. Además, las muestras estudiadas han sido caracterizadas de forma exhaustiva por el autor con el objetivo de estudiar en detalle las propiedades físico-químicas. Entre los resultados más sobresalientes, la formación de una fase poco común de maghemita con vacancias ordenadas usando ácido cítrico fue alcanzada, dicha fase no fue modificada cuando se coloco inmersa en una matriz de hidroxiapatita con el objetivo de lograr la funcionalización. Una investigación detallada usando los métodos de Le-Bail, espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) y Mossbauer mostraron que un ambiente hidratado formado por una interface de Fe-citrato jugo un rol significante en el mecanismo de funcionalización del nanocomposito, el cual adsorbió casi todo el Cu(II) en solución y completamente el Pb(II) en solución en un tiempo menor a 7 h. Los efectos físicos superficiales presentes en algunas muestras, tales como el efecto de exchange bias (EB) y vidrio de espín (spin glass) fueron estudiados por magnetometría DC y AC, donde se demostró que los grupos carboxílicos del acido etilendiamino-tetraacético (EDTA) suprime el efecto de no colinealidad del espín y el comportamiento EB, este efecto también fue explicado debido a la formacion de una capa antiferromagnética (AFM) proveniente de un hidróxido de Fe conocido como lepidocrocita. Un procedimiento de ajuste Mossbauer a diferentes temperaturas para nanopartículas presentando efectos de relajación superparamagnética y excitaciones magnéticas colectivas es también discutido. El diámetro promedio de los nanosistemas, diez muestras en total, se encuentra en el rango entre 3 a 17 nm en tamaño, el cual fue estimado del refinamiento Rietveld e Imágenes de Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Las nanopartículas revelaron alta estabilidad coloidal, la cual fue cuantificada por las medidas de potencial zeta mostrando que la ruta de coprecipitación fue mejorada por la funcionalización de las nanopartículas magneticas. A su vez, se mostró que las nanopartículas adsorben cantidades significativas de cobre y plomo. Siendo el último totalmente adsorbido por las diez muestras sin y con funcionalización de los diferentes agentes. El segundo objetivo reside en el desarrollo de un protocolo fácil de manejar, que sea ambientalmente seguro y barato para la adsorción y remoción de arsénico del agua. Por lo cual Nps puras de maghemita y nanocompositos binarios y tenarios hechos de estas Nps con dióxido de titanio (TiO2) y óxido de grafeno (GO) fueron sintetizados, caracterizados y aplicados en la adsorción de las especies inorgánicas de As, arsenito, As(III) y arseniato, As(V) de un ambiente acuoso. Las nanopartículas de maghemita mostraron una alta capacidad maxima de adsorción con valor de 83 mg/g para As(III) y 90 mg/g para As(V). Por lo tanto, las nanopartículas por sí solas poseen una remarcable capacidad de adsorción. Estos valores fueron ligeramente modificados cuando el TiO2 fue adicionado y una alta mejora en la capacidad de adsorción fue observada cuando el GO actuó como soporte incrementando de un valor de 83 mg/g a 110 mg/g para As(III) y de 90 a 127 mg/g para As(V), respectivamente. Ademas, los nanocompositos fueron rápidamente colectados con ayuda de una magneto permanente de Neodimio (Nd) en menos de 10 min. La capacidad de adsorción en función del pH fue evaluada y ayudó a explicar los mecánismos de adsorción de As. Los límites de cuantificación poseen valores por debajo de los establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA). Finalmente, recomiendo estos prototipos como adsorbentes de bajo costo con excelentes propiedades adsorbativas para cobre, plomo y arsénico, los cuales son metales pesados tóxicos que se encuentran comúnmente en sistemas acuosos. / Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Perú). Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondecyt) / Tesis

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco / The aim of this Dissertation was study the preparation of hydrogels based on alginate containing clay and magnetic material in its structure. The modifications on the physicochemical characteristics of hydrogels prepared with different crosslinking (CaCl2 and FeCl3), different concentrations of magnetic material (1 and 3 % w/w), and clay (1, 5 and 10 % w/w) were analyzed. After that, the removal capacity of Cu2+ and Zn2+ from aqueous solutions was evaluated. The samples were characterized according their chemical composition by infrared spectroscopy (FTIR), morphology by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy, magnetic properties by vibrating sample magnetization (VSM). Through the X-rays diffraction (XRD) it was possible to ascertain the nature of the magnetic material and the clays dispersion into hydrogels. The thermal stability of the samples was analyzed by thermogravimetry analysis (TGA). The results showed that both clay and magnetic material were well dispersed in the samples. Spherical hydrogels were prepared and the calcium alginate hydrogels had tended to present higher thermal resistance than the iron alginate hydrogels. All the magnetic samples showed superparamagnetic behavior; however iron alginate samples had proved be brittle after swelling in water. The equilibrium time of swelling was 240 minutes. The adsorption kinetics results showed that calcium alginate hydrogels prepared under the conditions evaluated in this work were efficient in the removal of Cu2+ and Zn2+, and copper showed higher affinity than zinc for the hydrogel

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco / The aim of this Dissertation was study the preparation of hydrogels based on alginate containing clay and magnetic material in its structure. The modifications on the physicochemical characteristics of hydrogels prepared with different crosslinking (CaCl2 and FeCl3), different concentrations of magnetic material (1 and 3 % w/w), and clay (1, 5 and 10 % w/w) were analyzed. After that, the removal capacity of Cu2+ and Zn2+ from aqueous solutions was evaluated. The samples were characterized according their chemical composition by infrared spectroscopy (FTIR), morphology by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy, magnetic properties by vibrating sample magnetization (VSM). Through the X-rays diffraction (XRD) it was possible to ascertain the nature of the magnetic material and the clays dispersion into hydrogels. The thermal stability of the samples was analyzed by thermogravimetry analysis (TGA). The results showed that both clay and magnetic material were well dispersed in the samples. Spherical hydrogels were prepared and the calcium alginate hydrogels had tended to present higher thermal resistance than the iron alginate hydrogels. All the magnetic samples showed superparamagnetic behavior; however iron alginate samples had proved be brittle after swelling in water. The equilibrium time of swelling was 240 minutes. The adsorption kinetics results showed that calcium alginate hydrogels prepared under the conditions evaluated in this work were efficient in the removal of Cu2+ and Zn2+, and copper showed higher affinity than zinc for the hydrogel

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-03T15:17:06Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Breiner Gabriel Canedo Silva - 2016.pdf: 5933676 bytes, checksum: f71deace1dcdc99b7cbc79191cf1374d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-03T15:18:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Breiner Gabriel Canedo Silva - 2016.pdf: 5933676 bytes, checksum: f71deace1dcdc99b7cbc79191cf1374d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-03T15:18:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Breiner Gabriel Canedo Silva - 2016.pdf: 5933676 bytes, checksum: f71deace1dcdc99b7cbc79191cf1374d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-07-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work magnetic nanoparticles composed of maghemite coated with L-lysine or DL-Histidine (crystallite average diameter between 4.5 to 8.1 nm.) were synthesized via the Fe (II) and Fe (III) coprecipitation method. The synthesized solids were dispersed in water to obtain aqueous suspensions called magnetic fluids. The samples were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetry, UV-Vis spectrophotometry, transmission electron microscopy, electrophoretic and dynamic light scattering. The suspended colloidal nanoparticles showed positive zeta potential at physiological pH, which enables the adsorption of negatively charged molecules of chromosomal and plasmid DNA on their surfaces. Their hydrodynamic radius were smaller than those reported in the literature (100nm) allowing phagocytosis of the nanostructure. A maghemite/L-Lysine sample was selected for DNA adsorption (chromosomal DNA of Humicola grisea fungus and shRNA and GFP encoding plasmids) and subsequent coating with dextran, for protection of its genetic information. Plasmids and dextran adsorption was evidenced by the increasing of the hydrodynamic radius of the samples, and the presence of DNA and dextran related bands in the infrared. / Neste trabalho, foram sintetizadas nanopartículas magnéticas constituídas de maghemita funcionalizada com L-Lisina ou DL-Histidina (cristalitos com diâmetro médio de 4,5 a 8,1 nm), pelo método da coprecipitação dos íons Fe (II) e (III). Os sólidos obtidos foram dispersos em água para obtenção de suspensões aquosas denominadas fluidos magnéticos. As amostras obtidas foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X, espectroscopia de infravermelho, termogravimetria, espectrofotometria UV-Vis, microscopia eletrônica de transmissão e espalhamento de luz dinâmico e eletroforético. As nanopartículas em suspensão apresentaram potencial zeta positivo em pH fisiológico, possibilitando assim adsorção de moléculas de DNA (cromossômico e plasmidial) negativamente carregadas, além de um raio hidrodinâmico inferior ao relatado na literatura (100 nm) para que ocorra a fagocitose das nanoestruturas. Uma amostra maghemita/L-Lisina foi selecionada para adsorção de DNA (cromossômico de fungo Humícola grísea e de plasmídeos codificadores de shRNA e GFP) e posterior recobrimento com dextrana, para proteção de sua informação genética. A adsorção dos plasmídeos e da dextrana foi evidenciada pelo aumento do raio hidrodinâmico das amostras e pela presença das bandas relativas à dextrana e ao DNA nos espectros de infravermelho.

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2017-09-25T17:05:30Z No. of bitstreams: 2 Tese -Sueli Maria da Silva - 2017.pdf: 3261955 bytes, checksum: 92803d6e2ab36c8abe127a4441b033bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-09-26T12:04:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese -Sueli Maria da Silva - 2017.pdf: 3261955 bytes, checksum: 92803d6e2ab36c8abe127a4441b033bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-26T12:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese -Sueli Maria da Silva - 2017.pdf: 3261955 bytes, checksum: 92803d6e2ab36c8abe127a4441b033bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-07-06 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Biological applications of nanoparticles require understanding the interaction between proteins and nanoparticles. In this thesis were performed studies of interaction between the protein BSA and maghemite nanoparticles functionalized with different anionic ligands (citrate ions, tripolyphosphate ions and bilayer laurate ions ), by three analytical techniques: isothermal titration calorimetry (ITC), adsorption isotherm by hydrodynamic diameter measurements using dynamic light scattering (DLS) and fluorescence spectroscopy. The values of the interaction constants (Ka) of BSA association on nanoparticles surface by DLS measurements were similar to those obtained by ITC, for the three systems. On the other hand, the study by ITC did not allows determining of the stoichiometry values (Nmax) of the association processes. The results obtained by the fluorescence technique are highly discrepant of the results obtained by the other two techniques. The evaluation of the functionalizing agent effect on the interaction between magnetite nanoparticles and BSA showed that there are differences in the Ka values, and in the energetic profiles of the interactions for the three systems studied. The Ka value for the interaction between BSA and citrate functionalized nanoparticles was in the order of 106 M-1, whereas for the other systems the values of Ka were 104 M-1. The energetic profile of the interactions, was endothermic in the system BSA-NP-Citrate, and exothermic for BSA-NP-Laurato and for BSA-NP-Tripolyphosphate. From the analysis of the thermodynamic parameters, it was possible to suggest that the interaction in the BSA-NP-citrate system was predominantly electrostatic, whereas the interaction in the other systems predominantly involved hydrogen bonds. The albumin estearase activity was reduced by the interaction with the nanoparticles, and was dependent upon the nanoparticles concentration. The reduction in stearase activity was higher for the -BSA-NP-Laurate system. In this work, the dynamic light scattering technique (DLS) was used, for the first time, to study of adsorption of BSA on functionalized maghemite nanoparticles. In addition, under the experimental conditions used, DLS was the only technique that provided (Nmax) values similar to those estimated. / Aplicações biológicas de nanopartículas inorgânicas demandam o entendimento das interações entre as nanopartículas e as proteínas. Nessa tese foram realizados estudos de interação entre a proteína BSA e nanopartículas de maghemita funcionalizadas com diferentes ligantes aniônicos (íons citrato, íons tripolifosfato e bicamada de íons laurato), por três técnicas analíticas: titulação de calorimetria isotérmica (ITC), isoterma de adsorção por medidas de diâmetro hidrodinâmico, empregando espalhamento de luz dinâmico (DLS) e espectroscopia de fluorescência. Os valores das constantes de interação (Ka) obtidos pelos estudos de adsorção da BSA sobre as nanopartículas por medidas de DLS foram semelhantes aos obtidos por ITC, para os três sistemas. Por outro lado, os estudos por ITC, não permitiram a determinação dos valores das estequiometrias de reação (Nmax). Os resultados obtidos pela técnica de fluorescência são altamente discrepantes em relação aos resultados obtidos pelas outras duas técnicas. A avaliação do papel do agente funcionalizante sobre a interação entre as nanopartículas e a BSA mostrou que há diferenças no perfil das interações nos três sistemas estudados. O valor da constante de associação para o sistema BSA-NP-Citrato foi da ordem de 106 mol.L-1, enquanto que para os demais sistemas foi de 104 mol.L-1. Os parâmetros termodinâmicos obtidos para o sistema BSA-NP-Citrato (ΔH = 5x103 cal.mol-1; ΔS+ +45 cal.mol-1; ΔG= -8410 cal.mol-1) sugerem que o processo de adsorção foi predominantemente de natureza eletrostática. Por outro lado, os parâmetros termodinâmicos obtidos para os sistemas, BSA-NP-Laurato (ΔH=-1,38x105 cal.mol-1; ΔS= -441cal.mol-1; ΔG= -6582 cal.mol-1) e BSA-NP-Tripolifosfato (ΔH = - 1,86x104 cal.mol-1; ΔS= -41 cal.mol-1; ΔG= -6352 cal.mol-1) sugerem que o processo de adsorção nesses sistemas tenha ocorrido predominantemente por pontes de hidrogênio. A atividade de esterase da albumina foi reduzida pela interação com as nanopartículas, e foi dependente da concentração das mesmas. A redução na atividade da esterase ocorreu em maior extensão para o sistema BSA-NP-Laurato. Nesse trabalho, a técnica de espalhamento de luz dinâmico (DLS) foi empregada pela primeira vez para o estudo de adsorção de BSA sobre nanopartículas de maghemita funcionalizadas, e se mostrou adequada. Além disso, nas condições experimentais utilizadas, foi a única técnica que forneceu valores da estequiometria de reação (Nmax) semelhante aos valores estimados.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-29T14:08:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Hannah Larissa Siqueira Matos - 2016.pdf: 2990660 bytes, checksum: cc4b5c0d56f74706e4279ad0ae79db3b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-29T14:09:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Hannah Larissa Siqueira Matos - 2016.pdf: 2990660 bytes, checksum: cc4b5c0d56f74706e4279ad0ae79db3b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T14:09:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Hannah Larissa Siqueira Matos - 2016.pdf: 2990660 bytes, checksum: cc4b5c0d56f74706e4279ad0ae79db3b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-05-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lead is a heavy metal that can be found in wastewaters of acid battery production, pigment and dye factories, petrochemical and automobile industries. It can cause serious damages to environment and human health even at trace level due to its bioaccumulation capacity. Numerous techniques are used for removal of heavy metals in wastewaters, the adsorption has been a technique of high efficiency and low cost with the use of alternative adsorbents, like nanoparticles. Iron oxide nanoparticles have low toxicity, they are biocompatible, and due to their small size, they have a huge surface area and high reactivity. In this study, colloidal suspensions of functionalized iron oxide nanoparticles with citrate were prepared using a modified coprecipitation methodology of Fe3+ and Fe2+ ions in basic medium. With the purpose of simplifying the synthesis to possible uses of nanoparticles in large scale, the colloidal suspension was obtained in one step and subsequent steps in the synthesis, such as washing and drying, were dismissed. Moreover, this synthesis does not generate waste, it has low cost, and simple application. The nanoparticles were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, point of zero charge, and molar ratio [Fe3+]/[Fe2+]. Colloidal suspensions were used for removal of Pb2+ in synthetic solutions. For this, studies were conducted to evaluate the influence of synthesis modifications in removal of metal ions, the pH and metal concentration effect, as well as the mechanisms of adsorption, kinetic and thermodynamics parameters. VIII It was observed that besides the adsorption process, nanoparticles were coagulated and precipitated, up tp 97% of Pb2+ removal in was obtained in high metal concentration. Thus, due to coagulation another step of separation was not necessary, which could be costly in wastewater treatment. / O chumbo é um metal pesado que pode ser encontrado em efluentes de produção de baterias, indústria de pigmentos e corantes, petroquímica e indústria automobilística. Ele pode causar graves prejuízos ao meio ambiente e à saúde humana mesmo em baixas concentrações, devido a sua capacidade de bioacumulação. Muitos métodos são utilizados para remoção de metais pesados em efluentes a adsorção tem se mostrado uma técnica de alta eficiência e de baixo custo com a utilização de materiais adsorventes alternativos, como as nanopartículas. As nanopartículas de óxido de ferro possuem baixa toxicidade, são biocompatíveis e, devido ao seu tamanho reduzido, possuem imensa área superficial específica e alta reatividade. Neste trabalho, foram preparadas suspensões coloidais de nanopartículas de óxido de ferro funcionalizadas com o íon citrato utilizando um método adaptado de coprecipitação de íons Fe3+ e Fe2+ em meio básico. Com a proposta de simplificar a síntese e a utilização das nanopartículas em possíveis aplicações em larga escala, a suspensão coloidal foi obtida em uma etapa e foram dispensadas etapas subsequentes na síntese, como lavagem e secagem. Além disso, essa síntese não gera resíduos, possui baixo custo e simples aplicação. As nanopartículas foram caracterizadas por difratometria de raios-X, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de transmissão, ponto de carga zero e razão molar [Fe3+]/[Fe2+]. As suspensões coloidais foram utilizadas para remoção de Pb2+ em soluções sintéticas. Para isto foram realizados estudos com o intuito de avaliar a influência de modificações na síntese na remoção dos íons metálicos, o efeito do pH e da concentração VI do metal, assim como os mecanismos de adsorção, cinética e os parâmetros termodinâmicos. No processo de remoção dos íons metálicos, foi observado que, além da adsorção, as nanopartículas também coagulavam e a sedimentavam em contato com a solução de íons metálicos, alcançando até 97% de remoção de Pb2+ em altas concentrações e dispensando mais uma etapa de separação, que pode ser dispendiosa no tratamento de águas residuais.

Esta Dissertação teve como objetivo,a síntese de hidrogéis à base de alginato e nanopartículas magnéticas (maghemita) preparadas in situ. Os hidrogéis foram preparados em diferentes concentrações de alginato de sódio (2 e 3% m/v), FeSO4 (0,3 e 0,5 mol L-1) e CaCl2 (0,1 e 0,3 mol L-1). As propriedades físico-químicas dos hidrogéis foram analisadas e, posteriormente, foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Ni2+ e Mn2+ de soluções aquosas. Para caracterização das amostras foram utilizadas diversas técnicas de análises, tais como, análise granulométrica, microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-X (XRD), espectroscopia Mössbauer, e análise termogravimétrica (TGA). Foram preparados hidrogéis com morfologia predominantemente esférica e dimensões micrométricas (500 a 850 m), com átomos de Fe e Ca dispersos uniformemente em sua estrutura. Os hidrogéis apresentaram boa resistência térmica e comportamento superparamagnético. As amostras foram intumescidas em água deionizada durante um intervalo de tempo a fim de avaliar o grau de intumescimento (Q) para determinar a amostra com a melhor resposta para posterior aplicação em solução aquosa contendo íons metálicos (Ni2+ e Mn2+). Os resultados revelaram que a amostra cuja concentração de 3% m/v de alginato de sódio, 0,3 mol L-1 de FeSO4 e 0,3 mol L-1 de CaCl2 obteve maior Q (50%). Em consequência deste resultado, optou-se por utilizar estaamostra, na remoção de metais pesados presentes em soluções aquosas e em efluentes industriais. Vários parâmetros,tais como: tempo de contato,pH, concentração inicial do íon e massa de hidrogel foram estudados.Os resultados, para efluente sintético, revelaram que o tempo de equilíbrio foi de 60 minutos; a capacidade de remoção dos metais melhora com o aumento de pH (3 a 9), sendo máxima em pH 7;quanto menor a concentração inicial da solução iônica (50 a 500 mg L-1), maior a capacidade de remoção, 52% de Ni2+ e 49% de Mn2+ (concentração inicial de 50 mg L-1). No efluente industrial, a remoção foi de 61% de Ni2+ e 57% de Mn2+(300 mg de hidrogel). Os resultados encontrados revelaram que os hidrogéis magnéticos produzidos à base de alginato têm potencial uso no tratamento de efluentes industriais contaminados com metais pesados / This Dissertation aims thesynthesis of hydrogels based on alginate and magnetic nanoparticles (maghemite) prepared in situ. Hydrogels were prepared at different concentrations of sodium alginate (2 and 3% w/v), FeSO4 (0.3 and 0.5 mol L-1) and CaCl2 (0.1 and 0.3 mol L-1). The physicochemical properties of the hydrogels were analyzed and, subsequently, evaluated for their ability to remove ions Ni2+ and Mn2+ from aqueous solutions. In orderto characterize the samples,several techniques were used, such as, granulometric analysis, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometry (VSM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Mössbauer spectroscopy and thermogravimetry analysis (TGA). Hydrogels with predominant spherical morphology and micrometric dimension were prepared (500 and 850 m) with atoms of Fe and Ca dispersed uniformly in their structure. The hydrogels presented good thermal resistance and superparamagnetic behavior. The samples were swollen in deionized water, for a period of time, to evaluate the swelling degree (Q) and determine the sample with the best result for subsequent application in an aqueous solution containing metallic ions (Ni2+ and Mn2+). The results revealed that the sample with concentration of 3% w/v of sodium alginate, 0.3 mol L-1 of FeSO4, and 0.3 mol L-1 of CaCl2 presented the higher Q (50%). In consequence of this result, we decided to use thissample, in the removal of heavy metals from aqueous solution and industrial wastewater.Several parameters, such as: contact time, pH, initial concentration of ionic solution and hydrogel mass were studied. The results, to the synthetic solution, revealed that the equilibrium time was 60 minutes; the capacity of metals removal improves with the pH increasing (3 to 9), and was maximum at pH 7; the lower the initial concentration of ionic solution (50 to 500 mg L-1), the higher the removal capacity, 52% of Ni2+ and 49% of Mn2+ (initial concentration of 50 mg L-1). In the industrial wastewater, the removal was 61% of Ni2+ and 57% de Mn2+ (300 mg of hydrogel). The results showed that magnetic hydrogels based on alginate synthesized have potential use in the treatment of industrial wastewater contaminated with heavy metals