Les Poly(HydroxyAlcanoates) (PHA) sont des polymères naturels, biodégradables et biocompatibles, synthétisés par de nombreux organismes, et plus particulièrement des procaryotes. Il existe à ce jour plus de 150 types de monomères de PHA différents, accumulés chez différents genres bactériens, en tant que source d’énergie et de carbone. En effet, les granules de PHA intracellulaires sont produites en réponse à un apport en excès de sources de carbone dans l’environnement (glucides, acides gras…), couplé à une carence en éléments azotés nécessaires à la division cellulaire. De par leur caractère biodégradable et biocompatible, les PHA sont employés depuis plus de 20 ans comme biomatériaux dans les domaines pharmaceutiques et biomédicaux, notamment comme micro/nanovecteurs à visée thérapeutique. Ce doctorat met en évidence des méthodes de criblage moléculaire par PCR pour la sélection de bactéries productrices de PHA, isolées de sites hydrothermaux des océans Atlantique et Pacifique au cours de campagnes océanographiques Ifremer. Selon des protocoles de fermentation standardisés et optimisés, des polymères de poly(3-hydroxybutyrate-4-hydroxybutyrate) P(3HB4HB) d’intérêt biomédical ont été produits, puis des études taxonomiques et phylogénétiques ont été menées pour explorer la biodiversité microbienne associée aux environnements marins profonds. Ensuite, des PHA ont été modifiés par réaction thiol-ène photoactivée afin d’obtenir des copolymères hydrosolubles, adaptés pour l’enrobage de nanoparticules poreuses de type Metal-Organic Frameworks (MOF). La caractérisation physicochimique a été réalisée par différentes techniques, et notamment par SEM et STEM-EDX. Les systèmes hybrides poreux MOF-PHA ont ensuite été évalués quant à leur biocompatibilité vis-à-vis de cellules immunitaires (macrophages), par des tests de cytotoxicité et de prolifération cellulaire. Cette étude met en lumière les potentialités de cette nouvelle génération de nanovecteurs, synthétisés pour augmenter le bénéfice thérapeutique tout en minimisant les effets secondaires sur l’organisme humain. / Poly(HydroxyAlkanoates) (PHA) are natural polymers, biodegradable and biocompatible, synthesized by many organisms, especially prokaryotes. There are over 150 kinds of these polyesters, accumulated in a wide variety of bacteria as carbon and energy storage material. PHA granules are deposited intracellularly when microorganisms are cultivated in the presence of an excess of carbon source (glucids, fatty acids...) together with a nitrogenous nutrient deficiency. Due to their biodegradability and biocompatibility, PHA can be used as biomaterials in medical or pharmaceutical fields, and numerous therapeutic micro/nanovectors have already been developed over the past two decades.The present PhD research project highlighted molecular screening methods by PCR for the PHA producing Bacteria selection, isolated during Ifremer cruises from hydrothermal vents in Atlantic and Pacific oceans.According to standardized and optimized fermentation protocols, poly(3-hydroxybutyrate-4-hydroxybutyrate) P(3HB4HB) polymers of biomedical interest were produced, then taxonomic and phylogenetic studies were performed to explore microbial biodiversity associated with deep-sea environments. Next, PHA were modified by ‘click chemistry’ to obtain hydrosoluble copolymers, suitable for coating high porous Metal-Organic Frameworks (MOF) therapeutic nanoparticles. Physico-chemical characterization was performed using different techniques, and more particularly by SEM and STEM-EDX. MOF-PHA hybrid porous systems were then evaluated for their biocompatibility against immune cells (macrophages), by cytotoxicity and cellular proliferation tests. This study highlights potentials of these new generations of nanovectors, synthesized to increase the therapeutic benefit while minimizing side effects on the human body.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo920_1.pdf: 2966352 bytes, checksum: 64f5f0a198024542cf5cad637bd100b8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Substâncias farmacêuticas têm sido recentemente reconhecidas como contaminantes emergentes quando presentes em concentrações mesmo a nível de ng ou μg nos rios e em espécies aquáticas, quer sejam zooplancton ou fitoplancton. Estas espécies devido às suas propriedades físico-químicas são persistentes e bioacumulativas no ambiente provocando efeitos negativos nos ecossistemas aquáticos ou terrestres. Dentre os grupos de fármacos, a oxitetraciclina (OTC), um antibiótico se mostra eficaz contra diversos microorganismos, com aplicação na medicina humana e veterinária. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um eletrodo íon-seletivo para detecção de oxitetraciclina através de sistema de análise por injeção seqüencial, avaliar sua degradação aplicando processos oxidativos avançados, e avaliar o uso de rede de coordenação 3D para adsorver OTC de uma solução aquosa. Através de testes de seletividade foi possível desenvolver uma metodologia potenciométrica, utilizando na preparação da membrana sensora, dibutil ftalato (68%), PVC-COOH (31%), e β-ciclodextrina (1%). A incorporação desta membrana em sistemas de análise por injeção seqüencial conduziu a uma automatização dos procedimentos analíticos envolvidos na determinação de OTC.HCl em produtos farmacêuticos, proporcionando uma freqüência analítica de aproximadamente 51 amostras h-1 sendo possivel utilizar este sistema em análise de rotina. A degradação da oxitetraciclina em solução aquosa foi avaliada utilizando Processos Oxidativos Avançados. Obteve-se através da fotólise uma degradação de 54,7% utilizando lâmpada com 250W de potência após 60 minutos. Aplicando o processo H2O2/UV a degradação foi de 92,6% com uma lâmpada de 250W de potência e [H2O2] = 6 mmol, em 15 minutos. Na aplicação do Processo Fenton, obteve-se 69,0% na degradação, utilizando [Fe2+] = 0,05 mmol e [H2O2] = 6 mmol, em 6 minutos. O uso do Processo foto-Fenton, utilizando lâmpada de 250W de potência, [Fe2+] = 0,05 mmol e [H2O2] = 6 mmol, em 6 minutos, obteve-se uma degradação de 85,0%. Através do processo por fotocatálise (TiO2) a degradação do antibiótico foi de 98,3% com injeção de ar, utilizando luz negra (400-320nm), pH = 7 e [TiO2] = 1 g L-1, em 60 minutos de processo. No processo de remoção (%) da oxitetraciclina empregando Metal Organic Frameworks (MOF) houve remoção de 4,3 a 99,7%. O comportamento das MOFs ativadas apresentou uma menor eficiência em relação aos in natura . Analisando a MOF A100, a remoção e o equilíbrio da oxitetraciclina ocorreram de forma rápida (±20 min), tanto para a MOF in natura, quanto para a ativada. Já o comportamento de saturação da coluna utilizando a MOF C300 (C18H6Cu3O12) ocorreu de maneira acentuada para os dois tipos de adsorvente, ou seja, indicando o completo esgotamento da coluna (C/C0=1). A curva de saturação da MOF Z1200 (C8H12N4Zn) ocorreu de maneira mais suave, principalmente para o adsorvente in natura . Através da caracterização das MOFs por Infravermelho, observou-se que apenas a faixa no comprimento de onda correspondente a água (3000 a 3650 nm) para a MOF Z1200 é quase nula, como também, na análise por BET obteve-se uma maior área superficial e volume poroso, isso pode ter levado a uma melhor interação junto a OTC. Aplicando o planejamento fatorial com a Basolite Z1200 foi possível verificar que quanto maior for a massa e menor o tempo significa um aumento médio 16,8 e 13,3% na quantidade de remoção da oxitetraciclina, respectivamente

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VivianeOC_DISSERT.pdf: 3402531 bytes, checksum: e2e7a469bf001a9ef16d573773ea7bda (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Metal Organic Frameworks (MOFs) are supramolecular structures consisted of ions or metal clusters coordinated to organic ligands which are repeated in two or three dimensions. These structures have atracted much attention due to their properties such as low density, high specific surface area and large volume of pores. In this work, MOFs consisted of zinc clusters connected by ditopic ligands, terephthalic acid (1,4- H2BDC) or isophthalic acid (1,3-H2BDC) were synthesized. To obtain the proposed materials, different routes and synthetic parameters were tested, such as the molar ratio of the precursors, the addition of template molecules, the type of solvente, the addition of organic base or the type of a counter-ion of Zn salt. It was found that the variation of these parameters led to the formation of different metalorganic structures. The solids obtained were characterized by XRD, SEM and IR. For the samples identified as MOF- 5, it was verified that the structure was composed of both interpenetrated and non interpenetrated structures. These samples showed a low stability, becoming totally transformed into another structure within less than 72 hours. The addition of the nickel and/or cobalt was found to be a promissing method for increasing the stability of MOF- 5, which in this case, still remained unconverted to another structure even after 15 days of exposure to air. The samples prepared from 1,3-H2BDC were probably new, still unknown Metal Organic Frameworks / Redes Metalorg?nicas (MOFs) s?o estruturas supramoleculares constitu?das de ?ons ou clusters met?licos coordenados com ligantes org?nicos que se repetem em duas (2D) ou tr?s (3D) dimens?es. Essas estruturas t?m atra?do muita aten??o devido ?s suas propriedades, como por exemplo, baixa densidade, elevada ?rea superficial espec?fica e elevado volume de poro livre. Neste trabalho foram sintetizadas MOFs formadas por clusters met?licos de zinco conectados por ligantes dit?picos, ?cido tereft?lico (1,4- H2BDC) ou isoft?lico (1,3-H2BDC). Para a obten??o dos materiais propostos foram testadas diferentes rotas e par?metros de s?ntese, tais como, raz?o molar dos precursores, adi??o de mol?culas de molde, tipo de solvente, adi??o de base org?nica ou do contra-?on do sal de Zn. Constatou-se que a varia??o destes par?metros pode conduzir a forma??o de diferentes estruturas metalorg?nicas. Os s?lidos obtidos foram caracterizados por DRX, MEV e IV e TG. Para as amostras onde foi identificada a rede metalorg?nica MOF-5 verificou-se a exist?ncia de por??es de estrutura interpenetrada, assim como de estrutura n?o interpenetrada. Estas amostras apresentaram baixa estabilidade, convertendo-se totalmente em outra estrutura num per?odo de tempo inferior a 72 h. A adi??o de n?quel e/ou cobalto mostrou-se promissora para o aumento de estabilidade da MOF-5, a qual foi identificada mesmo ap?s 15 dias de exposi??o ao ar. Dentre as amostras preparadas com 1,3-H2BDC apenas uma estrutura foi identificada, com base nos bancos de dados de estruturas conhecidas, levando a crer que tr?s redes metalorg?nicas obtidas apresentam estruturas in?ditas

Mesoporous MOFs are currently record holders in terms of the specific surface area with values exceeding 7000 m2 gˉ¹, a textural feature unattained by traditional porous solids such as zeolites, carbons and even by graphene. They are promising candidates for high pressure gas storage and also for conversion or separation of larger molecules, whose size exceeds the pore size of zeolites. The rational strategies for synthesis of mesoporous MOF are outlined and the unambiguous consistent assessment of the surface area of such ultrahighly porous materials, as well as present challenges in the exciting research field, of mesoporous MOFs are discussed. The crystallinity, dynamic properties, functional groups, and wide range tunability render these materials as exceptional solids, but for the implementation in functional devices and even in industrial processes several aspects and effective characteristics (such as volumetric storage capacities, recyclability, mechanical and chemical stability, activation) should be addressed.