No description available.

No description available.

Hydrothermally treated biomass could not only be used as a fuel or a fertilizer but it can also be refined into high-value products. Activated carbons are one of those. In the studies of this thesis, four different hydrothermally carbonized (HTC) biomasses, including horse manure, grass cuttings, beer waste and biosludge, have been successfully made into activated carbons. The activated carbon materials were in the forms of powdered activated carbons, powdered composites of activated carbon and iron oxide nano-crystals, and activated carbon discs. The HTC biomasses and the activated carbons were characterized and analyzed using several methods. The biomasses were carbonized to different extent during the hydrothermal treatment, which depended on the different natures of the biomasses. The HTC biomasses were activated into powdered activated carbons by both physical activation, using CO2, and by chemical activation, using H3PO4. Full factorial design matrices were applied to design experiments and study the influence of different parameters used during both physical and chemical activation. Activated carbons with embedded iron oxide nanoparticles were synthesized through hydrothermal carbonization followed by CO2 activation. These composites had high surface areas and showed a strong magnetism, and the powders could be separated from liquid phase by applying a magnetic field. Strong and dense activated carbon discs were also prepared from powdered HTC beer waste by pulsed current processing (PCP) and a subsequent CO2 activation procedure. The potential for carbon dioxide separation from nitrogen, and methylene blue adsorption in aqueous solution, were assessed for the powdered activated carbons produced from HTC biomasses. They showed good performance in both applications. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 1: In press.</p>

Thesis (Ph.D.(Chemistry))--University of Pretoria, 2004. / Includes summary. Also available online.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2005. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 164-174).

Submitted by Maria Lúcia Frade (marifrad@hotmail.com) on 2018-06-25T15:04:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação com artigo versão de arquivamento 25_06_2018.pdf: 5490840 bytes, checksum: 7f04a23e5fbc4a98d7cc0bd23f546892 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Irani Coito null (irani@fcfar.unesp.br) on 2018-06-25T19:35:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 frade_ml_me_arafcf_int.pdf: 5490840 bytes, checksum: 7f04a23e5fbc4a98d7cc0bd23f546892 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-25T19:35:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 frade_ml_me_arafcf_int.pdf: 5490840 bytes, checksum: 7f04a23e5fbc4a98d7cc0bd23f546892 (MD5) Previous issue date: 2018-05-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A acne vulgar é uma das dermatoses mais frequentes em jovens e a infecção causada pela bactéria Cutibacterium acnes (antigo Propionibacterium acnes) tem importante papel na patogênese da acne. Existem várias opções de tratamento que variam de acordo com a gravidade da doença, porém são associados com reações indesejadas e resistência aos antimicrobianos. A terapia fotodinâmica antimicrobiana (TFDa) então é proposta como tratamento alternativo para inativar C. acnes juntamente com a incorporação do fotossensibilizador (FS) em uma formulação tópica para otimizar a terapia. Este trabalho objetivou avaliar a eficácia in vitro da TFDa mediada pelo azul de metileno (AM) incorporado em hidrogel de quitosana e poloxamer (HG-AM) contra C. acnes em fase planctônica e biofilme. A viabilidade celular após TFDa foi avaliada através da quantificação das colônias formadas por mililitro de amostra (UFC/mL). Para caracterizar estruturalmente os HGs foram realizadas as análises oscilatórias e de comportamento de fluxo em reômetro de estresse controlado com geometria placa-cone e a bioadesão em pele de orelha de porco utilizando um texturômetro. A análise estatística dos dados feita foi a Análise de Variância (one way ANOVA) com pós-teste de Tukey. Os resultados deste estudo mostrou que a TFDa contra C. acnes foi eficaz utilizando HG-AM em fase plactônica. A concentração bactericida mínima foi de 12,5 µg/mL associada a uma fluência de 90 J/cm2. O biofilme de C. acnes não foi totalmente eliminado pela TFDa com HG-AM nas condições testadas. A máxima redução microbiana alcançada com o HG-AM foi de 1,9 log10 com 75 µg/mL do FS utilizando 150 J/cm2 e 30 minutos de pré-incubação do biofilme com o HG-AM. O HG a 0,25% de quitosana (HG1) mostrou-se adequado para aplicação na superfície da pele pois concentrações maiores de quitosana aumentam a elasticidade do hidrogel, podendo atrasar a liberação do FS. A incorporação do AM não afetou suas características reológicas e bioadesivas de forma significativa. Foi possível concluir que a TFDa mediada por HG-AM foi mais eficiente do que AM em solução para a redução total da carga microbiana em fase planctônica nas mesmas condições. / Acne vulgaris is one of the most frequent dermatosis in young people and the infection caused by the bacteria Cutibacterium acnes (formerly Propionibacterium acnes) plays an important role in the pathogenesis of acne. There are several treatments options that vary according to the severity of the disease, but are associated with unwanted reactions and antimicrobial resistance. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) is then proposed as an alternative treatment to inactivate C. acnes together with the incorporation of the photosensitizer (PS) into a topical formulation to optimize therapy. This work aimed to evaluate the in vitro efficacy of methylene blue (MB) mediated TFDa incorporated in chitosan and poloxamer (HG-MB) hydrogels against planktonic and biofilm C. acnes. Cell viability after aPDT was evaluated by quantifying the colonies formed per milliliter of sample (CFU / mL). To characterize structurally the HG were performed the oscillatory and behavior of flow in a controlled stress rheometer with cone-plate geometry and bioadhesion in pig ear skin using a texture analyser. The statistical analysis of the data was the Analysis of Variance (one way ANOVA) with post-test of Tukey. The results of this study showed that aPDT was effective using HG-MB in planktonic phase. The minimum bactericidal concentration was 12.5 μg/mL associated with a fluence of 90 J/cm2. The C. acnes biofilm was not totally eliminated by the aPDT with HG-MB under the conditions tested. The maximum microbial reduction achieved with HG-MB was 1.9 log10 with 75 μg/mL of the PS using 150 J/cm2 and 30 minutes biofilm incubation with HG-MB. HG at 0.25% of chitosan (HG1) was adequate for application to the skin surface because higher concentrations of chitosan increase the elasticity of the hydrogel and may delay PS release. The incorporation of MB did not significantly affect its rheological and bioadhesive characteristics. It was possible to conclude that HG-MB mediated aPDT was more efficient than MB solution for the total reduction of planktonic microbial load under the same conditions. / 133456/2016-1

Orientador: Prof. Dr. Ronei Miotto / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / Neste trabalho, estudamos o processo de interação de fotossensibilizadores com modelos de membranas lipídicas com o intuito de contribuir para a compreensão dos processos dinâmicos e das mudanças físicas e estruturais em nível microscópico. Em particular, nossa análise está voltada para o desenvolvimento de fotossensibi- lizadores mais eficientes para aplicação em terapia fotodinâmica (TFD). Nossos estudos baseiam-se principalmente em simulações atomísticas de dinâmica molecu- lar (MD). A topologia do fotossensibilizador alvo, azul de metileno (AM), é obtido através de um modelamento quântico, baseado na teoria do funcional da densidade (DFT). Todas as simulações MD iniciam-se com o AM disperso em fase aquosa em diferentes configurações. Independente da configuração inicial, o AM interage com as membranas modelo estudadas em aproximadamente 2 ns. O processo de intera- ção é mediado principalmente por interações eletrostáticas entre membrana e AM. Nossos cálculos indicam que todas as membranas modelos estudadas apresentam modificações na presença de AM, mesmo na ausência de irradiação, sugerindo que algumas das mudanças morfológicas da membrana observadas experimentalmente acontecem antes do processo de iluminação. De acordo com nossas simulações, as membranas estudadas apresentam um aumento de área por lipídeo e uma diminui- ção da espessura, indicando um aumento da permeabilidade da membrana o que implica em uma maior facilidade para trocas entre os meios interno e externo. A análise da estrutura atômica derivada de nossas simulações sugerem que o átomo de enxofre da molécula de azul de metileno interage principalmente com os fosfatos presentes nas cabeças polares dos fosfolipídeos que compõem as membranas mo- delo. Nossas simulações indicam que o grau de superposição do AM com o oxigênio dissolvido no meio é similar para todas as membranas modelo consideradas. Isso nos leva a inferir que a eficiência do AM como agente em TFD nos diferentes mode- los de membrana considerados depende muito mais da afinidade entre membrana e fotossensibilizador do que das características estruturais ou modificações provo- cadas pela internalização do AM. Finalmente, cabe destacar que nossos cálculos indicam que a presença de íons no solvente provocam mudanças nas características de penetração do AM dificultando a passagem da molécula nos casos da DPPC, POPC e POPG. / In this work, we study the photosensitizers interaction process with model lipid membranes in order to contribute to the understanding of the dynamic processes with physical and structural changes at the microscopic level. In particular, our analysis is focused on the development of more efficient photosensitizers for use in photodynamic therapy (PDT). Our studies are mainly based on atomistic simu- lations of molecular dynamics (MD). The topology of the target photosensitizer, methylene blue (MB), is obtained by a quantum modeling based on Density Func- tional Theory (DFT). All MD simulations begin with MB in the dispersed aqueous phase in different configurations. Regardless of the initial configuration, the MB interacts with model membranes studied in approximately 2 ns. The process of interaction is primarily mediated by electrostatic interactions between membrane and MB. Our calculations indicate that all membranes studied models show chan- ges in the presence of MB, even in the absence of irradiation, suggesting that some of the experimentally observed morphological changes occur before the membrane illumination process. According to our simulations, we studied the membranes have an area of increased lipid and a thinning, indicating an increased permea- bility of the membrane which implies a greater ability to exchange between the internal and external means. The analysis of atomic structure derived from our simulations suggest that the sulfur atom the methylene blue molecule interacts mainly with phosphates in the polar heads of the phospholipids that makes up the model membranes. Our simulations indicate that the MB degree of overlap with the dissolved oxygen in the medium is similar for all the considered model membranes. This leads us to infer that the MB efficiency as an agent in PDT in different models of membrane considered depends much more on affinity between membrane and photosensitizer that the structural characteristics or modifications caused by internalization of MB. Finally, it is noteworthy that our calculations indicate that the presence of ions in the solvent causes changes on MB penetra- tion characteristics obstructing the passage of the molecule in the case of DPPC, POPC and POPG.

Orientadora: Profa. Dra. Iseli Lourenço Nantes / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Neste trabalho estudamos as propriedades fotoquimicas e fotofisicas do azul de metileno imobilizado em uma resina cationica chelexR 100. O procedimento de incorporacao consiste em adicionar a resina cationica em solucao de azul de metileno promover a agitacao ate que a resina se torne azul e o meio aquoso transparente, indicando que todo o corante foi adsorvido pela resina. A incorporacao do azul de metileno na resina chelex mantem as moleculas do corante no estado agregado o que favorece o mecanismo fotoquimico tipo I quando o sistema e exposto a irradiacao com luz branca ou vermelha. No mecanismo tipo I as moleculas de azul de metileno passam ao estado triplete por mecanismo de cruzamento intersistema e oxidam seus pares dando origem ao corante cation radical (MB2+¿h) e o corante na forma semi reduzida (MB¿h). A forma semireduzida sofre dismutacao para a forma totalmente reduzida (MBH) que e branca e o seu par inicial (MB+). As formas leuco e semi reduzida sao redutoras e em meio aerado transferem eletrons para o oxigenio molecular que e convertido a ions superoxido, a geracao de grandes quantidades de ions superoxido no interior da resina favorece o processo de dismutacao espontaneo desse radical livre a peroxido de hidrogenio. Em nosso sistema o peroxido de hidrogenio foi identificado por amplex rede pela conversao de HPR a composto II. A geracao de peroxido de hidrogenio nesse sistema se mostrou dependente da concentracao de oxigenio no meio o que torna improvavel que o peroxido de hidrogenio seja resultado da oxidacao da agua pelo MB2+¿h (cation radical). Alem disso, os potenciais redox do par MB2+¿h/MB+ -230 mV nao e favoravel para oxidar agua H2O2 H+ /H2O + OH¿h +320 mV. A capacidade fotoredutora do sistema tambem se mostrou capaz de reduzir ions ouro e prata para a sintese das respectivas nanoparticulas metalicas. Foi caracterizado que esse sistema permite modular forma e tamanho das nanoparticulas com o uso de diferentes razoes de massa de resina/sal metalico. Em determinada razoes de resina sal metalico foi possivel produzir nanoparticulas anisotropicas capazes de aumentar o rendimento quantico de fluorescencia de diferentes fluoroforos e de exacerbar a acao fotodinamica de porfirinas utilizadas como fotossensibilizadores. Para esse ultimo caso o efeito fotodinamico das AuNPs mostrou-se sensivel ao efeito de campo magnetico externo. / We study the photophysical and photochemical properties of methylene blue immobilized on a cationic resin chelexR 100. The adsorption procedure is carried out by shaking a methylene blue solution with a mass of chelexR 100 up to the solution became colorless and resin blue. The incorporation of the methylene blue in the chelex resin stabilizes the dye molecules in the aggregate state which favors the photochemical type I mechanism when the system is exposed to irradiation with white or red light. In type I mechanism the methylene blue molecules are excited to triplet state by intersystem crossing mechanism. A molecules the methylene blue oxidize an adjacent pair to the corresponding the cation radical (MB2+¿h) and is it is converted to the semi reduced form of the dye (MB¿h). The MB¿h molecules undergoes dismutation to the leuco form (MBH) and the ground state form (MB+). The leuco and the semireduced forms are reducing agents that can transfer electrons to molecular oxygen molecules that is in turn converted to superoxide ions. The generation of large quantities of superoxide ions within the resin favors of spontaneous dismutation of hydrogen peroxide and molecular oxygen. In this condition, the generation of hydrogen peroxide was identified by indirectly by AmplexRred kit and directly the conversion of the HPR resting form (Fe3+=O) to the high valence form, compound II (Fe4+=O) The generation of hydrogen peroxide is dependent of molecular oxygen concentration making it unlikely hydrogen peroxide should be significantly produced by the oxidation of water by MB2+¿h (radical cation). Additionally, the redox potentials of the pair MB2+¿h/MB+ -230 mV is not favorable to oxidize water H2O2 H+ /H2O + OH¿h +320 mV. The photoreducing capacity of the system was also able to reduce ions gold and silver for the synthesis of the respective metal nanoparticles. It was characterized in that the system allows modulation of the shape and size of nanoparticles using different of resin dye mass/metal salt ratios. In determined resin dye mass/metal salt ratios it was possible to produce anisotropic nanoparticles bearing the capacity of increasing the fluorescence quantum yields of different fluorophores and exacerbating the photodynamic action of porphyrins used as photosensitizers. For this latter case the photodynamic effect of AuNp's was sensitive to the external magnetic field effect.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5518.pdf: 1765927 bytes, checksum: 354bfee295ad1873956c15264ad51854 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The photodynamic inactivation (PDI), used for biological control of microorganisms, involves the action of a photosensitizer (PS), activated by visible light, in order to oxidize organic substrates, resulting in cytotoxic effect. The control of free-living amoebae is important both for its pathogenicity and its microorganisms harboring. Additionally, some species may develop serious infections in humans. The present study evaluated the in vitro effectiveness of PDI in Acanthamoeba polyphaga. Salt of curcuminoids, curcumin, methylene blue and Photogem® were used as FS. Besides, this study intended to observe morphological changes caused by the salt of curcuminoids in the microorganism. The samples were grown at 37 ºC in PYG medium for a period of 48 to 72 hours. Curcumin was solubilized in 1 mL DMSO and further diluted in distilled water to obtain final concentrations. The other PS s were directly solubilized in distilled water. The irradiation light-emitting diodes were used at wavelengths 460 and 630 nm at doses of 30 and 50 J/cm2. After treatments, resazurin was added to evaluate the respiratory activity of A. polyphaga and the samples were incubated at 37 °C for 4 hours. The fluorescence intensity was measured in a fluorescence spectrophotometer. In PDI with salt of curcuminoids at concentrations 500, 1000 and 1500 µg/mL, there was a reduction of 27.7%, 61.4% and 82.5% at 30 J/cm2 and 75.2%, 85.0% and 95.9% at 50 J/cm2, respectively. In PDI with curcumin at concentrations 35, 70 and 140 µg/mL, there was a reduction of 16.2%, 24.0% and 25.7% at 30 J/cm2, and 25.4%, 28.3 % and 30.5% at 50 J/cm2, respectively. In PDI with methylene blue at concentrations 24 and 32 µg/mL, there was a reduction of 14.1% and 28.3% at 30 J/cm2, with no reduction in the concentration of 16 µg/mL and 18.7%, 36.9% and 23.9% at 50 J/cm2, respectively. Finally, in PDI with Photogem® at concentrations 50, 100 and 200 µg/mL, there was a reduction of 20.1%, 37.6% and 53.5% at 30 J/cm2, and 17.1%, 38.9% and 57.3% at 50 J/cm2, respectively. The removal of the PS before irradiation showed that the salt of curcuminoids probably didn t stay inside of amoebas, because the reduction obtained previously was not observed in this condition. The PS was toxic to the amoebae in the absence of light, at the concentrations tested, and the isolated use of light showed no phototoxic effect, except the dose of 50 J/cm2 at 460 nm wavelength. The phototoxicity by doses of light together the PS contributed to the death of the amoebae, being more efficient with salt of curcuminoids. The analysis of confocal microscopy images showed that the salt of curcuminoids caused damage in amoebae, confirming its toxicity in the dark. Therefore, it is concluded that contact with only the PS is already able to induce morphological changes in A. polyphaga, leading some of them to death. / A inativação fotodinâmica (IFD), utilizada no controle biológico de microrganismos, envolve a ação de um fotossensibilizador (FS), ativado por luz visível, no intuito de oxidar substratos biológicos, resultando em efeito citotóxico. O controle de amebas de vida livre é importante, tanto pela sua patogenicidade quanto pelo fato de abrigarem microrganismos. Além disso, algumas espécies podem desenvolver sérias infecções em humanos. O presente estudo propôs analisar a efetividade in vitro da IFD em Acanthamoeba polyphaga utilizando sal de curcuminóides, curcumina, azul de metileno e Photogem® como FS, além de observar alterações morfológicas causadas pelo sal de curcuminóides neste microrganismo. As amostras foram cultivadas em meio PYG, incubadas a 37°C por 48 a 72 horas. A curcumina foi solubilizada em 1 mL de DMSO e posteriormente diluída em água destilada para obtenção das concentrações finais. Os demais FS foram solubilizados diretamente em água destilada. Para a irradiação, diodos emissores de luz foram utilizados nos comprimentos de onda 460 e 630 nm, nas doses de 30 e 50 J/cm2. Após os tratamentos, resazurina foi adicionada para avaliar a viabilidade de A. polyphaga, sendo as amostras incubadas a 37°C por 4 horas. A intensidade de fluorescência foi medida em espectrofotômetro de fluorescência. Na IFD com sal de curcuminóides nas concentrações 500, 1000 e 1500 µg/mL, houve redução de 27,7%, 61,4% e 82,5% com 30 J/cm2, e de 75,2%, 85,0% e 95,9% com 50 J/cm2, respectivamente. Já na IFD com curcumina nas concentrações 35, 70 e 140 µg/mL, houve redução de 16,2%, 24,0% e 25,7% com 30 J/cm2, e de 25,4%, 28,3% e 30,5% com 50 J/cm2, respectivamente. Na IFD com azul de metileno nas concentrações 24 e 32&#61472;µg/mL, houve redução de 14,1% e 28,3% com 30 J/cm2, não havendo redução na concentração de 16 µg/mL e de 18,7%, 36,9% e 23,9% com 50 J/cm2, respectivamente. Por fim, na IFD com Photogem® nas concentrações 50, 100 e 200 µg/mL, houve redução de 20,1%, 37,6% e 53,5% com 30 J/cm2, e de 17,1%, 38,9% e 57,3% com 50 J/cm2, respectivamente. A retirada do FS antes da irradiação mostrou que o sal de curcuminóides provavelmente não permaneceu no interior das amebas, pois a redução obtida anteriormente não foi observada nesta condição. Os FS apresentaram toxicidade para as amebas, na ausência de luz, nas concentrações testadas e o uso isolado da luz não apresentou efeito fototóxico, exceto a dose 50 J/cm2 no comprimento de onda 460 nm. A fototoxicidade proporcionada pelas doses de luz junto aos FS utilizados contribuiu para o efeito de morte das amebas, sendo a IFD eficiente com o sal de curcuminóides. A análise das imagens obtidas pela microscopia confocal mostrou que o sal de curcuminóides causou danos em amebas, confirmando a toxicidade apresentada no escuro. Portanto, conclui-se que apenas o contato com o FS já é capaz de induzir mudanças morfológicas em A. polyphaga, levando algumas células à morte.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP