Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência de união a microtração de cimentos resinosos autoadesivos a cerâmicas de zircônia policristalina. Dezoito blocos cerâmicos de zircônia 3Y-TZP (9 LAVA e 9 LAVA Plus) foram jateados com partículas de 50 m de Al2O3por 20 s com pressão de 28 psi a uma distância de 10 mm. Os blocos cerâmicos foram duplicados em resina composta (Point 4, Kerr) por moldagem com silicone. Os blocos de resina composta foram cimentados à superfície jateada da zircônia usando três diferentes cimentos resinosos autoadesivos: (1) RelyX Unicem 2 (3M ESPE); (2) SmartCem 2 (Dentsply); (3) Speedcem (Ivoclar Vivadent). Após 24 h imersos em água destilada a 37oC, os blocos cimentados foram cortados em palitos para testes de microtração,com área da interface adesiva de 1 mm2 0,2 mm, e tensionados até a fratura. Os resultados foram analisados pelo teste de análise de variância de dois fatores e pelo teste de comparações múltiplas LSD (&#945;=0.05). As amostras fraturadas foram analisadas com microscopia eletrônica de varredura (MEV) e o modo de falha foi registrado. A topografia das superfícies cerâmicas antes e após o jateamento foi comparada por microscopia de força atômica (AFM). A resistência de união do cimento Speedcem à zircônia foi estatisticamente superior àquela reportada pelos cimentos RelyX Unicem 2 e SmartCem 2, independentemente da cerâmica usada (p<0,05). O fator cerâmica não teve influência estatística na resistência de união. A interação entre os dois fatores se mostrou significativa (p<0,05). O modo de fratura associado ao SmartCem 2 foi quase exclusivamente adesiva, enquanto oRelyX Unicem 2e o Speedcem exibiram um maior percentual de falhas mistas. Não foram observadas falhas coesivas. O AFM não revelou diferença no padrão de topografia de superfície entre as duas cerâmicas antes ou após o jateamento. Concluiu-se que o cimento Speedcem foi superior na adesão a cerâmicas de zircônia policristalina. / The aim of this study was to evaluate the microtensile bond strength of self-adhesive resin cements to polycrystalline zirconia. Eighteen 3Y-TZP ceramic blocks (9 LAVA and 9 LAVA Plus) were sandblasted with 50 m Al2O3 powder for 20 s with a pressure of 28 psi at a working distance of 10 mm. The ceramic blocks were duplicated in composite resin (Point 4, Kerr) using a silicon mold. Composite blocks were bonded to sandblasted zirconia using different self-adhesive resin cements: (1) RelyX Unicem 2 (3M ESPE); (2) SmartCem 2 (Dentsply); (3) Speedcem (Ivoclar Vivadent). After 24 h immersed in distilled water at 37oC the bonded specimens were cut into microtensile bond sticks of 1 mm2 0,2 mminterface areaand loaded in tension until failure. Data were analyzed by two-way ANOVA and LSDtest for multiple comparisons (&#945;=0.05). The fractured surfaces were observed using a scanning electron microscope (SEM) and the failure mode was recorded. Surface topography of the sandblasted and the as sintered zirconia materials were analyzed under an atomic force microscope (AFM).Bond strength of Speedcem cement to zirconia was significantly higher than that of RelyX Unicem 2 and SmartCem 2, irrespective of the ceramic used (p<0,05). Bond strength was not significantly influenced by the ceramic factor. Interactions were significant (p<0,05). The mode of failure of SmartCem 2 was almost exclusively adhesive, while RelyX Unicem 2 and Speedcem exhibited a good percentage of mixed fractures. No cohesive fractures were observed. AFM did not reveal differences in the topography pattern of the two ceramics before or after sandblasting. It was concluded that Speedcem presented superior adhesion to polycrystalline zirconia ceramics.

Orientador: Gilberto Medeiros Ribeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_MarinaSoares_D.pdf: 10910248 bytes, checksum: 5dc120ade30e376360bb05f29092999a (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As propriedades estruturais e eletrônicas dos materiais em escala nanométrica dependem fortemente de sua composição química, assim como seu tamanho e forma. Uma variedade de morfologias distintas pode ser formada controlando-se as condições experimentais durante o crescimento epitaxial de Ge sobre um substrato de Si(001). Em particular, ilhas tridimensionais com tamanho e forma bem definidos são formadas para minimizar a energia total do sistema. O trabalho apresentado nesta tese de doutorado consiste no estudo da formação de ligas em ilhas de GeSi:Si(001) cristalinas obtidas via crescimento epitaxial tanto no regime cinético quanto no de quasi-equilíbrio, através da determinação da composição química e dos campos de deformação dessas nanoestruturas. No regime cinético de crescimento investigou-se as moléculas de pontos quânticos (QDMs, do inglês Quantum Dot Molecules), estruturas compostas por uma depressão central com facetas 105 e quatro ilhas alongadas, também com facetas 105 , ao seu redor, formadas a partir de um processo conhecido como nucleação cooperativa. As QDMs foram obtidas por epitaxia de feixe molecular para condições bastante específicas de crescimento: Si0,7 Ge0,3, 550 C e taxa de deposição de 1,0 A/s. A estreita distribuição de tamanhos desse conjunto de ilhas permitiu o mapeamento de sua composição e deformação através da difração de raios-x em incidência rasante (GIXRD, do inglês Grazing Incidence X-Ray Diffraction), apesar da simetria complexa envolvida. A concentração de Ge varia significativamente nessas nanoestruturas e difere consideravelmente da sua composição nominal, atingindo quase 100 % no topo das ilhas, indicando uma redistribuição atômica significativa durante o crescimento, associada a processos de difusão na superfície. Regiões comprimidas e tencionadas foram encontradas nas QDMs e no substrato, em acordo com cálculos de elementos finitos para a relaxação da rede. A formação das ligas em ilhas de GeSi e a influência dos diferentes mecanismos envolvidos foram investigadas para morfologias correspondentes ao regime de quasi-equilíbrio. As forças generalizadas que governam a formação dessas ligas, tensão e gradiente do potencial químico, bem como os potencias termodinâmicos, entalpia, entropia de mistura e energia livre de Gibbs, foram quantitativamente avaliados para um conjunto de amostras de domos obtido por deposição via química. Tratamentos térmicos pós-crescimento em ambientes de H2e de PH3 foram utilizados para fazer-se uma analogia com um sistema aberto e outro fechado do ponto de vista termodinâmico, respectivamente. A entropia de mistura tem uma contribuição bastante significativa para a energia total desses sistemas, prevalecendo sobre a entalpia, associada µas deformações do filme. Há essencialmente três mecanismos envolvidos na formação das ligas de GeSi: a troca de átomos Si/Ge que acontece durante o crescimento, a difusão na superfície e a difusão intra-ilha. A importância relativa entre cada mecanismo foi avaliada através da determinação do perfil de composição para ilhas de Ge:Si(001) em formato de domos mediante um conjunto de ataques químicos seletivos e medidas de GIXRD. Para amostras crescidas a mais alta taxa de deposição a interdifusão foi reduzida. A difusão na superfície do Si dominou durante o tratamento térmico em H2 (sistema aberto), enquanto a difusão do Ge e a difusão intra-ilha prevaleceram durante o tratamento térmico em um ambiente de PH3(sistema fechado no que concerne o Si). Ainda no regime de equilíbrio local, estudou-se a formação de misturas em superdomos: ilhas formadas a partir dos domos, com facetas bem definidas e planos de discordâncias que aliviam as tensões do filme. Essas estruturas desenvolvem-se através do processo de amadurecimento de Ostwald, no qual as ilhas maiores crescem ainda mais µas custas das menores. Em resumo, investigou-se a composição química de diversas morfologias de nanoestruturas de GeSi crescidas epitaxialmente sobre Si(001). Os processos de formação destas ligas foram avaliados experimentalmente. Finalmente, pôde-se investigar em detalhes a termodinâmica de sistemas nanométricos / Abstract: The structural and electronic properties of nanoscale materials strongly depend on the chemical composition, as well as their size and shape. A big variety of morphologies can be achieved by controlling the experimental conditions during the epitaxial growth of Ge on a Si(001) substrate. In particular, three-dimensional islands with well defined size and shape are formed in order to minimize the system's total energy. The work presented in this thesis consist in the study of the alloying in GeSi:Si(001) crystalline islands obtained by epitaxial growth methods in the kinetically-limited and the quasi-equilibrium regimes, beyond the chemical composition and strain ¯elds determination of these nanostructures. In the kinetically-limited regime the Quantum Dot Molecules (QDMs) were investigated. These nanostructures are composed by a central f 105 g faceted pit and four elongated islands, also 105 faceted, at the pit surrounding, and formed by a cooperative nucleation process. The QDMs were obtained by molecular beam epitaxy for speci¯c growth conditions: Si0:7Ge0:3, substrate temperature of 550 C and deposition rate of 1.0 º A/s. The narrow size distribution of the ensemble of islands allowed the chemical composition and strain fields maps by Grazing Incidence Anomalous X-Ray Diffraction (GIXRD), besides the complex symmetry involved. The Ge concentration was found to vary significantly from the nominal composition, it is almost 100 % at the islands top, indicating a strong atomic redistribution during the film growth, associated to surface diffusion processes. Compressed and tensile regions were found to co-exist inside the QDMs and the Si substrate, in agreement with finite element calculations performed for the same morphologies for the lattice relaxation. The alloying issue in GeSi islands and the mechanisms influence were investigated for different morphologies corresponding to the quasi-equilibrium regime. The driving forces for alloying - stress and the chemical potential gradient - and the thermodynamical potentials - enthalpy, mixing entropy and the Gibbs free energy - were quantitatively evaluated for an ensemble of samples of dome shaped islands obtained by chemical vapor deposition. Pos-growth annealing in H2 and PH3 environments were used in analogy with an open and closed systems from the thermodynamical point of view, respectively. The mixing entropy was found to have a strong contribution to the total energy, prevailing from the enthalpy, associated with the strain. The are essentially three different mechanisms involved in the alloying of epitaxial nanocrystals: intermixing between Si/Ge atoms during growth, surface diffusion, and intraisland diffusion. The relative importance of each mechanism was evaluated in determining a particular composition profile for dome-shaped Ge:Si (001) islands using a selective chemical etching and GIXRD measurements. For samples grown at a faster rate, intermixing during growth was reduced. Si surface diffusion dominates during H2 annealing (opened system), whereas Ge surface diffusion and intraisland diffusion prevail during annealing in a PH3 environment (closed system concerning Si). Also in the quasi-equilibrium regime, the superdomes (SDs) formation were studies. These islands, with well defined facets, are formed trough the dome-shaped ones and present dislocation which relieves the strain. These nanostructures are formed due to Ostwald ripening process, where the larger islands growth by consuming the smaller ones. Summarizing, the chemical composition were investigated in SiGe:Si(001) epitaxial nanostructures with different morphologies. The alloying processes were experimentally evaluated. Finally, the thermodynamical potentials were investigated in detail for nanoscale systems / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Biofilmes são aglomerados complexos de células microbianas que crescem na superfície de um material sólido, como um metal. As superfícies metálicas são amplamente utilizadas em dispositivos biomédicos cirúrgicos e em superfícies de mobiliário intra-hospitalares as quais podem ser infectadas por bactérias epidemiologicamente importantes e permitir o desenvolvimento de um biofilme. O objetivo desse trabalho foi avaliar a superfície topográfica dos metais puros, incluindo: chumbo, cromo, estanho, ferro e níquel, avaliar a aderência bacteriana nestas superfícies, com a consequente formação de biofilme e a potencial citotoxicidade dos metais por meio de microscopia de força atômica (MFA), microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A metodologia constou de observações microscópicas e procedimentos bacteriológicos. A aderência bacteriana foi verificada por meio de MEV e a viabilidade celular bacteriana por contagem de Unidades Formadoras de Colônia (UFC). A citotoxicidade dos metais foi avaliada frente a células CHO-K1 por ensaio XTT. As bactérias selecionadas foram: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa (gram-negativos); Staphylococcus epidermidis e Staphylococcus aureus (gram-positivos) Para realizar o estudo, foram preparados corpos de prova dos metais puros e colocados em contato com cada uma das bactérias (da ordem 108 UFC/mL). Os resultados mostraram a formação de biofilme em cada um dos corpos de prova. A contagem das células viáveis demonstrou a recuperação de 105 UFC/mL para Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus após contato com os metais chumbo, cromo, estanho, ferro e níquel, e para Staphylococcus epidermidis após contato com chumbo, níquel e cromo houve uma redução bacteriana de 103 UFC/mL. Para Staphylococcus epidermidis após contato com estanho foram recuperadas 1,14 x 102 UFC/mL e para o ferro, houve recuperação de 1,3 x 103 UFC/mL. A MEV demonstrou nestas superfícies metálicas, os bacilos e cocos aderidos e agrupados em uma massa amorfa formando biofilme. Os resultados da rugosidade (Ra) de cada uma destas superfícies obtidos por MFA em varredura em 2 microns da superfície, mostram que o Ra do chumbo foi de 38.258 &#956m; estanho 13.481 &#956m; níquel 3.929 &#956m; ferro 3.689 &#956m e cromo 2.097 &#956m. Os resultados do teste XTT, após contato com as células CHO-K1, mostram que o ferro foi citotóxico para estas células (p<0,05) diferença estatisticamente significante em relação ao controle negativo. Os metais puros avaliados nas condições experimentais do estudo mostram que as superfícies dos metais puros não impedem a aderência bacteriana e formação de biofilme das bactérias selecionadas. / Biofilms are complex microbial cell clusters that are growing on the solid material surface, as a metal. The metalic surfaces are widely used in surgical biomedical devices and hospital furniture surfaces which can be infected by important bacteria and to allow biofilm development. The aim of this work was to evaluate the topographic surface of the lead, chromium, tin, iron and nickel pure metals, evaluate bacterial adhesion in these surfaces with subsequent biofilm formation and the potential cytotoxicity of metals through force microscopy atomic (AFM), optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The methodology consisted of microscopic observations and bacteriological procedures. Bacterial adherence was observed by SEM and the bacterial cell viability by colony forming units colony counts (CFU). The cytotoxicity of metals was evaluated using CHO-K1 cells by XTT assay.The isolated bacteria were: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa (gram-negative), and Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus (gram positive). In order to realize this study, samples of pure metals were prepared and put in touch with each bacteria (in 108 CFU/mL). The results show biofilm formation in each of the specimens. The counting of viable cells demonstrated a recovery 105 CFU/mL for Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus after contact with lead, chromium, tin, iron and nickel metals and Staphylococcus epidermidis after contact with lead, nickel and chromium there was a bacterial reduction of 103 CFU/mL. For Staphylococcus epidermidis after contact with tin were recovered 1.14 x 102 CFU / mL and the iron, there was a recovery of 1.3 x103 CFU/mL. The data show that there was a bacterial reduction of 103 CFU/mL viable cells. Staphylococcus epidermidis on contact with tin were recovered 1,14 x 102 and the iron recovery was 1,3 x 103 UFC/mL. SEM showed the metal surfaces, bacilli and coccus adhered and grouped in an amorphous mass forming biofilm. The results of the roughness (Ra) of each of the surfaces obtained by AFM scan of 2 microns from the surface, show that the RA lead was 38,258 uM; Tin 13,481 uM; Nickel 3,929 uM; iron 3,689 &#956m and chrome 2,097 &#956m. The results of XTT, after contact with the CHO-K1 cells, show that iron was cytotoxic to these cells (p <0.05) statistically significant difference compared to the negative control. Pure metals evaluated in the experimental conditions of the study show that the surfaces of pure metals do not prevent bacterial adherence and biofilm formation of the bacteria selected.

O crescimento de lmes nos ferromagnéticos sobre uma superfícies vicinal induz uma anisotropia uniaxial que atua juntamente com a anisotropia magnetocrislanina. Neste estudo, lmes nos de Co foram depositados sobre Si(111) para investigar o papel dessa anisotropia nas propriedades magnéticas do lme. Os substratos foram preparados quimicamente via uma solução de NH4F e caracterizados via microscopia de força atômica. Os lmes, depositados via desbaste iônico, foram caracterizados estruturalmente via difratometria de raio-x e microscopia de tunelamento. As propriedades magnéticas foram determinadas via magnetometria a efeito Kerr magnetoóptico, onde observou-se a presen ça de uma anisotropia uniaxial dominante. Um modelo fenomelógico de reversão da magnetização via rotação coerente foi aplicado para ajustar as curvas de histerese, e as constantes de anisotropia uniaxial para cada espessura foram determinadas.

Orientador: Maria Beatriz Borges de Araujo Magnani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:50:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kuramae_Mayury_D.pdf: 15126221 bytes, checksum: 69a444f9af9fdfb714e7271ab940c8fb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo desse estudo foi avaliar in vitro a força de atrito gerada na mecânica de distalização do canino superior pelo uso do gancho ¿J¿ na Técnica da Força Direcional Seqüencial de Tweed-Merrifield, de acordo com as variáveis: tipo e marcas dos braquetes; espessura e marcas dos fios; técnica de amarração e análise das superfícies dos fios e braquetes em microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, além de rugosímetro. Foram utilizados 192 braquetes Edgewise de aço inoxidável de dois tipos e duas marcas comerciais e duas marcas de fios ortodônticos (Morelli, Sorocaba, São Paulo, Brasil e GAC, Central Islip, Nova Iorque, EUA) de aço inoxidável em quatro espessuras, amarrados por ligadura metálica e elastomérica em meio seco e à temperatura ambiente. Foi utilizada uma placa de acrílico retangular simulando um segmento de aparelho fixo composto por quatro braquetes duplos. Cada fio a ser testado teve suas extremidades dobradas justas aos braquetes terminais para que não deslizasse na canaleta e foi amarrado aos braquetes com ligadura de aço inoxidável. A placa de acrílico juntamente com o segmento do fio montado foi fixada no mordente da base da máquina de ensaio universal Instron 4411 (Instron Ltd., High Wycombe, Bucks, Reino Unido) de maneira a ficar posicionada em 45° em relação ao solo, o que foi realizado com o auxílio do esquadro, simulando a angulação do aparelho extrabucal gancho ¿J¿ com o plano oclusal, durante a mecânica de distalização do canino superior. O braquete foi puxado a velocidade de 0,5mm/minuto através do segmento do fio por uma distância de 5mm. Os testes foram repetidos três vezes, trocando-se a combinação braquete/fio a ser testada para cada três grupos. Os valores médios foram obtidos e a força de atrito foi calculada. Após o recorte das canaletas dos braquetes e limpeza dos fios e braquetes, esses foram analisados em microscopia eletrônica de varredura e de força atômica. Além disso, sobre a superfície dos fios foi efetuada a leitura da rugosidade de superfície em micrometros. Os dados foram submetidos à Análise de Variância e ao teste de Tukey (5%). Concluiu-se que: os braquetes duplos proporcionaram maior atrito do que os braquetes simples; os braquetes e fios da marca Morelli proporcionaram maior atrito do que os da GAC; quanto maior a espessura dos fios, maior foi o atrito; a técnica de amarração que gerou maior atrito foi com ligadura elástica quando comparada à ligadura de aço inoxidável; a rugosidade do fio diminuiu com o uso em alguns casos e os fios da marca GAC apresentaram qualitativamente lisura de superfície superior ao da marca Morelli / Abstract: This study aimed to evaluate in vitro frictional forces that result from upper cusp distalization due to using the J-Hook, according to the Tweed-Merrifield Sequential Directional Force technique; variables were: bracket type and manufacturer, wire diameter and manufacturer, ligation method and microscopic surface analysis of brackets and wires. One hundred and ninety-two stainless steel Edgewise brackets, of two different types and manufacturers were used, ligated to orthodontic wires of four diameters and two manufacturers (Morelli, Sorocaba, São Paulo, Brazil and GAC, Central Islip, New York, USA) by means of metallic and elastomeric ligatures, at extraoral environment and ambient temperature. A rectangular acrylic plate was manufactured, imitating a fixed appliance section of four double brackets. The ends of each wire were tightly bended to the terminal brackets, in order to eliminate sliding, and were fixed to the brackets by stainless steel ligatures. Each sample, comprising the acrylic plate, as well as the bracket and wire section, was fixed unto a Instron 4411 testing machine (Instron Ltd., High Wycombe, Bucks, United Kingdom), so that each of them was at a 45º inclination, relative to the horizontal plane, thus imitating the extraoral position of the J-hook, relative to the occlusal plane, during upper cusp distalization. The bracket was pulled for 5mm sliding at a speed of 0.5mm/minute. Tests were performed other three times, each for a different bracket/wire combination, over the three groups. The mean values were obtained and frictional forces were calculated. After cutting bracket slots and cleaning wires and brackets, these were analyzed by scanning electron and atomic force microscopy. Also, surface rugosity, in micrometers, was evaluated. Data underwent Variance analysis and Tukey test (5%). Final observations were: twin brackets provide greater frictional forces; brackets and wires manufactured by Morelli showed greater frictional forces than those by GAC; the larger the wire diameter, the greater the frictional forces; elastomeric ligatures resulted in greater friction than stainless steel ligatures; usage made the wires less roughness just in some cases, and GAC manufactured wires presented greater surface smoothness than those by Morelli / Doutorado / Ortodontia / Doutor em Radiologia Odontológica

Orientador: Monica Alonso Cotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lorite_GabrielaSimone_M.pdf: 4032219 bytes, checksum: 39e02a6480d15ab8181afea790350328 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Apresentamos nesta dissertação o estudo realizado em cristais de proteínas e membranas modelo (bicamadas lipídicas) utilizando microscopia de força atômica (AFM) como principal técnica de análise. Para os cristais de proteína foram adquiridas imagens topográficas e óticas com a finalidade de obtermos maiores informações sobre o processo de cristalização dos mesmos. No caso das membranas modelo investigamos sua interação com o anestésico local dibucaína (DBC) através de imagens de topografia e fase durante a adição gradual da DBC à solução em contato com a bicamada, além de medidas adicionais de cinética de adsorção e elasticidade. Os cristais de proteína forma preparados pelo método de difusão de vapor em gota posicionada. Para a realização das imagens dos cristais em sua solução de crescimento (altamente viscosa) foi desenvolvida uma metodologia com a finalidade de evitar o amortecimento da vibração da alavanca. Imagens topográficas do cristal de proteína da bactéria patogênica Mycobacterium Tuberculosis) mostraram que a técnica de AFM permite avaliar o grau de ordem cristalina, bem como a existência de defeitos. No cristal da proteína da bactéria Xylella Fastidiosa, foi observada a presença de uma superfície suave com alguns terraços e degraus com altura de aproximadamente 3nm. Também foram observadas formações anisotrópicas na superfície do cristal, em forma de nanofios, sugerindo uma rota diferente de cristalização em condições de baixa concentração de proteína. A partir dessa observação, variamos as condições de crescimento, revelando mudanças significativas nas taxas de crescimento ao longo das diferentes direções do cristal que favoreciam o aumento da anisotropia de forma. As bicamadas lipídicas foram preparadas a partir dos fosfolipídios: fosfatidilcolina de ovo (EPC) e dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC) pelo método de fusão de vesículas. Imagens de topografia e fase foram adquiridas por AFM, tanto para caracterização topográfica, bem como para observação da ação da DBC (adicionada gradualmente durante a aquisição) sobre a bicamada. As imagens AFM mostram que as bicamadas EPC se formam em domínios sobre a mica e não apresentam um formato típico nem distribuição uniforme. Por outro lado, bicamadas de DMPC se formam em domínios extensos com multi camadas e de maneira mais homogênea quando comparadas com as bicamadas de EPC. No caso da EPC, observamos a ação da DBC em função do aumento de sua concentração e ao longo do tempo. A seqüência de imagens topográficas mostra o desaparecimento de arranjos lipídicos com o aumento da concentração de DBC. Também observamos que para concentrações elevadas (5mM) o efeito da DBC na membrana é muito drástico. Já para bicamadas de DMPC, observamos as alterações morfológicas para única concentração de DBC (5mM) ao longo do tempo. Neste caso, apesar da concentração elevada, o desaparecimento das bicamadas ocorreu lentamente em comparação com as bicamadas de EPC. Em ambos os casos, as imagens de fase mostram alterações na superfície da bicamada, indicando a alterações nas propriedades elásticas da bicamada na presença de DBC. Medidas de cinética de adsorção e elasticidade superficiais em monocamadas destes lipídios na presença de DBC pelo método de gota pendente corroboram esta hipótese / Abstract: In this work we report the study on protein crystallization mechanisms and the interaction of local anesthetic dibucaine (DBC) with lipids domains in model membranes by Atomic Force Microscopy (AFM). We have also used optical microscopy for crystals analysis as well as adsorption kinetics and elasticity measurements for the dibucaine-membrane interaction. Crystallized proteins were prepared by the sitting drop vapor diffusion method. Experimental procedures were developed for imaging the crystal in the very viscous solution where they grow, in order to prevent strong dampening of the cantilever vibration. Topographic images of the protein crystal of the pathogenic bacterium Mycobacterium Tuberculosis show that AFM can provide an evaluation of the crystalline quality and information on existing defects. Moreover, protein crystals of the phytopathogenic bacterium Xylella Fastidiosa were more thoroughly analyzed. The AFM topography of this protein crystal shows smooth surfaces with terraces and step edges about ~3nm high. We also observed anisotropic structures on the surface (nanowires), indicating a possible different route for crystallization at lower protein supersaturations. Based on this interpretation, we have changed growth conditions, thus altering growth rates along the different directions and obtaining a more anisotropic crystal shape. Supported egg phosphatidylcholine (EPC) and dimyristoylfosfatidylcholine (DMPC) were formed on mica using the vesicle fusion method. Topography and phase images were acquired on the lipid membrane in the absence or presence of DBC. The AFM images show irregularly distributed and sized EPC domains on mica. On the other hand, DMPC formation presents extensive bilayer (on mica) with multi-bilayer domains. For EPC bilayers, we have observed a progressive decrease in size of the original EPC domains with increasing DBC concentration. At higher concentrations (5mM), the DBC effect was more drastic, causing disruption of the EPC bilayer. In the DMPC bilayer case, at 5mM DBC concentration, we observed a progressive disruption of the domains with time, but more slowly than in the EPC case. In both cases, phase images show the formation of small structures on the bilayer surface, indicating changes in the elastic properties of the bilayers when DBC is present. Adsorption kinetics and elasticity measurements of EPC and DMPC monolayers in the presence of DBC by pendant drop method confirm this hypothesis. A discussion of possible mechanisms for these effects is presented. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores: Gilberto Medeiros Ribeiro, Jose A. Brum / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T11:03:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandezSiles_PabloRoberto_M.pdf: 9728988 bytes, checksum: 0fd358f0e4752f26b8ebfa6e4a5e3c5a (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A Oxidação anódica local em substratos tanto semicondutores quanto metálicos através do Microscópio de Força Atômica tem surgido ao longo dos últimos anos como uma das técnicas de litografia mais confiáveis e versáteis para a fabricação de dispositivos e estruturas em escala nanométrica. Embora aspectos fundamentais, como a dinâmica envolvida no processo de oxidação anódica em relação a diferentes parâmetros de controle, é ainda objeto de estudo. Pretende-se neste trabalho realizar uma caracterização de diferentes processos de litografia por AFM, com o objetivo de obter um melhor entendimento da cinética envolvida na oxidação assim como também determinar e quantificar a influência dos principais parâmetros de controle envolvidos no processo. Através de um processo de oxidação dinâmico, onde a ponta do microscópio encontra-se em movimento sobre a superfície da amostra durante o processo de oxidação, são determinadas as taxas de formação das estruturas de óxido em relação a parâmetros como a tensão aplicada na interface ponta-amostra, a umidade e a velocidade de varredura do microscópio. Finalmente, implementa-se a técnica para a fabricação de dispositivos em pequena escala. A construção de dispositivos passa por duas etapas de litografia, uma de ajuste grosso de padrões microscópicos, uma de ajuste fino onde linhas e demais geometrias são gravadas em uma escala de dezenas de nanômetros. O objetivo neste trabalho é de se fazer ambos os passos, sendo que a litografia fina será realizada por litografia por oxidação anódica local através do microscópio de força atômica. Para a definição das estruturas em escala nanométrica é proposta aqui, uma estrutura de duas camadas (PMMA-Ge), utilizada como resist. O sistema a ser estudado centra-se primeiramente nos pontos quânticos auto-formados (QDs). Pretende-se, em se integrando esta litografia e o crescimento de QDs, reunir o melhor de cada um destes processos, a precisão da litografia por oxidação anódica local e as propriedades eletrônicas limpas dos QDs, de maneira a estudar as propriedades eletrônicas de um pequeno número de QDs isolados / Abstract: Local Anodic Oxidation of conducting and non-conducting substrates by means of Atomic Force Microscopy has raised in the last years as a solid and versatile lithographic technique for fabrication of devices and structures in a nanometric scale. Although, fundamental aspects, as the kinetics involved during the oxidation, are still under study. The objective of this work is to develop a characterization process of this AFM lithographic technique aiming not only to obtain a better understanding of the kinetics involved in the oxidation process but also be able to determine and quantify the influence of the main processing parameters that control the anodic oxidation reaction in the probe-sample interface. By means of a dynamic oxidation process, where the AFM probe is scanning the sample's surface during the oxidation process, we determine the volumetric growth rates of the oxide patterns as a function of the applied voltage in the probe-sample interface, the humidity and the scanning rate of the microscope. As an example of the potential of this technique, it is implemented for the fabrication of devices in a sub-micrometric scale.The fabrication of nano-scaled devices is developed by means of two stages of lithography, first a course adjustment of microscopic patterns and then a fine adjustment where lines and other geometries are patterned in a scale of dezens of nanometers. The goal of this work is to develop both processes. Fine lithography will be done by means of local anodic oxidation (LAO oxidation) with an Atomic Force Microscopy (AFM). A two-layer (PMMA-Ge) resist structure is proposed here for de½nition of structures in a nanometric scale. The system to be studied is essentially based on the self-assembled quantum dots (QDs). The idea of the implementation of LAO oxidation and growth of QDs is to obtain the best performance of each of these processes, the high precision of local anodic lithography and the clean electronic properties of the QDs, aiming to study electronic properties of a small number of isolated QDs / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Mônica Alonso Cotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:07:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MurilloMunar_DuberMarcel_M.pdf: 2543124 bytes, checksum: 3cf9b797cba5e450d6c025e609885768 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho tem como finalidade mostrar a importância dos diferentes modos da Microscopia de Varredura por Ponta de Prova (SPM) numa abordagem complementar para o estudo de dois diferentes sistemas biológicos. O processo de formação de biofilmes da bactéria fitopatogênica Xylella fastidiosa (Xf) foi o primeiro sistema abordado neste trabalho. Neste caso nosso objetivo é levantar informações que possam complementar o modelo mais aceito atualmente e corroborar os resultados obtidos anteriormente em nosso grupo. As amostras foram preparadas sobre substratos de silício recoberto com ouro e cultivadas durante tempos de crescimento de 7, 14 e 21 dias. O principal modo utilizado foi a Microscopia de Força Atômica por Kelvin Probe por modulação de amplitude (AM-KPFM) que fornece o potencial de superfície com resolução nanométrica. Imagens por KPFM foram adquiridas simultaneamente com as de topografia e fase obtidas por Microscopia de Força Atômica no modo não-contato (NC-AFM). Os resultados obtidos revelaram um processo de recobrimento gradual das bactérias por um filme de substância polimérica extracelular (EPS), concordando com os modelos propostos na literatura, porém ainda não comprovados. Imagens adquiridas por microscopia óptica (MO) mostram um desenvolvimento mais lento dos biofilmes (BF) em comparação aos resultados de G. S. Lorite para BF sobre substratos de silício obtidos anteriormente em nosso grupo. Isto está de acordo com a preferência das bactérias por superfícies com potenciais mais altos. Um resultado original está na observação de protuberâncias encontradas nas extremidades das bactérias, que mostram sinal elétrico diferenciado do resto da célula. Acreditamos que estas estruturas estão relacionadas ao processo de reprodução, pois aparecem tanto em bactérias isoladas como nas que estão no BF para todos os tempos de crescimento. O segundo sistema estudado foi a formação de estrutura quadrúplex-G de DNA. As amostras de DNA foram preparadas sobre mica e medidas no modo NC-AFM. Embora o DNA seja um sistema muito estudado em AFM, o protocolo de preparação das amostras muda segundo o tipo de estrutura que se queira visualizar. Assim, a maior parte do trabalho neste caso consistiu em desenvolver este protocolo de preparação que permitisse a visualização por AFM das estruturas de interesse. Usando concentrações altas de DNA (5ng/µL) as imagens apresentaram estruturas auto-organizadas que impedem a visualizaçã da estrutura quadrúlex·G. Para concentraçõs menores que 0,5ng/µL conseguimos visualizar moléulas isoladas, mas ainda assim as moléulas nã ficaram num estado relaxado. Um resultado interessante foi encontrado nas imagens de fase de moléulas isoladas (com concentraçã de DNA de 0,1ng/µL) onde se observam diferençs estruturais no interior das moléulas, possivelmente devido àformaçã da estrutura quadrúlex-G. Estas diferençs de fase representam um resultado original e mostram a importâcia da complementaridade dos modos AFM na observaçã de fenôenos biolóicos / Abstract: The aim of this work is to show the importance of different modes of Scanning Probe Microscopy (SPM) in a complementary approach to the study of two different biological systems. The process of biofilm formation of the phytopathogenic bacterium Xylella fastidiosa (Xf) was the first system discussed in this work. In this case our goal is to gather information that complements the currently most accepted model and corroborates the results obtained previously in our group. The samples were prepared on silicon substrates coated with gold and cultivated during 7, 14 and 21 days. The main results were obtained using Kelvin Probe Atomic Force Microscopy with amplitude modulation (AM-KPFM) which provides the surface potential with a nanometric resolution. Images were acquired by KPFM simultaneously with topography and phase images obtained by Atomic Force Microscopy in non-contact mode (NC-AFM). The results revealed a process of gradual coating of the bacteria by a film of extracellular polymeric substance (EPS), in agreement with the models proposed in the literature, but not yet proven. Images acquired by optical microscopy (OM) show a slower development of the biofilms (BF) compared to the results of G. S. Lorite for BF on silicon substrates obtained previously in our group. This result agrees with the preference of the bacteria for surfaces with large potentials. An original result is the observation of lumps found at the extremities of the bacteria, which show electrical signal different from the rest of the cell. We believe that these structures are related to the reproduction process as they appear both in isolated bacteria and those on BF for all growth times. The second system studied was the formation of G-quadruplex structure of DNA. DNA samples were prepared on mica and measured in the NC-AFM mode. Although DNA is a well studied system in AFM, the sample preparation protocol changes depending on the type of structure to be viewed. Thus, most of the work described here was to develop the preparation protocol that allows the visualization of the structures of interest by AFM. Using high concentrations of DNA (5ng/µL) the images showed self-organized structures that prevent visualization of G-quadruplex structure. For concentrations less than 0.5 ng/mL we got isolated molecules, but still the molecules were not in a relaxed state. An interesting result was found in the phase images of isolated molecules (with DNA concentration of 0.1 ng/mL) where structural differences are observed within the molecules, possibly due to the formation of G-quadruplex structure. These phase differences represent an original result and show the importance of the complementarity of AFM modes in the observation of biological phenomena / Mestrado / Mestre em Física

Este trabalho visou investigar as interações entre enzimas e polímeros em solução e a adsorção das mesmas sobre superfícies sólidas e para isto foi dividido em duas partes distintas. Na primeira parte a influência do poli(etileno glicol) (PEG), polímero considerado inerte e utilizado em muitos processosbiotecnológicos, na atividade enzimática e na conformação estrutural de enzimas foi estudada através de medidas de espectrofotometria- UV, calorimetria e espalhamento de raio-X de baixo ângulo (SAXS). Foram escolhidas neste estudo as enzimas glicose-6-fosfato desidrogenase (G-6-PDH) e hexoquinase (HK), que são enzimas largamente aplicadas em análises clínicas na determinação de glicose no sangue, e também a enzima álcool desidrogenase (AD), utilizada para determinação de concentração de álcool. Foram obtidos resultados quantitativos, numa faixa de baixa concentração de enzima, que indicam uma forte influência de PEG na atividade das enzimas estudadas. Medidas de calorimetria revelaram que PEG interage não só com a enzima em estudo mas também com a coenzima NADP+. Numa faixa de concentração maior, os resultados de SAXS mostraram que PEG exerce também um efeito significativo no processo de agregação das enzimas. Acima de tudo, foi evidenciado neste estudo que PEG não pode ser tratado como um polímero inerte, pois ele interfere na atividade e conformação de enzimas. As enzimas são macromoléculas complexas e PEG interage de forma diferenciada com cada enzima, merecendo atenção especial caso a caso. Na segunda parte do trabalho, o estudo da adsorção de hexoquinase (HK) e creatina fosfoquinase (CPK) sobre lâminas de silício foi realizado através de medidas de ângulo de contato, elipsometria in situ e microscopia de força atômica (AFM) em água. A CPK é uma enzima bastante utilizada em kits de determinação de creatina no sangue e no diagnóstico de desordens musculares. Este trabalho revelou que o mecanismo de adsorção de CPK sobre silício depende fortemente do pH. Em pH 4, 7 ou 9 CPK adsorveu mantendo a mesma conformação que tinha em solução. Medidas de espectrofotometria UV-Vis revelaram uma mudança no pH ótimo para atividade enzimática de CPK de 6,8 para 9 após adsorção. A HK imobilizada em esferas de vidro mostrou atividade maior do que HK imobilizada nas placas. A reutilização das esferas e placas recobertas com HK foi testada e observou-se que as atividades das enzimas adsorvidas no substrato esférico foram mantidas. Entretanto, nas placas revestidas a atividade foi perdida. As enzimas imobilizadas sobre esferas puderam ser reutilizadas pelo menos 3 vezes, mantendo a atividade por um período de até 3 semanas. / This work aimed to investigate the interactions between enzymes and polymers in solution and also the adsorption behavior of these enzymes on solid surfaces. For that reason it was divided into two parts. In the first part, the influence of poly(ethylene glycol) (PEG), a polymer considered inert and utilized in several biotechnological processes, on the enzymatic activity and structure of the enzyme was studied by means of UV spectrophotometry, calorimetric titration, circular dichroism (CD) and small angle X-ray scattering (SAXS). Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G-6-PDH) and hexokinase (HK) were chosen because of their large application in clinical analysis for determination of glucose in the blood strain. Alcohol dehydrogenase (AD), which is widely used to determine alcohol concentration in various samples, was also used. Quantitative results, in a low enzyme concentration range, indicated a strong influence of PEG on the enzymes activity. The calorimetric measurements revealed no favorable interactions between enzyme and polymer, but indicated favorable interactions between PEG and co-enzyme NADP+. In a higher concentration range, SAXS results showed that PEG also exerts a significant effect on the enzyme aggregation process. This work showed that PEG shall no longer be treated as an inert polymer since it interferes in the enzyme activity and structure. The enzymes are complex macromolecules and PEG interacts differently with each one, deserving special attention in each case. In the second part of the work, the adsorption behavior of creatine phosphokinase (CPK) and hexokinase (HK) onto silicon wafers was studied by means of contact angle measurements, in situ ellipsometry and atomic force microscopy (AFM) in water. CPK was chosen due to its large application on the diagnosis of several muscle disorders. This work revealed that the adsorption mechanism of CPK on silicon surfaces is strongly dependent on pH. At pH 4, 6.8 or 9, CPK adsorbed keeping the same conformation as in solution. pectrophotometric measurements revealed a shift on the optimum pH from 6,8 to 9 upon CPK adsorption. HK adsorbed onto glass beads showed higher activity than HK immobilized on silicon wafers. HK covered glass beads could also be reused three times and for a period of at least three weeks. In the contrary, HK covered silicon wafers could not be reused. For practical purposes, HK covered glass beads showed to be a better “biosensor" than HK covered silicon wafers.

O estudo das não linearidades das séries temporais da microviga de um microscópio de força atômica tem sido essencial para o desenvolvimento e aperfeiçoamento deste equipamento de ampliação de imagens. Não linearidades podem aparecer com frequência nos experimentos, afetando significativamente a resposta prevista de forma que estas instabilidades se concretizam em imagens ruins. Esta tese apresenta resultados obtidos através de uma abordagem experimental e teórica. Buscou-se aperfeiçoar modelos clássicos de osciladores do microscópio de força atômica melhorando seu comportamento caótico através da observação dos resultados dos experimentos. A identificação de sistemas é feita pelo método de espaço de estados. Outra abordagem de séries temporais obtidas através de um microscópio de força atômica torna possível a reconstrução de espaço de estados, utilizando-se de técnicas como informação mútua, falsos vizinhos e defasagem de tempo. Analisa-se também o comportamento caótico das séries temporais usando o teste 0-1 e escala indexada em quatro experimentos que resultam em um mapa que relaciona a altura que a microviga vibra com o coeficiente do teste 0-1 e com a escala indexada. / The study of time series nonlinearities of the cantilever\'s atomic force microscope has been essential to the development and improvement of this image magnification equipment. Nonlinearities may appear frequently in the experiments, significantly affecting expected response in a way that these instabilities generate bad images. This thesis presents results obtained through an experimental and theoretical approach accordingly. We attempted to improve the classical models of oscillators atomic force microscope improving its chaotic behavior by observing the results of the experiments. The system identification is made by method space state. Another approach to time series obtained through an atomic force microscope makes it possible to reconstruct space phase, using techniques such as mutual information and false neighbors delay. It is analyzed chaotic behavior time series by using the 0-1 test and scale index in four experiments resulting in a map that relates the height of cantilever deflections with the 0-1 test coefficient and the indexed scale.