Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-19T18:48:36Z No. of bitstreams: 1 2017_RenataSenadaSilvaGarcia.pdf: 6990172 bytes, checksum: d2f6e8d9a2051ccab2ba5e41a36b11f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-28T18:56:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_RenataSenadaSilvaGarcia.pdf: 6990172 bytes, checksum: d2f6e8d9a2051ccab2ba5e41a36b11f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-28T18:56:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_RenataSenadaSilvaGarcia.pdf: 6990172 bytes, checksum: d2f6e8d9a2051ccab2ba5e41a36b11f0 (MD5) Previous issue date: 2018-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Neste trabalho foi realizado o processo de deposição de monocamadas de dissulfeto de molibdênio (MoS2) sobre diferentes substratos. Para isso utilizou-se a técnica de esfoliação mecânica de cristais de MoS2. Foram utilizados os substratos de PVA/Vidro, o PMMA/Vidro e o SiO2/Si, em que a espessura do SiO2 foi de ~300 nm. Os filmes poliméricos de PMMA e PVA foram depositados sobre substratos de vidro por meio da técnica de spin coating. As monocamadas foram localizadas por microscopia ótica. Disposto disso utilizou-se a técnica de espectroscopia Raman para confirmar o caráter bidimensional das amostras obtidas, uma vez que a diferença de frequência entre os picos Raman A1g e E12g tem sido usado como um dado consistente para a identificação do número de camadas em materiais bidimensionais com MoS2. Confirmado a obtenção de mono e multicamadas de MoS2, as amostras esfoliadas em substratos de PVA/Vidro e SiO2/Si foram irradiadas com diferentes doses de radiação gama e estudadas usando medidas de fotoluminescência. Os resultados de Raman e fotoluminescente de monocamadas irradiadas e não-irradiadas foram usados para estudar o efeito da radiação ionizante. Os modos vibracionais característicos de Raman de monocamadas de MoS2 em substratos de vidro tiveram pequenos deslocamentos após a irradiação. Nenhum comportamento padrão foi observado no deslocamento dos modos A1g e E12g nas amostras irradiadas com baixas doses (5k Gy e 10 kGy). Curiosamente, o deslocamento desses modos Raman na amostra irradiada com 40 kGy mostrou-se semelhante aos deslocamentos observados em uma amostra não exposta a irradiação gama. É possível que esses deslocamentos estejam relacionados à geração de vacâncias de enxofre na monocamada de MoS2 em função da dose de irradiação. A exposição a 40 kGy (maior dose utilizada) provavelmente gerou maior número de vacâncias acelerando o processo de oxidação da monocamada, que pode ser semelhante ao processo de oxidação que ocorreu com a amostra não irradiada, mantida em laboratório sob condições ambiente. As medidas de fotoluminescência mostraram, em especial, o comportamento da banda X (trion), que para a menor dose de irradiação (5 kGy), apresentou maior intensidade quando comparadas as demais amostras. Diferentemente da amostra irradiada com 40 kGy, em que a banda X praticamente desaparece. Analisando as 3 amostras irradiadas com diferentes doses, observou-se que as monocamadas irradiadas com 5 kGy e 10 kGy comportaram-se conforme o esperado, ou seja, o aumento da dose de irradiação está inversamente relacionado com a intensidade do sinal de fotoluminescência. Enquanto que a monocamada irradiada com 40 kGy mostrou um comportamento contrário em que, aparentemente, houve a redução defeitos / In this work a process deposition of monolayer and multilayers of MoS2 on different substrates was developed. For this monolayers were achieved via mechanical exfoliation of bulk MoS2 crystals. The substrates used were PVA/Glass, PMMA/Glass and SiO2/Si. The polymeric films were deposited on glass substrates using the spin coating technique. The bulk MoS2 crystal was mechanically exfoliated and transferred for different substrates. The monolayers were located by optical microscopy. Then, they were used in the Raman spectroscopy to confirm their bidimensional feature. As it is known, the difference between the Raman bands characteristics of MoS2, A1g and E12g, have been used how a consistent data for identification the numbers of layers in two dimensional materials, like MoS2. Confirmed the obtaining of mono and multilayer of MoS2, those exfoliated in substrate of PVA/Glass and SiO2/Si were irradiated with different doses of gamma radiation and analyzed by photoluminescence. The results of Raman and photoluminescence (PL) of irradiated and non-irradiated monolayers were used to study the effect of ionizing radiation. Significant changes were not observed in the Raman shifts for irradiated PVA/Glass samples. An unexpected result was that Raman displacement of the sample irradiated with 40kGy was similar to the nonirradiated sample, probably due to the sulfur vacancies generated by irradiation in the MoS2 monolayer. The photoluminescence measurements showed, in particular, the behavior of the X band (trion), which for a lower dose of irradiation (5kGy) was more protruding. Differently from irradiated sample with 40 kGy, which the band X practically disappears. By analyzing the 3 irradiated samples with different doses, it was observed that the monolayers irradiated with 5 kGy and 10 kGy behaved as expected, i.e., the increase of irradiation dose is inversely related to the intensity of the photoluminescence signal.

Neste trabalho foram estudadas equações de estado encontradas na literatura para a descrição das isotermas de pressão superficial versus área molecular média de monocamadas de Langmuir. As equações foram subdivididas em duas classes: equações para monocamadas de Langmuir de polímeros e macromoléculas, e equações para monocamadas de Langmuir de substâncias anfifilicas. As equações foram aplicadas a monocamadas de PMMA (um polímero), Ácido Araquídico (um ácido graxo, que é urna substância anlifilica que contém apenas uma cauda hidrofóbica) e DPPC (um fosfolipídio, que é uma substância antifilica que contém duas caudas hidrofóbicas). Também foi estabelecida, baseado no modelo de Shin et al., uma equação de estado específica para substâncias anfifilicas com duas caudas hidrofóbicas, o que não foi previamente observado na literatura. A maioria das equações forneceu urna boa concordância qualitativa com as isotermas experimentais, porém não foi possível uma concordância quantitativa na maioria dos casos. Os diferentes modelos e hipóteses empregados na derivação das equações permitiram uma melhor compreensão de algumas propriedades das monocamadas / A brief summary concerning equations of state describing isotherms exhibited by Langmuir monolayers is presented. The equations may be classified in two categories: the first applies to monolayers formed by polymers or macromolecules and the second to monolayers formed by amphiphilic substances. They were applied to monolayers of PMMA (a polymer), Arachidic Acid (a fatty acid) and DPPC (a phospholipid). The agreement with experimental results is qualitatively acceptable, however, it was not possible a quantitatively good result. A model for amphiphilic substances whose hydrophobic moiety consists of two tails was not found in the literature. Such equation is developed following Shin et al. method and the agreement shows to be satisfactory. With this work a better understanding of some properties of monolayers is achieved

Neste trabalho foram estudadas equações de estado encontradas na literatura para a descrição das isotermas de pressão superficial versus área molecular média de monocamadas de Langmuir. As equações foram subdivididas em duas classes: equações para monocamadas de Langmuir de polímeros e macromoléculas, e equações para monocamadas de Langmuir de substâncias anfifilicas. As equações foram aplicadas a monocamadas de PMMA (um polímero), Ácido Araquídico (um ácido graxo, que é urna substância anlifilica que contém apenas uma cauda hidrofóbica) e DPPC (um fosfolipídio, que é uma substância antifilica que contém duas caudas hidrofóbicas). Também foi estabelecida, baseado no modelo de Shin et al., uma equação de estado específica para substâncias anfifilicas com duas caudas hidrofóbicas, o que não foi previamente observado na literatura. A maioria das equações forneceu urna boa concordância qualitativa com as isotermas experimentais, porém não foi possível uma concordância quantitativa na maioria dos casos. Os diferentes modelos e hipóteses empregados na derivação das equações permitiram uma melhor compreensão de algumas propriedades das monocamadas / A brief summary concerning equations of state describing isotherms exhibited by Langmuir monolayers is presented. The equations may be classified in two categories: the first applies to monolayers formed by polymers or macromolecules and the second to monolayers formed by amphiphilic substances. They were applied to monolayers of PMMA (a polymer), Arachidic Acid (a fatty acid) and DPPC (a phospholipid). The agreement with experimental results is qualitatively acceptable, however, it was not possible a quantitatively good result. A model for amphiphilic substances whose hydrophobic moiety consists of two tails was not found in the literature. Such equation is developed following Shin et al. method and the agreement shows to be satisfactory. With this work a better understanding of some properties of monolayers is achieved

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:48:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Antígeno Prostático Específico (PSA) é um valioso biomarcador de rastreamento do câncer de próstata. Para determinação do PSA, os imunossensores emergem como uma técnica muito atraente devido à sua simplicidade, especificidade e menor tempo de análise, quando comparada com técnicas convencionais de imunoensaios. Um imunossensor empregando eletrodo de ouro foi usado, em um sistema eletroquímico, para determinação do PSA. O anticorpo monoclonal (anti-PSA) foi orientado na superfície do eletrodo de ouro via proteína A, usada para uma melhor orientação dos anticorpos em Monocamadas Auto-Organizadas, que foram formadas através da incubação do eletrodo numa solução de 2-aminoetanotiol (25mM) seguida por glutaraldeído 2.5% (v/v) durante 45min. A quantidade de anti-PSA imobilizada no eletrodo de ouro, modificado por SAM de tióis, utilizando a proteína A foi 27% maior que o controle (sem proteína A). Parâmetros ótimos foram estabelecidos para um bom desempenho do imunossensor: tempo de incubação (20min) e pH (7.0 - 7.5). A curva de calibração alcançou uma linearidade (r = 0,997, p <0,0001) e boa reprodutibilidade com erro relativo inferior a 5%, quando o antígeno PSA foi incubado variando as concentrações de 1,0 a 15 ng / mL a 25oC. Os resultados obtidos foram satisfatórios provando a viabilidade do desenvolvimento de imunossensores para a determinação do PSA

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O emprego das tÃcnicas de eletroquÃmica, microbalanÃa de cristal quartzo (QCM â Quartz Crystal Microbalance) e ressonÃncia de plÃsmons de superfÃcie (SPR â Surface Plasmon Resonance) mostram que as espÃcies 1,4-ditiano (1,4-dt), 4-mercaptopiridina (pyS), 5-(4-piridil)-1,3,4-oxadiazol-2-tiol (Hpyt), tionicotinamida (TNA) e isotionicotinamida (iTNA) experimentam adsorÃÃo espontÃnea formando SAMs (Self-Assembled Monolayers) como resultado da imersÃo de substratos de ouro em soluÃÃo contendo estas espÃcies. As imagens obtidas por microscopia de varredura por tunelamento (STM â Scanning Tunneling Microscopy) indicam um arranjo prÃximo do hexagonal com exceÃÃo da iTNA cujas imagens nÃo foram conclusivas. Adicionalmente, as imagens indicam a existÃncia de defeitos nas SAMs mesmo apÃs longos perÃodos de imersÃo (24 h). Os estudos termodinÃmicos e cinÃticos dos processos de adsorÃÃo foram realizados por desorÃÃo redutiva em meio alcalino e QCM. Os valores dos potenciais de desorÃÃo redutiva, Edr, foram observados em &#8722;0,9, &#8722;0,8 e &#8722;0,5 V vs. Ag/AgCl/Cl- para a desorÃÃo de iTNA, TNA e Hpyt, respectivamente. Comparativamente Ãs espÃcies 1,4-dt (&#8722;0,8 V) e pyS (&#8722;0,5 V), o valor de Edr da SAM de Hpyt indica uma interaÃÃo sigma ao passo que aqueles observados para iTNA e TNA sugerem uma contribuiÃÃo pi adicional. Os valores de quantidade de material adsorvido (gama) e da taxa de recobrimento da superfÃcie (teta), calculados por desorÃÃo redutiva e impedÃncia eletroquÃmica, respectivamente, foram consistentes com as imagens de STM. Comparativamente aos resultados de desorÃÃo, os maiores valores de gama determinados por QCM foram atribuÃdos à presenÃa de molÃculas de Ãgua co-adsorvidas visto que foi observada uma relaÃÃo linear entre o excesso de massa e o momento de dipolo das espÃcies modificadoras. As curvas de desorÃÃo obtidas para pyS indicam a decomposiÃÃo da monocamada nÃo possibilitando, portanto, a determinaÃÃo dos parÃmetros termodinÃmicos e cinÃticos de adsorÃÃo. A correlaÃÃo com os resultados obtidos apÃs imersÃo do eletrodo de ouro em soluÃÃo de Na2S sugere que este processo està associado à quebra da ligaÃÃo C&#9472;S com formaÃÃo de uma camada de enxofre atÃmico e/ou oligomÃrico. As isotermas de adsorÃÃo obtidas para os processos de formaÃÃo das SAMs de Hpyt, TNA e iTNA, adequaram-se ao modelo de Langmuir permitindo a determinaÃÃo da variaÃÃo da energia livre de adsorÃÃo, &#916;Gads, como &#8722;35,9, &#8722;38,5 e &#8722;34,9 kJ mol&#8722;1, respectivamente. Estes valores sÃo indicativos de interaÃÃo forte sendo caracterÃsticos de processos de quimissorÃÃo. Para o modelo de Frumkin, os dados apresentaram melhores correlaÃÃes quando o parÃmetro de interaÃÃo (g) foi fixado em &#8722;0,45, &#8722;0,30 e &#8722;0,10, respectivamente, para as SAMs de Hpyt, TNA e iTNA indicando interaÃÃes repulsivas entre as molÃculas adjacentes. Os valores de pKa das SAMs de Hpyt (4,2), TNA (5,0 e 8,5) e iTNA (4,5 e 7,9) foi determinado por voltametria utilizando-se o Ãon complexo [Fe(CN)6]3&#8722;. Neste estudo, foram sugeridas modificaÃÃes, uma vez que o mÃtodo proposto na literatura dificulta a determinaÃÃo de mais de um valor de pKa como observado para as molÃculas de TNA e iTNA. As reaÃÃes de transferÃncia de elÃtrons (TE) das metaloproteÃnas citocromo c (cyt c) e mioglobina (Mb) foram estudadas utilizando-se as SAMs de Hpyt, TNA, iTNA, pyS e 1,4-dt. Para as SAMs de TNA e iTNA, o deslocamento positivo de 0,2V no valor do potencial de meia-onda do cyt c (pH~7,0) em relaÃÃo a forma nativa, foi atribuÃdo à densidade de carga positiva resultante da protonaÃÃo do grupo NH2 (pKa ~ 8,0). Resultados de QCM e SPR indicaram que hà a formaÃÃo de uma monocamada de cyt c sobre as SAMs estudadas. Esta monocamada, embora nÃo sendo redox ativa, permite o estudo da reaÃÃo de TE das molÃculas de cyt c em soluÃÃo sugerindo que este processo pode envolver os orbitais das molÃculas modificadoras. Para a metaloproteÃna Mb, utilizou-se uma SAM formada pelo aminoÃcido L-cisteÃna (cys), uma vez que nenhuma das SAMs estudadas acessou a reaÃÃo de TE. O processo redox foi observado em 0,086 V o que sugere a forma nativa. Os dados de QCM e SPR indicaram, tambÃm, a formaÃÃo de uma monocamada sobre a SAM de cys (Au/cys/Mb). Valores de â49,67 kJ mol&#8722;1 e &#8722;0,15 para &#916;Gads e g, respectivamente, foram calculados para a formaÃÃo da monocamada de Mb sobre a SAM de cys. O eletrodo Au/cys/Mb apresentou atividade catalÃtica em relaÃÃo a reaÃÃo de oxidaÃÃo do Ãcido ascÃrbico com uma diminuiÃÃo de 400 mV no sobrepotencial e uma reaÃÃo cineticamente controlada com uma constante de velocidade, kf, de ~2,0 x 10^4 L mol-1 s-1. / Electrochemical techniques, quartz crystal microbalance (QCM) and surface plÃsmons resonance (SPR) were used to study the formation of self-assembled monolayers (SAMs) of 1,4-ditiano (1,4-dt), 4-mercaptopyridine (pyS), 5-(4-piridinyl)-1,3,4-oxadiazole-2-thiol (Hpyt), thionicotinamide (TNA) and thioisonicotinamide (iTNA) as a result of the immersion of gold substrates into the respective solutions. STM (Scanning Tunneling Microscopy) images indicate the sulfur atom as the adsorption site of these molecules and a hexagonal conformation on surface. For the iTNA molecule, the images were not conclusive. In addition, the images indicated the existence of defects even after longer immersion times (24 h). Thermodynamic and kinetic aspects of the adsorption process were evaluated by reductive desorption in alkaline media and QCM. The reductive desorption potentials, Edr, were observed at &#8722;0.9, &#8722;0.8, and &#8722;0.5 V vs. Ag/AgCl for the desorption of iTNA, TNA and Hpyt, respectively. In comparison to 1,4-dt (&#8722;0.8 V) and pyS (&#8722;0.5 V) species, the Edr value of Hpyt indicates a sigma interaction whereas those of iTNA and TNA indicate an additional pi contribution. The values of the concentration of adsorbed material, gama, and fractional coverage (teta ~ 0.9), determined, respectively, by reductive desorption and impedance are consistent with the STM images. In comparison to the desorption data, the higher values of gama calculated by QCM were assigned to the presence of water molecules since a linear relation was observed between the dipole moment and the mass change calculated by QCM. The desorption curves acquired for the pyS SAM indicated the decomposition of the monolayer thus not allowing the determination of the thermodynamic and kinetic parameters of adsorption. In comparison with the results obtained for the electrode modified after immersion in Na2S solution, it was suggested that this process is associated to the cleavage of the C&#9472;S bond which results in the formation of an adlayer composed of atomic and/or oligomeric sulfur species. The adsorption isotherms for Hpyt, TNA and iTNA fitted the Langmuir model of adsorption allowing the determination of the free energy of adsorption, &#916;Gads, as &#8722;35.9, &#8722;38.5 and &#8722;34,9 kJ/mol, respectively. These values are indicative of strong interaction being typical of chemisorption. For the Frumkin model, the best correlation was found when the interaction parameter, g, was established as &#8722;0.45, &#8722;0.20 and &#8722;0.10 for Hpyt, TNA and iTNA, respectively, indicating repulsive interactions between the adjacent molecules. Cyclic voltammetry was used to determinate the pKa of the SAMs of Hpyt (4.2), TNA (5.0 and 8.5) and iTNA (4.5 and 7.9) by using [Fe(CN)6]3&#8722; as a probe molecule. For this study, some changes were suggested since in the method proposed in the literature the existence of more than one protonation site was not considered thus not allowing the determination of more than one pKa value as was observed for TNA and iTNA molecules. Electron transfer reactions (TE) of cytochrome c (cyt c) and myoglobin (Mb) metalloproteins were studied by using the SAMs of Hpyt, TNA, iTNA, pyS and 1,4-dt. For the SAMs formed with TNA and iTNA, the positive shift of 0.2V on the half-wave potential of cyt c in relation to that of the native protein, was assigned to the positive charge density on surface in consequence of the protonation of NH2 groups (pKa~8.0) since these measurements were carried out in physiological medium. QCM and SPR data indicated the formation of a monolayer of cyt c on the studied SAMs. This monolayer, although not being electroactive, allows the study of the TE reaction of the cyt c molecules in solution suggesting that this process involves the orbitals of the modifier molecules. For the Mb metalloprotein, a SAM of L-cysteine amino acid was used since none of the studied sulfur molecules was able to access the TE reaction. The redox process was observed at 0.086 V suggesting the native form of Mb. QCM and SPR data indicated, also, the formation of a monolayer of Mb on the cys SAM (Au/cys/Mb). Values of â49.67 kJ mol&#8722;1 and &#8722;0.15 for &#916;Gads and g, respectively, were calculated for the formation of the monolayer of Mb on the cys SAM. The electrode Au/cys/Mb presented catalytic activity toward the oxidation reaction of ascorbic acid presenting a decrease of 400 mV in the overpotential and a kinetic controlled with a rate constant, kf, of 2.0 x 104 L mol-1 s-1.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo750_1.pdf: 6128685 bytes, checksum: 2d8409ed6fea3b21f62cd544942da7e2 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / O 4-amino-2-fenil, 6(p-fluor-fenil)-5-carbonitrila-pirimidina (APCP) é um novo derivado de pirimidina com baixa solubilidade em água e propriedade antiinflamatória. Neste trabalho, o comportamento interfacial do filme de 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfoetanolamina-N-[poli(etileno glicol)2000], i.e., DSPE-PEG2000; 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfatidilcolina (DPPC) e de um novo derivado pirimidínico (APCP), foi avaliado e posteriormente comparados com o comportamento interfacial dos sistemas binários e ternários da mistura destas moléculas em diferentes frações molares. A isoterma de pressão de superfície-área (&#61520;-A) mostrou que as moléculas tanto de APCP quanto de DSPE-PEG2000 e DPPC formaram filmes estáveis na interface ar-água. O sistema binário (DPPC/DSPE-PEG2000) e ternário (DPPC/DSPE-PEG2000/APCP) apresentou miscibilidade entre os componentes. A inclusão do APCP na monocamada DPPC/DSPE-PEG2000 tornou o perfil mais expandido à medida que se aumenta a concentração de APCP. Além disso, a transição de mushroom para brush existente nas moléculas de PEG torna-se dificultada na presença do APCP ocorrendo apenas a 9mol% e em pressões de superfície acima de 10mN/m. Filmes de Langmuir-Blodgett contendo o sistema binário e ternário foram transferidos sobre substratos de mica para caracterização morfológica por microscopia de força atômica (AFM). Imagens de AFM demonstraram ausência de defeitos em ambos os sistemas e distribuição heterogênea da monocamada, com a amplitude entre os picos e vales na ordem de ~4 nm para o sistema binário e ~3 nm para o sistema ternário

Este trabalho tem como principal objetivo comparar as respostas de biossensores amperomé-tricos preparados a partir do uso de uma enzima, a tirosinase (polifenoloxidase, PFO), quando nas formas purificada e adquirida comercialmente e de extrato bruto enzimático do fruto do abacate (Persea Americana). As soluções de PFO apresentaram valores de atividades enzimá-ticas de 479 unidades de enzimas ativas por mililitro (UA mL-1) (purificada) e 259 UA mL-1 (extrato bruto). A enzima nas duas formas (pura e como extrato bruto) foi imobilizada quimi-camente em substratos de Au modificados com monocamadas automontadas (self-assembly monolayers, SAMs) de ácido mercaptopropiônico (MPA) pela técnica de impressão por mi-crocontato (CP). Os biossensores foram preparados sobre substratos de Au modificados por CP com um molde elastomérico de polidimetilsiloxano (PDMS), cujas trilhas paralelas de 100 m foram produzidas pela cura polimérica sobre um molde mestre de GaAs. A réplica de PDMS se mostrou fiel em relação ao molde mestre nos picos e vales, mas apresentou defeitos na borda dos moldes. Com o objetivo de otimizar o funcionamento dos biossensores, eles fo-ram caracterizados pelas técnicas de voltametria cíclica e cronoamperometria com um sistema de análise de injeção em fluxo (FIA) em meio de catecol a diferentes concentrações. Os po-tenciais de oxidação do catecol nos eletrodos de Au modificados foram observados em 418 e 365 mV, em pHs ótimos de funcionamento de 7,0 e 7,2, e com limites de detecção de 6,65 nmol L-1 e 4,65 nmol L-1 para os biossensores com a enzima purificada e com o extrato bruto, respectivamente. A saturação dos sensores teve início a uma concentração de catecol de 0,02 mol L-1. Com estes resultados, mostramos que é possível o preparo de biosensores com um baixo custo, eficientes e miniaturizadas a partir do uso da PFO na forma extrato bruto do fruto do abacate para a detecção de compostos fenólicos, tal como catecol, abrindo assim a possibi-lidade de uso destes biossensores na análise e no monitoramento de pesticidas presentes no solo e na água. / The main objective of this master thesis is to compare the performance of amperometric biosensors prepared using the purified tirosinase (PPO) enzyme, (commercially acquired) and the PPO present in the enzymatic crude extract from the avocado fruit (Persea Americana). The PPO solutions had 479 units of active enzyme per milliliter (UA mL-1) (purified) and 259 UA mL-1 (crude extract). Both forms of the enzyme (purified and crude extract) were chemically immobilized on gold substrates patterned with 3-mercaptopropionic acid (MPA) self assembled monolayers (SAMs), using the microcontact printing (CP) technique. The biosensors were prepared on gold subtracts patterned using CP with a polydimethylsiloxane (PDMS) elastomeric mold, that was shaped in the form as tracks using a gallium arsenate master mold. The PDMS mold was quite similar to the master mold in its peaks and valleys, but defects were found on the edges. In order to optimize the parameters of the biosensors , they were characterized using cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques in a FIA system by cathecol injections at different concentrations. The oxidation potentials for the cathecol analysis using the patterned biosensors were observed at 418 and 365 mV, the optimum pH were 7,0 and 7,0, with detection limits of 6,65 nmol L-1 and 4,65 nmol L-1 for the purified enzyme and crude extract biosensors, respectively. The biosensors saturation point started at 0,02 mol L-1 of cathecol concentration. With this results, we demonstrate that it is possible to use miniaturized, efficient, low cost biosensors based on tyrosine from the avocado´s fruit crude extract to detect phenolic compounds, as the cathecol. This expands the possibility of using this biosensors in the analysis and monitoring pesticides in water and soil.

Monocamadas auto-organizadas formadas pela quimissorção de alcanotióis sobre ouro apresentam estruturas bem definidas, organizadas e reprodutíveis. As propriedades de SAMs, aliadas à facilidade de síntese, têm atraído o interesse da comunidade cientifica o que ocasionou um grande avanço na área de nanotecnologia, especialmente em engenharia de superfícies. Neste trabalho, avaliou-se a modificação de um substrato de ouro com uma mistura dos ácidos 3-mercaptopropiônico e 11-mercaptoundecanóico. Com isso procurou-se controlar a configuração da superfície da SAM a fim de se obter um arranjo com ilhas de 3amp circundadas por 11amu, similar a um conjunto de ultramicroeletrodos. A SAM mista foi produzida por incubação de um substrato de ouro em solução etanólica contendo ambos os tiois. O estudo do processo redox do par [Fe(CN)6]4-/[Fe(CN)6]3- demonstrou que monocamadas de 3amp se comportam como a superfície de ouro não modificado, apresentando os mesmos valores de corrente de pico (Ip), potencial de pico (Ep) e resistência de transferência de carga (Rtc), pois permitem que ocorra a transferência eletrônica por efeito de tunelamento quântico dos elétrons através da monocamada. Entretanto monocamadas de 11amu demonstram comportamento isolante, apresentando uma Rtc 250 vezes maior e Ip significativamente menores que a observada para a SAM-3amp. As cargas de dessorção redutiva e variação de massa obtidas com a MECQ para a SAM mista evidenciaram alto recobrimento da superfície e um mecanismo de adsorção que varia com o tempo de incubação do substrato em solução contendo os tiois. Assim, a configuração da superfície com domínios de 3amp bem estabelecidos é alcançada com 20 horas de incubação do substrato. O perfil observado com a voltametria cíclica, aliado aos dados obtidos com a EIE comprova a existência de segregação de fases na SAM mista contendo regiões recobertas pelo 3amp (raio médio de 4,3 &micro;m) circundadas por 11amu (com separação média de 75,42 &micro;m). O estudo do comportamento eletroquímico do fisetin confirma o surgimento de propriedades diferenciadas com a SAM mista, onde observou-se apenas um processo redox sem que o analito permanecesse adsorvido na superfície da SAM. Todavia para a SAM-3amp e ouro não modificado foi observado dois processos redoxes seguido de adsorção irreversível do produto da reação na superfície eletródica. Utilizando a SAM mista como sensor eletroquímico para determinação de fisetin em água alcançou-se um limite de detecção de 1,67 x10-8 mol L-1. / Self-assembled monolayers obtained by chemiosorption of alkanethiols on gold present well-defined, organized and reproducible structures. The unique properties exhibited by such surfaces, allied to the great facility to obtain, have attracted the interest of the scientific community and caused a significant advance in the nanotechnology research, especially in the surface engineering one. In this work, the modification of gold substrate with a mixture of 3-mercaptopropionic acid and 11-mercaptoundecanoic acid was evaluated. The aim was control the surface of the SAMs in order to obtain an island arrangement of 3mpa isolated by 11mua, similar to an array of ultramicroelectrodes. The mixed-SAM was built by the incubation of Au substrate in an ethanolic solution containing both thiols. The redox couple [Fe(CN)6]4-/[Fe(CN)6]3- study demonstrated that pure 3mpa monolayers behaves like the bare gold surface, presenting barely the same parameters of peak current (Ip), peak potential (Ep) and charge transfer resistance (Rct), since it allows the electronic transference to occurs by quantum tunneling effect through the monolayer. On the other hand the 11mua monolayers showed an insulating behavior and a Rct value nearly 250 times greater and, consequently, Ip values significantly less than that for 3mpa. The reductive desorption charges and mass changes obtained with an EQCM for the mixed-SAM indicated the high coverage of gold surface and a adsorption mechanism that depends on the incubation time of the substrate in the thiols solution. The surface configuration with 3mpa domains is reached after 20 hours of immersion. The cyclic voltammetric profile, together with the data from electrochemical impedance spectroscopy , proved the existence of phases segregation in the mixed-SAM with surface regions covered solely by 3mpa (with mean radius of 4.3 &micro;m) surrounded by 11mua with a mean separation of 75.42 &micro;m. The electrochemical behavior of the flavonoid fisetin confirms the rising of differentiated properties with the mixed-SAM, where only one electrochemical process was able to be observed, without irreversible adsorption of the analyte. For 3mpa and bare gold surfaces, two (or more) electrochemical processes were observed together with the blocking of the electrode surface by irreversible adsorption of the reaction product. The utilization of the mixed-SAM with electrochemical sensor for fisetin determination in pure water yielded a detection limit of 1.67 x10-8 mol L-1.

Neste trabalho foram estudadas algumas propriedades de sistemas miméticos de tensoativos pulmonares (TP) constituídos de dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) e DPPC/colesterol e suas interações com o material particulado (MP) proveniente da queima da palha da cana-de-açúcar, reconhecido por meio de estudos clínicos como agente agravador de diversas patologias respiratórias. O MP utilizado neste trabalho foi analisado por meio de uma série de técnicas: espalhamento dinâmico de luz (DLS), microscopia eletrônica de varredura acrescida do uso de análise de energia dispersiva de raios X (MEV e MEV-EDX) e espectroscopia de absorção na região do infravermelho. Os valores médios de tamanho e potencial zeta das partículas foram 250 nm e -27 mV, respectivamente. Isotermas de pressão superficial versus área por molécula de DPPC e DPPC/colesterol foram estudadas na ausência e presença de partículas e trouxeram informações a respeito da inserção das partículas nas monocamadas. O sistema DPPC/colesterol apresentou variações menores de área mínima por molécula com o aumento da concentração de MP, indicando que o colesterol atua como agente organizador da monocamada. Reologia superficial dilatacional dinâmica foi estudada pelo método de oscilação harmônica da gota pendente. Concentrações pequenas de MP aumentam a fluidez das monocamadas, enquanto concentrações mais elevadas aumentam a rigidez das mesmas. A presença de colesterol potencializa o efeito provocado pelo MP. Os dados de módulo de compressibilidade obtidos das isotermas se mostraram próximos daqueles obtidos nos estudos reológicos em frequências elevadas. As monocamadas foram transferidas para substratos sólidos por meio da técnica de Langmuir-Blodgett (LB). Os filmes LB resultantes foram analisados por meio de microscopia de força atômica (AFM) e microscopia do tempo de vida de fluorescência (FLIM). Ambas as técnicas mostraram que as partículas se depositam juntamente com o filme e que o sistema DPPC/colesterol dispõe de um arranjo mais homogêneo para as partículas. Imagens de FLIM mostraram que provavelmente esse arranjo se dá devido à preferência do colesterol em se alocar em regiões periféricas às partículas, conferindo estabilidade às mesmas na interface. O trabalho permitiu concluir que o MP proveniente da cana-de-açúcar possui efeito sobre algumas propriedades superficiais estudadas nos sistemas modelos de TP e que essas propriedades devem ter o potencial de interferir no perfeito funcionamento desses sistemas nos meios biológicos. / This work presents some of the properties of mimetic systems of pulmonary surfactants (PS) composed of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and DPPC/cholesterol and their interactions with particulate material (PM) originated from the burning of sugar cane leaves which is known by clinical studies as an injurious agent of the respiratory airways. The PM described in the present work was analyzed by different techniques: Dynamic Light Scattering (DLS), Scanning Electron Microscopy (SEM) with EDS (Energy Dispersive Spectrometry) and Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR). The average values of size and zeta potential were 250 nm and -27 mV, respectively. DPPC and DPPC/cholesterol -A isotherms were studied in the absence and presence of particles and it brought some information about the particle insertion in the monolayers. The DPPC/cholesterol system showed smaller changes in the minimum area per molecule with the increase of PM concentration which indicates the cholesterol acts as an organizer in the monolayer. Dilatational surface rheology data indicated that smaller PM concentrations increase the fluidity of the monolayers while the higher PM concentrations increase their rigidity. Cholesterol enhances the effects provoked by PM. Compressional modulus data obtained from the isotherms showed to be very close to those obtained from the rheological studies performed at higher frequencies. The transferred monolayers, using Langmuir-Blodgett technique, to solid supports were analyzed by Atomic Force Microscopy (AFM) and Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) which showed that the particles are deposited together with the film and the DPPC/cholesterol system presents a more homogeneous particle arrangement. FLIM images showed that most likely this arrangement is due to the preference of cholesterol to allocate in regions surround the particles, granting stability to them in the monolayers. The study allowed concluding that PM originate from burned sugar cane leaves has an effect over some features of PS model systems and those properties have the potential to interfere in the perfect performance of these systems in biological environments.

A modificação de eletrodos por sistemas auto-organizados (SAM) é um dos temas mais discutidos em eletroquímica e eletroanalítica, principalmente por elevar a biocompatibilidade destas superfícies. O foco principal deste trabalho está na transferência eletrônica através das SAMs de moléculas de alcanotióis sobre a superfície de eletrodos de ouro. Com a finalidade de investigar o comportamento eletroquímico do par redox [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-,, as superfícies de ouro foram modificadas com SAMs de alcanotióis com cadeias carbônicas de diferentes comprimentos e suas misturas. Desta forma, foi possível observar que as superfícies modificadas com monocamadas com 2, 3 ou 4 átomos de carbono em sua cadeia permitem que a transferência de elétrons ocorra através da SAM, produzindo perfis voltamétricos muito similares aos observados com a superfície de ouro sem a modificação. Com cadeias carbônicas longas (até 11 átomos de carbono), a transferência eletrônica é totalmente bloqueada e nenhum perfil voltamétrico foi observado. Com o objetivo de explorar o bloqueio total da superfície modificada de moléculas de alcanotióis de cadeias longas, os excessos superficiais foram calculados por meio da carga voltamétrica obtida da dessorção redutiva. Observaram-se valores de excesso superficial próximos a 9,0x10-10 mol/cm2, o que demonstra uma cobertura completa dos sítios ativos da superfície, justificando assim a ausência da resposta eletroquímica. A superfície modificada com as misturas de monocamadas de cadeias carbônicas longas e curtas promoveu respostas voltamétricas interessantes, desde que as moléculas de cadeias curtas contenham menos que 4 átomos de carbono. Neste caso, respostas voltamétricas sigmoidais similares às de ultramicroeletrodos (UMEs) foram obtidas. Este efeito foi associado com a formação de conjuntos de UMEs formados na superfície do eletrodo. O raio e a separação entre os UMEs nestas superfícies foram calculados como sendo 42 e 221 &micro;m, respectivamente. Um total de 60 UMEs foi encontrado na superfície modificada. Estes UMEs foram formados por moléculas de cadeias menores totalmente emparedadas por cadeias maiores (moléculas de ácido 11- mercaptoundecanóico). Este comportamento reforça o propósito de que a transferência dos elétrons ocorra através das monocamadas de cadeia menor e que as moléculas de cadeia longa bloqueiam a superfície. Todos os experimentos voltamétricos foram seguidos de análises de espectroscopia de impedância eletroquímica os quais permitiram determinar a resistência de transferência de carga para cada modificação. Superfícies modificadas com alcanotióis de cadeia longa apresentaram elevados valores de transferência de carga, enquanto que as superfícies modificadas com alcanotióis de cadeia curta apresentam baixos valores de transferência eletrônica, em concordância com o comportamento voltamétrico observado. Finalmente, a organização de cada monocamada foi monitorada utilizando a microbalança eletroquímica de cristal de quartzo. Pela variação de massa com o tempo de imersão do eletrodo na solução contendo o alcanotiól de interesse foi possível observar etapas de adsorção/dessorção, com o aumento da organização da monocamada. Os valores teóricos de variação de massa calculados para a formação de uma monocamada completa na superfície eletroquímica, apresentaram excelente concordância com os dados experimentais obtidos pelo monitoramento do sistema ao longo dos experimentos (depois de aproximadamente 2 horas de imersão). / The modification of electrode surfaces with self-assembled monolayer (SAM) is one of the top subjects in electrochemistry and electroanalysis, mainly due to its much enhanced biocompatibility. In this study, the focuses are centered in the electron transfer through SAMs of alkanothiols assembled onto gold electrode surfaces. In order to investigate the electrochemical behavior of the redox couple [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-, Au surfaces were modified with SAMs of long and short carbon chains alkanethiols, as well as with their mixtures. In this way, it was possible to observe that surfaces modified with monolayers of 2, 3 or 4 carbon atoms in the chain allowed electrons transfer to occur through the SAM, generating a voltammetric profile very similar to those observed on bare Au surfaces. With longer carbon chains (up to 11 carbon atoms), the electron transfer was totally blocked and none voltammetric profile was observed. Aiming to explain the total blockage of the surface with long chain alkanethiols modifications, the surface excess of molecules were measured by the voltammetric charge required for their reductive desorption. It was always observed surface excesses near to 9.0x10-10 mol/cm2, which is related to a full coverage of the active sites on the surface, thus justifying the absence of electrochemical response. The surface modification with mixtures of long and short carbon chains monolayers promoted very interesting voltammetric responses, as long as the short chains contain less than 4 carbon atoms. In this case, sigmoidal voltammetric responses were obtained, very similar to those observed for ultramicroelectrodes (UMEs). Such effect was associated to the formation of UMEs arrays in the electrode surface. The radius and separation of each UME in this surface array was evaluated as 42 and 221 &micro;m, respectively. A value of 60 UMEs were found for the entire surface. These UMEs were formed by the short chain molecules totally walled by the long chain ones (mercaptoundecanoic acid molecules). Such behavior reinforces the proposition of electron transference through the short chain alkanethiol layer and surface blockage by the long chain one. All the voltammetric experiments were followed by electrochemical impedance spectroscopic analysis which allowed were determined the charge transfer resistance for each modification. Very large values were determined for long carbon chains while for the short chains much smaller resistance values were found, as expected by the voltammetric behavior. Finally, the assembling of each monolayer was followed by quartz crystal microbalance measurements. By the electrode mass variation with time of immersion in a solution containing the alkanethiol of interest it was possible to observe several steps of adsorption/desorption, as the organization of the monolayer increases. The theoretical values for mass variation for a full monolayer in the electrochemical surfaces were found to be in highly agreement with the experimental ones, measured in long time experiments (after approximately 2 hours of immersion).