Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309428.pdf: 3162340 bytes, checksum: 3d22f21c7f9baaf77beed6601aab92a9 (MD5) / Membranas compósitas com características de condutividade protônica tem sido estudadas como uma alternativa para aplicação em célula a combustível. O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar membranas compósitas para a aplicação em células a combustível. Para aplicação em células que operam abaixo de 90 °C foram preparadas e caracterizadas membranas de poli(vinil álcool) e ácido sulfosuccínico (PVAL/SSA) dopadas com nanopartículas de boehmita ou dióxido de zircônio estabilizadas com ítrio (YSZ). As membranas apresentaram as características requeridas para a aplicação proposta e foi observado que a presença das nanopartículas nas membranas promoveram um decréscimo no valor da condutividade protônica, sendo o efeito mais significativo nas membranas com menor quantidade de SSA. Verificouse um melhor desempenho das membranas compósitas com as nanopartículas de boehmita nos testes de célula a combustível alimentada a H2 do que quando alimentada com metanol. As membranas mostraram características promissoras para a aplicação em células a combustível de baixa temperatura. Para aplicação em células a combustível de alta temperatura (160 °C) foram sintetizados os polímeros poli(benzimidazol) (PBI) e poli(2,5-benzimidazol) (ABPBI) e preparadas membranas sem e com nanopartículas de YSZ, utilizando o método direct casting. Os polímeros e membranas compósitas foram caracterizados e avaliada a eficiência do método de preparo das membranas, bem como a aplicação em célula a combustível que opera a alta temperatura. As membranas apresentaram alto grau de dopagem e consequentemente elevados valores de condutividade protônica. As membranas de PBI foram testadas em célula a combustível, a temperatura de 160 °C utilizando como combustível hidrogênio ou metanol. O desempenho das membranas foi melhor na célula a combustível utilizando o hidrogênio do que o metanol, sendo que a membrana de PBI sem nanopartículas apresentou melhor desempenho que a membrana de PBI com YSZ para os combustíveis estudados. / Composite membranes with proton conductivity characteristics have been studied as an alternative for application in fuel cell. The objective of this study was to prepare and test the application of composite membranes in fuel cells. For application in fuel cells operating below 90 ° C membranes of poly(vinyl alcohol) and sulfosuccinic acid (PVAL/SSA) doped with nanoparticles of boehmite and nanoparticles of zirconium dioxide stabilized with yttrium (YSZ) were prepared and characterized. The membranes showed the characteristics required for the proposed application and it was observed that the presence of the nanoparticles in the membrane caused a decrease in the proton conductivity, and the most significant effect was on the membranes with smaller quantities of SSA. There was a better performance of the composite membranes with the nanoparticles of boehmite in the fuel cells test fed to H2 which when fed with methanol. The membranes showed promising characteristics for application in fuel cells at low temperature. For application in fuel cells high temperature (160 ºC) polybenzimidazole (PBI) and poly(2,5-benzimidazole) (ABPBI) polymers were synthesized and the membranes were prepared without and with YSZ nanoparticles by direct casting method. The polymers and membranes were characterized and the efficiency of the method of preparation and application of the membranes in fuel cells operating at temperature of 160 ºC evaluated. The membranes present high degree of doping and consequently high values of proton conductivity. PBI membranes were tested in fuel cell at temperature of 160 ° C using H2 or methanol as fuel. The membrane performance was better in the fuel cell using the hydrogen that methanol, and the PBI membrane without nanoparticles showed better performances than the PBI membrane with YSZ in both cases.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:04:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311325.pdf: 4433471 bytes, checksum: 45d4294c09584cbc921fff231d1a89d0 (MD5) / O presente trabalho relata o preparo, caracterização e estudo da atividade catalítica de nanopartículas de prata (AgNPs) utilizando a polivinilpirrolidona (PVP) como estabilizante. A otimização dos principais parâmetros experimentais no preparo das AgNPs, i.e. concentrações de NaBH4 (agente redutor) e PVP, foi realizada através da utilização de uma análise multivariada. As AgNPs foram caracterizadas por meio das técnicas de espectrofotometria de UV-Vis, Microscopia Eletrônica de Transmissão, Espalhamento de Raio-X a Baixo Ângulo e Espalhamento de Luz Dinâmico. A atividade catalítica das AgNPs foram avaliadas através de estudos cinéticos da reação de redução de compostos nitroaromáticos (NACs) com NaBH4, sendo eles o p-nitrofenol , p-nitroanisol, nitrobenzeno, p-bromonitrobenzeno e p-(trifluorometil)nitrobenzeno. O estudo cinético revelou que todas as reações seguiam o modelo de Langmuir-Hinselwood, onde as espécies que participam da reação são adsorvidas e acomodadas na superfície da nanopartícula metálica antes que a reação ocorra. Ainda, tais estudos mostraram que as moléculas de substrato possuem uma afinidade de adsorção muito maior do que as moléculas de BH4- pela superfície das AgNPs. Também, observou-se uma influência considerável do caráter hidrofóbico dos diferentes compostos nitroaromáticos na constante de adsorção do substrato. Seguindo um modelo de catálise homogênea, foi determinado para a reação de redução do p-nitrofenol, a constante de velocidade normalizada pela área superficial da AgNPs de 0,27 s-1 m-2 L. Esse valor encontra-se entre as mais altas constantes de velocidade reportados na literatura. Estudos de relações lineares de energia livre, das constantes de velocidade de Langmuir em função das constantes do substituinte de Hammett (?p, ?-, ?+), mostraram que a relação linear com a constante de substituinte ?- foi a que apresentou o melhor coeficiente de correlação, com uma constante de reação p de 0,588, indicando que substituintes retiradores de elétrons favorecem a reação de redução de NACs, provavelmente pela diminuição de uma carga positiva na formação do estado de transição da reação. / The present work reports the synthesis, characterization and catalytic evaluation of silver nanoparticles (AgNPs) polyvinylpirrolidone (PVP) composites. The optimization of the main experimental parameters for the synthesis of AgNPs, i.e. concentration of PVP and NaBH4 (reducing agent), was carried though a multivariate analysis. The AgNPs were characterized by UV-Vis spectrophotometer, Transmission Electron Microscopy, Small Angle X-Ray Scattering and Dynamic Light Scattering. The catalytic activity of AgNPs was evaluated though kinetics studies of the reduction reaction of nitro aromatic compounds (NACs), p-nitrophenol , p-nitroanisole, nitrobenzene, p-bromonitrobenzene and p-(trifluormethyl)nitrobenzene, by NaBH4. The kinetics studies revealed that all reactions followed the Langmuir-Hinshelwood model, where the species that participate in the reaction adsorb and accumulate on the NPs surface before they take part in the reaction. Furthermore, these studies showed that the NACs molecules had a much stronger adsorption affinity than the BH4- ions for the Ag-NP surface. Also, it was observed a considerable influence of hydrophobic character of the different nitro aromatic compounds in the adsorption constant. Following a homogeneous model of catalysis, it was determined, for the reduction reaction of p-nitrophenolate, the rate constant normalized to the surface area of the AgNPs to be 0.27 s-1 m-2 L. This value is among the highest rate constant reported in the literature. Linear free energy relationship studies of the Langmuir rate constants of Langmuir as a function of the Hammett substituent constants (óp, ó-, ó+), showed that the linear correlation with ó- constant presented the best correlation coefficient, with a reaction constant ñ of 0.588, indicating that electron withdrawing substituents favor the reduction reaction of the NACs, most probably by the decrease of positive charge in the formation of the reaction transition state.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308266.pdf: 1458136 bytes, checksum: 47b833947d2d297f894e010920013db6 (MD5) / Nanopartículas poliméricas apresentam grande potencial de aplicação como carreadores de fármacos. Suas características típicas de liberação lenta e sustentada, além da viabilidade de aplicação através de variadas rotas de administração, favorecem o aumento da biodisponibilidade do fármaco e a redução dos efeitos colaterais. Polímeros biocompatíveis e biodegradáveis apresentam características importantes para aplicação biomédica como sistemas nanoparticulados. No entanto, algumas propriedades dos biopolímeros como o alto grau de cristalinidade dificultam seu processamento. Nanopartículas blendas de biopolímeros e polímeros sintéticos derivados do petróleo constituem uma alternativa para a obtenção de novos produtos, que apresentam propriedades complementares interessantes para uso em sistemas de liberação sustentada de fármacos. Neste contexto, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de nanopartículas de PLLA (poli(L-ácido lático) e nanopartículas blenda de PLLA/PMMA (poli(metacrilato de metila)) e PLLA/PS (poliestireno) através da técnica de miniemulsificação/ evaporação do solvente, polimerização em miniemulsão e polimerização em emulsão semeada para incorporação de um fármaco hidrofóbico análogo da isoniazida. Os resultados obtidos mostram que a estabilidade das miniemulsões de PLLA e o diâmetro médio das nanopartículas são diretamente influenciados pela concentração de polímero, bem como pelo tipo de surfactante e solvente orgânico. As imagens de microscopia (MET) aliadas às temperaturas de transição vítrea (determinadas por DSC) apontam para a formação de blendas de PLLA/PMMA miscíveis através da técnica de miniemulsificação/evaporação do solvente e imiscíveis por polimerização em miniemulsão. A morfologia encontrada para as nanopartículas de PLLA/PS indica a formação de uma blenda imiscível com estruturas do tipo casca-núcleo. Foi possível incorporar até 5% de fármaco (m/m, em relação à massa de PLLA) às nanopartículas sem que ocorresse a perda de estabilidade das miniemulsões e com eficiência de encapsulação superior a 85%. As nanopartículas blenda de PLLA/PMMA, em especial aquelas com maior concentração de PMMA, apresentaram maior eficiência de encapsulação (aproximadamente 90%). / Polymeric nanoparticles have considerable potential for drug delivery system purposes. Their typical slow and sustained release, as well as feasibility of variable routes of administration, enables improvement of drug bioavailability and reduction of side effects. Biocompatible and biodegradable polymers have interesting characteristics for biomedical application as nanoparticulated systems. On the other hand, some properties of the biopolymers such as high crystallinity encumber their processing. Bio/synthetic (petroleum-derived) polymers nanoparticle blend represents an alternative to the development of new materials with improved properties for the drug delivery systems use. This work discusses the development of PLLA (poli(L-lactic acid)) nanoparticles and PLLA/PMMA (poli(methyl methacrylate)) and PLLA/PS (polystyrene) nanoparticle blends by miniemulsification/solvent evaporation, miniemulsion and seeded emulsion polymerization methods for hydrophobic drug-loaded nanoparticle application. The results show that PLLA miniemulsions stability and nanoparticle size suffer direct influence by the polymer concentration, surfactant type and polymer solvent. Regarding the nanoparticles blend, the preparation method and PMMA presence induced the PLLA crystallinity loss. The microscopic images (TEM) and glass transition temperatures (specified by DSC) indicate the formation of miscible PLLA/PMMA blends obtained by miniemulsification/solvent evaporation technique; and imiscible by miniemulsion polymerization. The PLLA/PS nanoparticles morphology indicates towards the formation of an immiscible blend with core-shell structures. Stable drug loaded nanoparticles and encapsulation efficiency of 85% were obtained with up to 5% of drug (wt/wt, relative to the PLLA mass). The nanoparticle PLLA/PMMA blends, particularly those with larger PMMA concentration, exhibited better encapsulation efficiency (approximately 90%).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279023.pdf: 2103503 bytes, checksum: 1fc23c791a878367d4bcf7e8926f6cd9 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar microcápsulas e nanopartículas formadas a partir da proteína isolada de soja (SPI), para futura utilização como dispositivos de encapsulação e liberação de agentes ativos. O efeito da concentração de SPI, surfactantes, agentes reticulantes e força iônica do meio na morfologia e distribuição de tamanho das partículas foram avaliados. A substância encapsulada foi o óleo de Copaíba, um inseticida natural. Para a formação das microcápsulas, prepararam-se emulsões o/a utilizando a SPI como emulsificante. Foi realizado o estudo da estabilidade cinética das emulsões o/a durante o armazenamento (4 meses). Devido à grande variação na distribuição de tamanho das gotas de óleo das emulsões com o tempo de estocagem, optou-se pela preparação das emulsões in situ e imediata secagem da fase aquosa para obtenção das microcápsulas. Após secagem das emulsões, foram obtidas microcápsulas de dimensões variadas, superfícies lisas e com ausência de poros, como verificada após visualização das microesferas por MEV e MEV-FEG. A encapsulação do óleo foi confirmada por medidas de TGA, DSC e FTIR-ATR. Os resultados de SAXS indicaram uma organização fractal das proteínas SPI na região interfacial da emulsão e, após secagem, nas paredes das microcápsulas. A superfície das microcápsulas possui estrutura fractal formada por repetições de agregados entre proteínas da SPI. As nanopartículas de SPI foram obtidas através do método de coacervação em uma solução aquosa hostil. Imagens de TEM indicam que as nanopartículas são esferas compactas, massivas e com tamanho entre 200 a 400 nm. Investigou-se o efeito de diversas variáveis, como concentração de SPI, tipo e concentração de surfactante e força iônica do meio nas propriedades tamanho médio, polidispersidade e potencial Zeta das nanopartículas obtidas. Acompanhou-se a evolução destas propriedades durante o tempo de estocagem das suspensões (4 meses), com a identificação dos processos degradativos das suspensões. Medidas de SLS /DLS simultâneas confirmaram a morfologia e tamanho observados por microscopia, além de indicar que a superfície das nanopartículas é formada por cadeias protéicas hidratadas protuberantes. / The main goal of this work was to obtain microcapsules and nanoparticles made from a biopolymer, namely Soy Protein Isolate (SPI), for use as drug encapsulation and controlled release devices. We evaluated the effects of SPI concentration, adition of surfactants and crosslinkers, ionic strength on the particles morphology and suspension kinetic stability. The encapsulated substance was the Copaiba oil, a natural insecticide. The microcapsules were made from the spray drying of o/w emulsions stabilized with SPI. The kinetic stabilities of all the emulsions were tracked for a period of four months. Due to the large shift on size and polydispersity of the emulsions with their aging we decided to prepare the emulsion in situ followed by immediate drying to obtain the SPI microcapsules. The encapsulation of the oil was confirmed through calorimetric and spectroscopic techniques. Image techniques show the microcapsules as hollow spheres with a smooth and pore free surface. SAXS results showed that the proteins indeed rest at the oil drops interface in the emulsions, through a fractal organization; after drying, the proteins constitute the microcapsules walls producing a surface with fractal structure. In the second part of this work we obtained nanoparticles made from coaservation of SPI in a hostile buffer solution. Image techniques showed the nanoparticles as compact spherical objects with diameter ranging from 200 up to 400 nm. We monitored the effect of several variables, as SPI concentration, surfactants and ionic strength on the size, polydispersity and Zeta potential of the nanoparticles suspensions. The kinetic stability was measured by following the evolution of these properties during 4 months. Simultaneous SLS/DLS data confirmed the size and shape observed by microscopy and indicated that the particles surface is made from hydrated polymeric chains.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:39:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318486.pdf: 2298947 bytes, checksum: 4d85643adc04e7efd3642f24c5c049e4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho foram estudadas as propriedades de um sistema magnético finito para modelar uma nanopartícula magnética formada por um número reduzido de momentos de dipolo magnético devido ao spin dos átomos. A nanopartícula é do tipo núcleo/casca, no qual a casca é formada por spins que interagem com outros spins da casca via interação de troca antiferromagnética enquanto para os spins do núcleo essa interação é ferromagnética. Na interface núcleo/casca a interação entre os spins do núcleo com spins da casca pode ser tanto ferro quanto antiferromagnética. Para descrever os possíveis estados de spin utilizamos o modelo XY para os spins, no qual os spins são considerados como variáveis continuas, livres para apontar em qualquer direção do plano xy. Além da interação de troca, consideramos a anisotropia magnetocristalina, a anisotropia de troca e o efeito Zeeman. Nosso modelo foi estudado em uma rede com simetria quadrada, utilizando o método de Monte Carlo com a prescrição de Metropolis. Os resultados obtidos mostram que, na ausência de campo magnético externo, e da anisotropia de troca, o sistema passa continuamente de um estado ordenado para um estado desordenado em uma temperatura bem definida. Na presença de campos magnéticos externos o sistema apresenta o fenômeno do deslocamento dos ciclos de histerese apenas quando da introdução do termo de anisotropia de troca. Entretanto, tal deslocamento depende dos tamanhos do núcleo e da casca e também da intensidade do acoplamento entre os momentos da casca e do núcleo <br>

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319285.pdf: 2813660 bytes, checksum: 4d63c7cb6b8721f5877eaf488fb1544a (MD5) / Sistemas macromoleculares formados por copolímeros anfifílicos em bloco têm a capacidade de se autoassociar para formar objetos em nanoescala e morfologias em escala nanométrica. As propriedades de autoassociação desses copolímeros estão intrinsecamente ligados à sua arquitetura e sua composição. Essas características tornam estes compostos particularmente atraente para aplicações industriais como na indústria farmacêutica, especialmente no que se refere a capacidade de encapsular, transportar e liberar princípios ativos insolúveis em meio aquoso. Para isso, nanopartículas formadas pelos copolímeros anfifílicos em bloco devem ser biocompatíveis, biodegradáveis e de tamanhos entre 10 e 100 nm, ideal para a passagem intravenosa. Atualmente, a autoassociação de copolímeros anfifílicos em bloco com base em polissacarídeos é uma das mais promissoras abordagens. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento do primeiro cooligômero anfifílico em bloco linear constituído por maltoheptaose livre como bloco hidrofílico, e como bloco hidrofóbico maltoheptaose acetilada, ou seja, um copolímero constituido exclusivamente por unidades sacarídicas. Como prova do conceito, descreveu-se a sua preparação e os estudos das suas propriedades físico-químicas na autoassociação. Para isso, utilizou-se técnicas como espectroscopia de fluorescência, microscopia eletrônica de transmissão e espalhamento de luz estático e dinâmico. Os resultados mostraram que a autoassociação do cooligômero em água forma de micelas esféricas com tamanho médio de 30 nm de raio, ideal para a encapsulação de um princípio ativo. No mais, estudos de citotoxicidade, ensaios de encapsulação da curcumina e hidrólise enzimática apresentaram resultados satisfatórios <br>

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:24:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318837.pdf: 5744333 bytes, checksum: 7e7d4317f183327253ac9a1d2dfc21d0 (MD5) Previous issue date: 2013 / O objetivo principal deste trabalho é a preparação, caracterização e estudos catalítico e de detecção de lectinas por nanopartículas de prata (AgNPs) tendo compostos a base de açúcares como estabilizantes. Para atingir esse objetivo duas estratégias foram utilizadas, uma usando o polissacarídeo dextrana como estabilizante e outra usando compostos anfifílicos baseados em oligossacarídeos (maltose, lactose, maltoheptaose e xiloglucano). Em ambas estratégias, a otimização da preparação das AgNPs foi realizada utilizando-se análise multivariada baseada nas informações coletadas a partir da banda de ressonância de Plasmon de superfície (SPR) das AgNPs. Todas as AgNPs estáveis foram caracterizadas pelas técnicas de UV-Vis, TEM, SAXS e DLS. A atividade catalítica das AgNPs foram determinadas frente a reação de redução do p-nitrofenol (Nip) por NaBH4, como agente redutor, em água e misturas de água/etanol.Dois tipos diferentes de anfifílicos foram sintetizados, um com grupo alquino na junção do bloco de açucar com o bloco hidrofóbico e outro tipo com um grupo ácido carboxílico no final da parte hidrofóbica. Os anfifílicos foram caracterizados por 1H e 13C NMR e espectrometria de massas.A reação de redução do Nip por NaBH4 teve a melhor atividade catalítica com as nanopartículas AgNPs-dextran e Ag-Mal7NAcC12, com constante de velocidade normalizada para a área superfícial das NPs por unidade de volume de 1,41 e 1,11 s-1 m-2 L, repectivamente. Estes valores estão entre os maiores descritos na literatura. O efeito do solvente nesta reação foi avaliado por misturas de água e etanol. Aplicando uma reação superfícial pseudo-monomolecular como um artifício experimental, os dados cinéticos obtidos foram tratados de acordo com o modelo de Langmuir, que combinados com observações de tensão superfícial de misturas de água/etanol, revelaram que a adição de etanol inibe a reação, provavelmente pela competição com os íons BH4- pela superfície da nanopartícula, com a formação de uma monocamada de solvente. Finalmente, três sistemas diferentes (Ag-Mal7NAcC12, Ag-XGONAcC12 e Ag-LacNAcC12) foram testados como sensores para detecção de lectinas e somente Ag-Mal7NAcC12 mostrou interação específica com a Concanavalina A. <br> / The main goal of this work is the preparation, characterization and catalytic and lectins detection studies of silver nanoparticles (AgNPs) having sugar-based compounds as stabilizers. To achieve this goal two strategies were used, one using the polysaccharide dextran as stabilizer and other using amphiphile compounds based on oligosaccharides (maltose, lactose, maltoheptaose and xyloglucan). In both strategies the optimization of AgNPs preparation was realized using a multivariate analysis based in informations collected from the surface Plasmon resonance band (SPR) of AgNPs. All stable AgNPs were characterized by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), transmission electron microscopy (TEM), small angle X-ray scattering (SAXS) and dynamic light scattering (DLS) techniques. The catalytic activities of AgNPs were determined over the p-nitrophenol reduction reaction by NaBH4, as reducing agent, in water or water-ethanol mixtures. Two different types of amphiphiles were synthesized, one with an alkyne group in the junction of a sugar block with a hydrophobic block and the other with a carboxylic acid group in the end of hydrophobic part. The amphiphiles were characterized by 1H and 13C NMR and mass spectrometry.The Nip reduction reaction with NaBH4 showed the best catalytic activity with AgNPs-dextran and Ag-Mal7NAcC12 nanoparticles with the rate constant normalized to the surface area of the NPs per unit volume of 1.41 and 1.11 s-1 m-2 L, respectively. These values are among the highest ones found in literature. The solvent effect in this reaction was evaluated by mixtures of water and ethanol. Applying a pseudo-monomolecular surface reaction as an experimental artifice, the obtained kinetic data were treated according to the Langmuir model, which combined with water/ethanol surface tension observations revealed that addition of ethanol inhibit the reaction, most probably by competing with BH4- ions for the nanoparticles surface, with the formation of a solvent monolayer.Finally, three different systems (Ag-Mal7NAcC12, Ag-XGONAcC12 and Ag-LacNAcC12) were tested as sensor for lectin detection and Ag-Mal7NAcC12 nanoparticles showed specific interaction with the Concanavalin A.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:04:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327717.pdf: 2405163 bytes, checksum: ded464e3384619c872511448eb58c9ac (MD5) Previous issue date: 2012 / Uma das alternativas mais promissoras para o tratamento do câncer é a Terapia Fotodinâmica (TFD). A Ftalocianina de Zinco (ZnPc) é um fotossensibilizante de segunda geração com caráter hidrofóbico e necessita ser incorporado em um sistema de liberação adequado para ser injetado sistemicamente. Nanopartículas magnéticas, NPMs, constituída principalmente de magnetita (Fe3O4) apresentam alto valor de magnetização com grande potencial de aplicação no tratamento do câncer por hipertermia. O encapsulamento simultâneo de fármacos com NPMs tem sido reconhecido como uma técnica promissora para o tratamento do câncer por possibilitar a ação sinergética dos diferentes tipos de tratamento. O objetivo deste trabalho foi a síntese, caracterização e avaliação da toxicidade e fototoxicidade das NPMs, do encapsulamento da NPMs e ZnPc e o encapsulamento simultâneo de ZnPc com NPMs via polimerização em miniemulsão. As NPMs com ácido oléico (AO) foram preparadas pelo método de co-precipitação em meio aquoso e a análise de DRX mostrou picos característicos da magnetita (Fe3O4) com diâmetro médio de nanopartículas de 13nm. As NPMs apresentaram um alto valor de magnetização de saturação (Ms) (64 emu/g óxido de ferro). O encapsulamento das NPMs foi realizado via polimerização em miniemulsão com metacrilato de metila (MMA). As NPMs encapsuladas apresentaram um diâmetro aproximado de 100nm com valor de Ms de 34 emu/g de óxido de ferro. Para o encapsulamento da ZnPc utilizou-se duas técnicas de encapsulamento. A primeira foi a técnica de miniemulsão com auxílio da técnica de nanoprecipitação (PMMA/ZnPc)(FA)) e a segunda utilizou-se apenas a técnica de miniemulsão direta (PMMA/ZnPc(FO)). O teor de ZnPc nas nanopartículas poliméricas foi um pouco superior na amostra PMMA/ZnPc(FA) (3,7µg/mg) do que na amostra de PMMA/ZnPc(FO) (3,0 µg/mg). Ambas as técnicas resultaram em um tamanho médio de aproximadamente 100nm. Ao encapsular a ZnPc simultaneamente com as NPMs (PMMA/ZnPc/NPMs) não alteração em relação ao tamanho das nanopartículas (100nm), concentração de ZnPc (3,6 µg/mg) e propriedades magnéticas (31 emu/g de óxido de ferro) em relação ao encapsulamento em separado da ZnPc e NPMs. A liberação da ZnPc das nanopartículas poliméricas foi sustentada e lenta. Nas primeiras 20 horas cerca de 5-10% do ZnPc contida nas nanopartículas poliméricas foi liberada em todas as amostras. No ensaio de toxicidade (ausência de luz), as nanopartículas encapsuladas mostraram baixa toxicidade. No ensaio de atividade fotobiológica, observou-se, que a luz isoladamente (sem nanopartículas contendo ZnPc) não foi capaz de induzir efeito citotóxico sobre a cultura de células. Ao utilizar nanopartículas contendo ZnPc observou-se uma redução acentuada da viabilidade celular para 22% (PMMA/ZnPc(FA)) e 30% (PMMA/ZnPc/NPMs).<br> / Abstract : Photodynamic therapy (TFD) is one of the most promising alternatives for the treatment of the cancer. Zinc phtalocyanine (ZnPc) is a second generation photosensitizer with hydrophobic character that should be incorporated in a suitable delivery system to be injected systemically. Magnetics nanoparticles (NPMs) consisting mainly of magnetite (Fe3O4) present high value of magnetization with great potential of application in the treatment of the cancer by hyperthermia. The simultaneous encapsulation of drugs with NPMs has been recognized as one promising technique for the treatment of the cancer making possible a synergetic action of the different types of treatment. The objective of this work was the synthesis, characterization and evaluation of the toxicity and phototoxicity of the NPMs, the encapsulation of the NPMs and ZnPc and the simultaneous encapsulation of ZnPc with NPMs by miniemulsion polymerization. The NPMs with oleic acid (AO) had been prepared by the co-precipitation method in aqueous solution. DRX analysis showed characteristic peaks of magnetite (Fe3O4) with average particle diameter of 13nm. The NPMs had presented high value of magnetization of saturation (Ms) (61 emu/g of iron oxide). The encapsulation of the NPMs was carried through methyl methacrylate (MMA) miniemulsion polymerization. The polymeric particles with NPMs encapsulated presented an average diameter of 100nm with value of Ms of 34 emu/g of iron oxide. Two techniques of encapsulation were employed for the encapsulation of ZnPc. The first one was the miniemulsion polymerization with the nanoprecipitation technique (PMMA/ZnPc) (FAN)) and second one used only the miniemulsion polymerization technique (PMMA/ZnPc (FO)). The amount of ZnPc in polymeric nanoparticles was higher in PMMA/ZnPc(FA) sample (3,7µg/mg) when compared to the sample of PMMA/ZnPc (FO) (3,0 µg/mg). Both techniques resulted in polymeric nanoparticles with an average diameter of approximately 100nm. The simultaneous encapsulation of ZnPc with NPMs (PMMA/ZnPc/NPMs) presented very similar values of average particle size (100nm), concentration of ZnPc (3,6 µg/mg) and magnetic properties (31 emu/g of iron oxide) when compared to the single encapsulation of ZnPc and NPMs. The release of the encapsulated ZnPc was supported and slow. In the first 20 hours approximately 5-10% of the encapsulated ZnPc was released in all samples. In the toxicity assay (light absence), the encapsulated nanoparticles had shown low toxicity. In the assay of phototoxicity activity, it was observed that the light (without polymeric nanoparticles containing ZnPc) was not able to induce cytotoxic effect on the culture of cells. When using polymeric nanoparticles with encapsulated ZnPc an accentuated reduction of the cellular viability of 22% (PMMA/ZnPc (FA)) and 30% (PMMA/ZnPc/NPMs) was observed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324928.pdf: 1486873 bytes, checksum: 28a186c51046cfbb2bdcea40e4bc7310 (MD5) Previous issue date: 2013 / A recuperação avançada de petróleo (EOR) é um desafio para as diversas áreas de pesquisa. A nanotecnologia pode potencialmente alterar os mecanismos e processos de EOR. Neste trabalho é apresentado um estudo experimental utilizando nanofluidos para EOR, baseado em suspensões salinas do surfactante dodecil benzeno sulfonato de sódio (SDBS) em diferentes concentrações (3,00 a 46,30 mg / L) contendo 30 mg / L de nanopartículas (NP) de carbonato de cálcio ou dióxido de silício. As características do nanofluido foram avaliadas, visando sua aplicação na recuperação avançada do petróleo, visando a modificação da molhabilidade superficial, da tensão superficial, da viscosidade e da determinação da concentração micelar crítica em meio salino. O valor encontrado para CMC do tensoativo SDBS em água salina foi 46,30 mg/L. Observou-se que tanto as nanopartículas de carbonato de cálcio quando o dióxido de silício adsorveram o SDBS. O modelo de Langmuir não se ajustou aos dados experimentais e um razoável ajuste ao modelo de Freundlich foi encontrado para a adsorção do SDBS em SiO2, e uma fraca correlação para descrever a adsorção do SDBS em nanopartículas de CaCO3. Nenhuma mudança significativa na viscosidade da solução de SDBS foi observada com a adição de nanopartículas na concentração de 30 mg/L. Não houve mudança significativa na molhabilidade da solução com a adição de NP. Os ensaios de permeabilidade em uma coluna de leito fixo com meio poroso mostraram que ambas as nanopartículas são parcialmente retidas no escoamento do leito poroso de areia. A adição de nanopartículas de carbonato de cálcio e sílica em solução com surfactante aniônico dodecil benzeno sulfonato de sódio apresentaram efeito significativo para a recuperação avançada de petróleo, atingindo índices de recuperação incremental de 2,70 e 3,72 %, respectivamente.<br> / Abstract : Enhanced oil recovery (EOR) is a challenge for many different research areas. Nanotechnology can potentially alter the mechanisms and processes involved in EOR. In the present study EOR using nanofluids is investigated, which are based on aqueous solutions of sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) in different concentrations (3.00 to 46.30 mg/L) containing 30 mg/L of nanoparticles of calcium carbonate and silicon dioxide. The critical micelar concentration (CMC) of SDBS in saline water was 46.30 mg/L. SDBS adsorbed onto the surface of NPs and the adsorption increased with the concentration of SDBS. The Langmuir model could not fit the experimental data, while a reasonable fit of the data to the Freundlich isotherm could be achieved for the adsorption of SDBS onto SiO2. On the other hand, Freundlich model showed a weak correlation with adsorption data of SDBS onto CaCO3 nanoparticles. The use of NPs in the concentration of 30 mg/L did not significantly change the solution viscosity. The use of NP in the solution also did not significantly change the wetting ability of the solution. The percolation of the solutions containing SDBS and NP through a porous fixed bed showed that the both NPs are partially retained in the porous media after 2 h of continuous flow. The addition of nanoparticle to the saline solution of SDBS caused a significant effect for enhanced oil recovery, reaching incremental recovery rates of 2.70 and 3.72%, respectively.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:17:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322858.pdf: 1302963 bytes, checksum: 790c0515f65bf4b2e593c4e8bfa1e8a0 (MD5) Previous issue date: 2013 / As doenças periodontal e peri-implantar são processos infecciosos, dependente da patogenicidade dos microrganimos responsáveis. A utilização de antibióticos tem sido frequente, associada terapias convencionais, para o combate dessas infecções, contudo seu uso indiscriminado tem gerado o aparecimento deresistência bacteriana. Como alternativa, compostos que inibem mecanismos regulatórios das bactérias veem sendo testados, tendo como alvo a inibição da virulência sem interferir com a viabilidade bacteriana.Dentro desta nova classe de antimicrobianos não convencionais destacam-se os compostos que atuam na inibição do biofilme bacteriano. Assim, o objetivo deste estudo é analisar a capacidade antibiofilme de três lactamas, derivadas de furanonas cuja a atividade contra o biofilme bacteriano e reconhecida, e de nanopartículas de prata, utilizadas em concentrações subinibitórias,na a formação de biofilmes deEnterococcus faecalissobre um material polimérico implantável. A atividade de três lactamas sintéticas, U 21-1, U 21-2 e U 27-2, foi avaliadasobre discos de PLGA-HA. e comparadas com as de concentrações subinibitórias de nanopartículas de prata (NpAg). Ensaios de inibição de aderência e formação de biofilme e observação ao MEV foram escolhidos para quantificar e qualificar a formação de biofilme de E.faecalis.A viabilidadede células cultivadas sobre o polímero foi acessada através de ensaios colorimétricos e confirmada pelo ensaio Live/Dead e a adesão das células foi caracterizada por microscopia confocal. Todos os compostos apresentaram taxas de redução de biofilme superiores à 99%, o que foi comprovado com as imagens obtidas pelo MEV. Nas CIM, os índices de viabilidade celular de todos os compostos foi superior ao preconizado para aprovação para uso clínico, tendo as lactamas apresentado resultados superiores aos das NpAg. Os resultados aqui apresentados indicam que lactamas e nanopartículas de prata apresentam excelente potencial para utilização no tratamento da doença periodontal e se associados ao PLGA-HA podem ser utilizadas na prevenção de peri-implantites. <br> / Abstract : Periodontal and peri-implant diseases are infection pathologies related to the pathogenicity of the microrganisms involved. The use of antibiotics has been frequently associated with conventional therapies for the combat these infections, however the widespread use of these antimicrobial compounds has led to the emergence of bacterial resistance. Alternatively, compounds that inhibit bacterial regulatory mechanismscontrolling virulence,havebeentested in the view of developing a new generation of antimicrobial drugstargeting inhibition of virulence without interfering with bacterial viability.Within this new class of antimicrobials some of the most promising are those interfering with bacterial biofilms.Here we analysed the effects of three novel synthetic lactams, derived from furanones whose antibiofilm activities are recognized, and of subinibitory concentrations of silver nanoparticles (AgNPs), on biofilms of Enterococcus faecalisformed over an Implantable polymeric material. The behavior of human cells cultured over this biomaterial in the presence of those compounds was also accessed, in view of developing functionalized implantable devices. Inhibition assays of adhesion and biofilm formation and SEM observation were used to quantify and qualify the biofilm formation of E. faecalis. Viability of cells cultured on the surface of this polymer was accessed via colorimetric assays and cell adhesion was characterized by confocal microscopy. All compounds showed biofilm inhibition rates higher than 99%, as acessed by CFU contings and in agreement with images obtained by SEM. At the CIM, human cells viability indexes of all compounds were higher than those recommended for approval in clinical use, with lactams showing better results than AgNPs. Results presented here indicate that lactams and silver nanoparticles have excellent potential for use in the treatment of periodontal disease and inassociation with PLGA-HA can be used in the prevention of peri-implantitis.