Orientador: Vitor Baranauskas, Walkyria Mara Gonçalves Volpini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T06:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camilo_DanielaFranchiPereiradaSilva_M.pdf: 7402339 bytes, checksum: 4a71443f20b4e716e5328394cdea307b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os nanotubos de carbono (NTC) têm sido utilizados em larga escala com finalidades industriais e avaliados, por sua estrutura e propriedades, como ferramenta para aplicação biomédica. Tanto a manipulação humana direta na produção industrial como a perspectiva do uso em medicina suscitaram amplas pesquisas para avaliar seu risco na saúde humana e o impacto ambiental. O presente trabalho teve como objetivo determinar os efeitos em longo prazo da administração sistêmica de nanotubos de parede múltipla (MWNTC) não funcionalizados na evolução do diabetes autoimune espontâneo do camundongo "Non Obese Diabetic" (NOD). O protocolo consistiu do tratamento de fêmeas NOD/Uni, de 6 semanas de vida, com uma única injeção intraperitoneal de MWNTC (100 ?g/animal) ou do veículo Pluronic (grupo controle) e do estudo longitudinal de parâmetros clínicos, histológicos e de resposta imunológica, até 24 semanas após administração. Os dados histológicos demonstraram que o MWNTC não funcionalizado foi absorvido da cavidade peritoneal e permaneceu retido em células fagocitárias de linfonodos peri-pancreáticos, baço e fígado, onde causou uma resposta inflamatória granulomatosa, e também em parede de ductos pancreáticos, tendo confirmada sua identificação estrutural in situ, dentro de fagolisossomos de macrófago e no epitélio ductal, por microscopia eletrônica de transmissão (HRTEM). Apesar de não ter havido diferenças na frequência de desenvolvimento do diabetes clínico ou das características morfológicas da insulite pancreática, as fêmeas NOD tratadas com MWNTC apresentaram flutuação média de glicemias significativamente maior em relação ao grupo controle, até o final do estudo (p<0,0001; Wilcoxon), com tendência a antecipação do aparecimento do diabetes clínico. Neste estudo, foi analisado um perfil de citocinas pró e anti-inflamatórias previamente avaliadas no laboratório, em fase aguda após a exposição à MWNTC. Foi focada a expressão evolutiva destas citocinas em linfonodos peri-pancreáticos, sítio de ativação de células T auto-reativas contra antígenos da célula ? pancreática. O MWNTC induziu uma resposta Th1 mais acentuada nos animais tratados, entre a 14ª e a 20ª semana de vida (momento de insulite extensa), com aumento da expressão de INF? e aumento da relação INF?/TGF? e INF?/IL10. Esta relação permanece elevada na 30ª semana de vida das fêmeas NOD tratadas, com reduzida expressão de TGF?. Nossos dados compreendem um dos mais longos seguimentos in vivo após administração sistêmica de MWNTC, demonstrando que o MWNTC não funcionalizado pode ser transportado e retido no sistema reticulo-endotelial e persistir no corpo por longo tempo, como detectado, neste estudo, em células fagocitárias de linfonodos regionais peri-pancreáticos de animais tratados, mesmo 6 meses após sua administração. Os nanotubos comerciais utilizados em diversos campos da tecnologia moderna são partículas não modificadas. Mesmo compreendendo a necessidade de se modificar a nanoestrutura para vislumbrar sua aplicação em medicina, relevância deve ser dada para o risco da exposição humana e ambiental ocorrendo neste momento. Uma resposta inflamatória crônica, com aumento da relação entre citocinas pró/antiinflamatórias, pode ser associada à maior gravidade de doenças autoimunes em organismos suscetíveis / Abstract: Carbon nanotubes (CNT) have been used in large scale for industrial purposes and evaluated for its structure and properties as a tool for biomedical application. Both the direct human manipulation in industrial production as the prospect of use in medicine attracted extensive research to assess their risk to human health and environmental impact. This study aims to determine the long-term effects of systemic administration of multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) not functionalized in the evolution of spontaneous autoimmune diabetes in "Non Obese Diabetic" mice (NOD). The protocol consisted of the treatment of 6 weeks female NOD/Uni, with a single intraperitoneal injection of MWCNT (100 ?g/animal) or vehicle Pluronic (control group) with longitudinal study of clinical and histological parameters and immunological response until 24 weeks after administration. The histologic data demonstrated that non-functionalized MWCNT was absorbed from the peritoneal cavity and was retained on phagocytic cells of peripancreatic lymph nodes, spleen and liver, where it caused a granulomatous inflammatory response, and also in the wall of the pancreatic ducts, and their structural identification in situ was confirmed within macrophage phagolysosomes and ductal epithelium by transmission electron microscopy (HRTEM). Although there were no differences in the frequency of development of overt diabetes or morphological characteristics of pancreatic insulitis, MWCNT treated NOD females had average blood glucose fluctuation significantly higher than control group until the end of the study (p<0,0001; Wilcoxon), with a tendency to anticipate the onset of clinical diabetes. In this study we analyzed a profile of previously evaluated pro-inflammatory and antiinflammatory in the acute phase after exposure to MWCNT. We focused on the evolutive expression of these cytokines in peri-pancreatic lymph nodes, site of activation of T cells reactive against pancreatic ? cell antigens. MWCNT induced a stronger Th1 response in treated animals, between the 14th and 20th weeks of life (time of extensive insulitis), with increased expression of IFN? and increased ratio of INF?/TGF? and INF?/IL10. This ratio remains high at treated NOD females aged 30 weeks, with reduced expression of TGF?. Our data comprise one of the longest in vivo follow-up after systemic administration of MWCNT, demonstrating that nonfunctionalized MWCNT can be transported and retained in the reticulo-endothelial system and persist in the body for long time, as detected in this study, in phagocytic cells of peri-pancreatic regional lymph nodes, even six months after its administration. The nanotubes used in various commercial fields of modern technology are unmodified. Even comprising the need to modify the nanostructure to effective its application in medicine, importance should be given to the risk of human and environmental exposure occurring at this time. A chronic inflammatory response, with an increased ratio of pro/anti-inflammatory cytokines may be associated with greater severity of autoimmune diseases in susceptible organisms / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestra em Engenharia Elétrica

Orientadores: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira, Eliana Aparecida de Rezende Duek / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:35:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assaf_Kyl_M.pdf: 4219247 bytes, checksum: 1f0af33b698c2094539d28e23f3f042b (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Lesões traumáticas de nervos periféricos podem gerar separação de seus cotos, impossibilitando a neurorrafia término-terminal. Nesses casos, os enxertos autólogos são muito utilizados, mas apresentam algumas desvantagens, como disponibilidade do tecido doador, formação de neuromas dolorosos na área doadora, entre outras. A técnica de tubulização, na qual são empregados tubos para orientar e proteger o nervo durante a regeneração, oferece vantagens como preservação da área doadora e possibilidade de manipulação do ambiente interno do tubo. Muitos aspectos do tubo a ser utilizado para regeneração nervosa devem ser considerados, como sua biocompatibilidade, biodegradabilidade, tempo de degradação, etc. A poli(?-caprolactona) (PCL) é um material que possui tais propriedades. Os nanotubos de carbono (NT1) e o grafeno (NTN) também possuem características que os tornam excelentes dispositivos para implantes neurais e para compor compósitos poliméricos. Neste trabalho, nervos isquiáticos de ratos Lewis foram transeccionados e tubulizados com PCL, PCL com nanotubos de carbono, PCL com óxido de grafeno e PCL com ambas as nanoestruturas. A caracterização dos nanocompósitos mostrou que as nanoestruturas tem boa dispersão, não alteram o grau de cristalinidade do PCL, oferecem reforço na matriz polimérica e provocam alteração na mobilidade molecular na parte amorfa do polímero. Na análise das próteses por microscopia eletrônica de varredura, os tubos NT1, NTN e também os confeccionados com a mistura deles, apresentaram um número importante de células aderidas, quando comparados ao PCL. Todos os materiais também se mostraram biocompatíveis. Na contagem das fibras nervosas e na comparação das áreas dos nervos, a mistura mostrou diferenças estatísticas em relação aos demais grupos experimentais (p<0,05). Porém, nas análises morfométricas não foram observadas diferenças entre os grupos. Ainda, a avaliação funcional dos animais não mostrou uma recuperação significativa da marcha. Contudo, a comparação das massas dos músculos sóleo e tibial anterior e a análise histológica desses, revelaram preservação de massa, sem atrofia das fibras musculares, indicando reinervação bem sucedida / Abstract: Injuries to peripheral nerves generate proximal and distal stumps, usually making end-to-end neurorrhaphy impossible. In such cases, autologous grafts are widely used, but have some disadvantages, such as availability of donor tissue, formation of painful neuromas in the donor area, etc. The tubulization technique, in which tubes are used to guide and protect the nerve during regeneration, offers advantages such as preservation of the donor nerve area and the possibility of manipulating the internal environment of the tube. Many aspects of the conduit to be used for nerve regeneration must be considered as biocompatibility, biodegradability, degradation time, etc. The poly (?-caprolactone) (PCL) is possesses most of these properties. Carbon nanotubes and graphene also have features that make them excellent devices for neural implants and to constitute polymer composites. In this work, sciatic nerves of Lewis rats were transected and tubulized with PCL, PCL with carbon nanotubes (NT1), PCL with graphene oxide (NTN) and PCL with both nanostructures. Nanocomposites characterization showed that nanoparticles have good dispersion, do not alter the degree of PCL crystallinity, provide reinforcement of the polymer matrix and cause changes in the molecular mobility in the amorphous part of the polymer. In the analysis of the prostheses by scanning electron microscopy, NT1, NTN and its mixture showed higher number of adhered cells as compared to the PCL. All materials were also biocompatible. The counting regenerated nerve fibers and comparison of the nerve areas, the mixture showed statistical differences when compared to the other experimental groups (p <0.05). Nevertheless, morphometric analyzes were not different among groups. Furthermore, functional evaluation of the animals showed no significant gait recovery after 8 weeks post surgery. However, comparison of the weigth of the soleus and anterior tibialis and the histological analysis revealed absence of atrophy and preservation of the tissue, indicating a successful reinervation / Mestrado / Biologia Celular / Mestra em Biologia Celular e Estrutural

Debido a la importancia de las estructuras marítimas se requiere que el concreto con el que se fabrican garantice su impermeabilidad frente a las aguas del mar, siendo los pilotes de los muelles los que sufren diferentes anomalías al estar en contacto directo con los sulfatos y cloruros, que lo van degradando progresivamente ocasionando principalmente su fisuración. Los Nanotubos de carbono (NTC) poseen una gran superficie específica que incide en la matriz de cemento modificando los silicatos de calcio hidratado, produciendo una mayor cohesión y consecuentemente el aumento de la compacidad del concreto. El presente trabajo busca reducir la permeabilidad del concreto de los pilotes prefabricados de los muelles ubicados en zonas de salpicaduras y mareas, estudiando para ello diferentes propiedades físicas y mecánicas del concreto con NTC; los resultados indican que el asentamiento disminuye, las resistencias a la compresión, tracción y flexión aumentan y la profundidad de penetración del agua disminuye. / Due to the importance of the maritime structures, it is required that the concrete with which they are manufactured guarantees their impermeability against the waters of the sea, being the piles of the docks those that suffer different anomalies when being in direct contact with the sulfates and chlorides, that progressively degrade it mainly causing its cracking. Carbon Nanotubes (NTC) have a large specific surface that affects the cement matrix by modifying hydrated calcium silicates, producing greater cohesion and consequently increasing the compactness of concrete. The present work seeks to reduce the permeability of the concrete of the prefabricated piles of the springs located in areas of splashes and tides, studying for it different physical and mechanical properties of the concrete with NTC; The results indicate that settlement decreases, compressive, tensile and flexural strengths increase and water penetration depth decreases. / Trabajo de investigación

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En el presente trabajo de Tesis se desarrollan, evalúan y proponen métodos analíticos simples, con el mayor grado de simplificación y miniaturización posible, para la determinación de residuos de antibióticos y pesticidas en muestras de alimentos y ambientales. El interés en este tipo de analitos radica en que en los últimos años se ha incrementado el empleo de fármacos, tanto en medicina humana como veterinaria, y la aplicación de pesticidas en prácticas agrícolas. Esto ha generado cierta preocupación puesto que sus residuos pueden ocasionar daños a la salud humana. Además, su uso y control está regulado por organismos nacionales e internacionales. Los métodos propuestos se basan en el uso de la técnica de electroforesis capilar (CE), evaluando además, diferentes estrategias para el pretratamiento de las muestras analizadas; en lo que respecta al “clean up” de las mismas y a la preconcentración de los analitos a determinar. Se ha estudiado el empleo de nanotubos de carbono tanto en el paso de preconcentración (como material adsorbente) y en la separación electroforética (fase pseudoestacionaria). Así, se han propuesto los siguientes métodos: -Separación y determinación de sulfonilureas en muestras de agua de distinta procedencia, que incluye un paso de preconcentración en continuo, fuera de línea, utilizando una minicolumna empaquetada con nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs). - Análisis de muestras de leche bovina, determinando antibióticos de dos familias diferentes, empleando como solución de separación una fase pseudoestacionaria que contiene nanotubos de carbono para mejorar la eficiencia de separación. Este método incluye una preconcentración en línea (“stacking”) combinada con una fuera de línea, que también se realiza en un sistema de flujo continuo. - Se desarrolla un método empleando líquido iónico como medio de separación y nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs) como fase pseudoestacionaria, para mejorar la resolución en separaciones electroforéticas. Este nuevo método se emplea para la determinación de sulfonilureas en muestras de granos. - Se establece un método electroforético muy sencillo para la determinación de FQs en leche que incluye un paso de preconcentración, empleando un microdispositivo con MWCNTs. - Con el objetivo de mejorar la resolución electroforética, se evaluó el uso de capilares con recubrimientos poliméricos para la determinación anterior. Se propone el acoplamiento de esta separación con la espectrometría de masas, lo cual se realiza aplicando MALDI-TOF-MS para hacer el análisis confirmatorio. - Se implementa el acoplamiento de este último método de electroforesis capilar con espectrometría de masa, aplicando la técnica MALDI para llevar a cabo el análisis confirmatorio. En todos los casos, se han desarrollado nuevas estrategias para llevar a cabo análisis simples y rápidos, con el mayor grado de miniaturización posible. Los resultados obtenidos han sido muy satisfactorios. / In this thesis, several straightforward analytical methods are developed, evaluated and proposed with the major grade of simplification and miniaturization as possible for determining antibiotics and pesticides residues in food and environmental samples. During the last years, the increased use of pharmaceutical compounds in human and veterinary medicine and the massive application of pesticides in agricultural practices have generated special attention due to their residues can be harmful for the human health. Moreover, the use of these analytes is regulated by national and international organizations. The proposed methods are based on capillary electrophoresis (CE). Different strategies are developed to perform the pretreatment of analyzed samples, including both, the clean-up of samples and analytes preconcentration. Moreover, carbon nanotubes are included as sorbent material for the preconcentration step and as pseudostationary phases in the CE analysis. Thus, the following methods have been proposed: - Separation and determination of sulfonylurea herbicides in water samples, including a continuous preconcentration step in off-line mode. A minicolumn packed with multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) was used. - Determination of antibiotics (belonging to different families) in bovine milk samples. Carbon nanotubes were employed as pseudostationary phases in the electrophoretic system with the aim to improve the separation. This method includes an ‘in-line’ preconcentration step (stacking) and an ‘off-line’ preconcentration step using a continuous flow system. - A CE method with ionic liquid and single wall carbon nanotubes (SWCNTs) was developed. SWCNTs were proposed as pseudostationary phases in order to improve the electrophoretic resolution. This novel method was used for determination of sulfonylureas in grain samples. A simple electrophoretic method to determine FQs in milk samples is developed. A μ-SPE step employing MWCNTs is included for analytes preconcentration. -With the aim to improve the electrophoretic resolution and a further MALDI-TOF-MS analysis of analytes, the use of polymer-coated capillaries was considered for fluoroquinolones determination in milk samples. -Besides, an off-line coupling between CE and MS was included by using the ionization technique MALDI with the aim to perform the accurate identification of analytes after CE-UV determination. In all experiences, new strategies for simple and fast analyses have been proposed, aiming to develop miniaturized methodologies with satisfactory analytical performance.

[pt] Neste trabalho estudamos a síntese e caracterização de nanotubos de carbono de paredes simples com incorporação de fósforo. Os nanotubos foram produzidos em duas diferentes temperaturas (800 e 850 Graus Celsius), usando um precursor em pó (fase sólida) sem diluição em nenhum liquido. O sistema utilizado na síntese foi o CVD em alto vácuo. Para a caracterização comparamos as amostras incorporadas com SWNTs crescidos com etanol. Usamos a espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons induzida por raios x (XPS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para caracterizar as amostras. A espectroscopia Raman e a microscopia eletrônica de transmissão foram usadas para confirmar a presença de SWNTs na amostra. Encontramos evidencia de que o fósforo foi incorporado nas amostras ao compararmos os espectros Raman dos SWNTs com amostra de referência. A partir dos resultados de XPS, observamos a presença de fósforo ligado a átomos de carbono que nós faz concluir que houve incorporação de fósforo nos nanotubos. / [en] In this work was studied the synthesis and characterization of single wall carbon nanotubes (SWCN) with phosphorus incorporation. The nanotubes were produced in two different temperatures (800 and 850 Degrees Celsius), using a powder precursor (solid phase) without liquid dilution. The system used for the synthesis was High Vacuum Chemical Vapor Deposition (HVCVD). The samples were characterized comparing the samples with phosphorus with SWNT synthetized with ethanol. Raman spectroscopy, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on transmission electron microscopy (TEM) were employed to characterize the samples. The Raman spectroscopy and TEM were employed to confirm the presence of SWNT in the samples. We found evidences that phosphorus were incorporated comparing the Raman spectra with the reference sample. The XPS results showed the presence of phosphorus atoms bonded to carbon atoms which make us conclude that the phosphorus were incorporated to the nanotubes.

O principal objetivo dessa dissertação de mestrado é o estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de umdosmateriaismais promissores para a nanoeletrônica, os nanotubos de carbono, na presença de defeitos do tipo vacâncias. Os defeitos estudados neste trabalho são as monovacâncias e multivacâncias em nanotubos de carbono armchair (5, 5). Para isso, realizamos cálculos quânticos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade. Primeiramente, foi realizado um estudo sistemático das monovacâncias variando a sua concentração, para que possamos entender qual é a influência da distância entre esses defeitos no sistema. A partir de 14.784Å o efeito do potencial inserido pela vacância praticamente é desprezível. Seguindo essa sistemática, observamos também que a partir de 19.712Å a interação elástica entre defeitos é desprezível. Em todas as estruturas de bandas ocorre o surgimento de bandas de impureza, caracterizadas por uma localização de carga no defeito, principalmente no \"dangling bond\". Utilizando o procedimento NEB (nudge elastic band) obtivemos um valor de 0.55eV para a barreira de migração da vacância. Esse valor fornece um tempo aproximado de 0.156ms a 300K, para que a vacância salte de um sítio para outro na rede do nanotubo. Tendo isso, determinamos que a monovacância é um defeito que apresenta uma grande mobilidade no sistema, o que pode eventualmente ocorrer de uma encontrar-se com outras, formando sistemas maiores, como clusters de monovacâncias ou multivacâncias. Seguindo o nosso objetivo, realizamos um estudo sistemático das multivacâncias. Determinamos todas as reconstruções desses defeitos, nas quais observamos que as multivacâncias de índice par, apresentavam somente pentágonos e uma região central, e em contrapartida as de índice ímpar apresentavam pentágonos, uma região central e um dangling bond na sua estrutura final. Definidas as estruturas e as energias das multivacâncias, calculamos suas propriedades eletrônicas, onde é notório que a influência desses defeitos é muito mais drástica que as monovacâncias, devido a sua grande extensão no sistema. Realizamos cálculos de transporte eletrônico para todos os sistemas, utilizando o método de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF-DFT), desenvolvido no nosso grupo. A partir desses cálculos, observamos que todos os defeitos modificam a estrutura eletrônica do sistema, uns mais outros menos, mas até para as multivacâncias maiores como a hexavacância, o sistema mantém o seu caráter metálico. Através das técnicas de funções de Green, mostramos que quando estamos utilizando condições periódicas de contorno há uma surgimento de minigap\'s espúrios. Estes não aparecem quando o vínculo de simetria translacional é quebrado via técnicas de funções de Green. / The main purpose of this dissertation is the study of the electronic and structural properties in the presence of different types of vacancies, in one of the most promising materials for nanoelectronics, carbon nanotubes. The defects studied in this work are monovacancy and multivacancies in (5, 5) armchair carbon nanotubes. For that purpose perform quantum ab initio calculations based on density functional theory (DFT). Firstly, was made a systematic study of monovacancies varying its concentration, so we can understand what is the influence of the distance between these defects in the system. Undergoes reconstruction pentagon nonagon from14.784Å on words the effect of the potential created by the vacancy is practically negligible. Following this systematic approach, we also found that from 19.712Å the structural interaction between the defects tends to zero. In all band structures one observes impurity bands, characterized by charge localization in the defect, mainly in the dangling bond. Using the NEB (nudge elastic band) procedure we obtained a value of 0.55eV for the migration barrier of the monovacancy. This value provides an approximate time of 0.156ms at 300K for the vacancy to jump from one site to another on the nanotube network. Hence, we determined that the monovacancy presents a great mobility in the system, which may possibly inccur in two ore more vacancies merging with others to form a larger defect, such as clusters of monovacancies or a hole multivacancy. Following our goal, we conducted a systematic study of multivacancies. We determined all reconstructions of these defects. We observed that multivacancies with and even number of carbon atoms removed had only pentagons and a central region. In contrast the CNT with and odd numbers of carbon atoms removed have pentagons, a central region and a dangling bond in its final structure. Once we have defined the structures and the energies of the multivacancies, we calculated their electronic properties. It is clear that the influence of these defects is much more drastic than the monovacancy, due to the size of the defect in the system. We calculated the electronic transport for all systems, using a non-equilibrium Green\'s functions method (NEGF-DFT), developed in our group. From these calculations, we observed that all the defects alter the electronic structure of the system, but even for the largest multivacancy, the system maintains its metallic character. Using the Green\'s functions techniques, we show that the use of periodic boundary conditions leads to the emergence of spurious mini-gap\'s. These do not appear when the translational symmetry is broken using Green\'s function approach and a true open system is considered.

Por duas décadas, as nanoestruturas conhecidas como nanotubos de carbono (CNT), tem chamado a atenção de muitos centros de pesquisa, devido a suas propriedades físicas e químicas, que tornam este material uma ferramenta de primeira ordem em diferentes aplicações. Este trabalho pretende pesquisar a fabricação e caracterização destas estruturas, utilizando as técnicas de deposição química a vapor (CVD), e deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD), visto que são as que reportam melhores resultados em termos de qualidade e quantidade, além de facilidade. A pesquisa está encaminhada pelo ajuste fino das variáveis que intervém nestes dois tipos de processo, tais como a temperatura, os gases precursores a usar, seus fluxos, e relação entre eles, o tipo de catalizador etc. assim como das variáveis que só fazem parte de cada processo diferenciado, no caso do CVD as altas temperaturas, e no caso do PECVD a pressão, a potência de RF aplicada para a formação do plasma etc. A forma de avaliar os resultados obtidos foi mediante as técnicas mais idôneas relativas aos nanotubos de carbono, as quais são a microscopia Raman, a microscopia eletrônica tanto de varredura como de transmissão, e a dispersão de raios X. Desta forma pretende-se fazer um trabalho exaustivo com a finalidade de conseguir uma síntese idônea das nanoestruturas de carbono para diferentes tipos de aplicações encaminhadas principalmente a dispositivos elétricos. / For the past two decades, the nanostructures known as carbon nanotubes (CNT), have been the center of attention of many research centers, due mainly to its physical and chemical properties, turning them into a first order tool in many kind of applications. This work pretends to study the fabrication and characterization of these nanostructures, using the chemical vapor deposition (CVD), and the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques, since they are reported as the best ones in terms of quality, quantity and ease of use. The research is routed by the fine tuning of the variables involved in both processes, such as the temperature, the gas precursors, the gas flows, the flow ratio, the metal catalyst etc. as well as the variables involved in just one of the processes, in the case of CVD, the high temperatures, and in the case of PECVD, the pressure, the RF power for plasma formation etc. The way to evaluate the obtained results was through the most suitable techniques relative to CNT analysis , as Raman microscopy, electron microscopy, both scanning and transmission, and x-ray diffraction. Thus we pretend to perform an exhaustive research with the aim to find a synthesis of carbon nanostructures suitable for different kind of applications, routed principally to electronic devices.

Nanofibras poliméricas obtidas por eletrofiação possuem alta relação superfície-volume, e podem ser recobertas com nanomateriais que interajam com os grupos funcionais dos polímeros. Neste trabalho, nanofibras de poliamida 6/polialilamina hidroclorada (PA6/PAH) com diâmetro da ordem de 100 nm e sem defeitos foram recobertas com nanotubos de carbono (CNTs) e nanopartículas de ouro (AuNps) para produzir sensores e biossensores. A versatilidade da plataforma com as nanofibras foi demonstrada com três aplicações distintas. A adsorção de CNTs sobre as nanofibras permitiu a detecção do neurotransmissor dopamina com medidas de voltametria de pulso diferencial com sensibilidade na faixa de 1 a 70 &mu;mol.L-1 e limite de detecção de 0,15 &mu;mol.L-1, sem interferência do ácido úrico e ácido ascórbico. Nos imunossensores para detectar o antígeno CA 19-9, biomarcador para câncer de pâncreas, as nanofibras de PA6/PAH recobertas com CNTs ou AuNPs receberam camada adicional do anticorpo anti-CA 19-9. Usando medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica, esses imunossensores puderam detectar CA 19-9 em tampão e em soro de sangue de pacientes de câncer com diferentes probabilidades de desenvolver câncer de pâncreas. A seletividade dos imunossensores também foi testada com possíveis interferentes no sangue. Na terceira aplicação, obteve-se sinergia com a codeposição de CNTs e AuNPs sobre as nanofibras para a formação de um biossensor contendo uma camada da enzima tirosinase. Imagens de microscopia eletrônica mostraram uma estrutura 3D interconectada, formada pelas nanofibras de PA6/PAH, AuNPS e CNTs. O biossensor foi usado para detectar bisfenol A com cronoamperometria na faixa de 0,05 a 1,1 &mu;mol.L-1 e limite de detecção de 8 nmol.L-1. Conclui-se que nanofibras poliméricas constituem excelente plataforma para sensores e biossensores pela possibilidade de incorporação de outros nanomateriais para aplicações específicas. / Electrospun polymer nanofibers have a high surface-volume ratio, and can be coated with nanomaterials that interact with the functional groups of the polymers. In this work, defect-free nanofibers of polyamide 6/polyallylamine hydrochloride (PA6/PAH) with a diameter of ca. 100 nm were coated with carbon nanotubes (CNTs) and gold nanoparticles (AuNps) to produce sensors and biosensors. The versatility of the platform with nanofibers has been demonstrated with three distinct applications. The adsorption of CNTs on the nanofibers allowed the detection of the neurotransmitter dopamine with differential pulse voltammetry measurements with sensitivity in the range of 1 to 70 &mu;mol.L-1 and detection limit of 0.15 &mu;mol.L-1, without interference of uric acid and ascorbic acid. In the immunosensors to detect CA 19-9 antigen, biomarker for pancreatic cancer, PA6/PAH nanofibers coated with CNTs or gold nanoparticles (AuNPs) received an additional layer of anti-CA 19-9 antibody. Using electrochemical impedance spectroscopy measurements, these immunosensors were able to detect CA 19-9 in buffer and in blood serum from cancer patients with different probabilities of developing pancreatic cancer. The selectivity of the immunosensors was also tested with possible interferents in the blood. In the third application, synergy was obtained with co-deposition of CNTs and AuNPs on the nanofibers for the formation of a biosensor containing a layer of the enzyme tyrosinase. Electron microscopy images showed an interconnected 3D structure, formed by PA6/PAH nanofibers, AuNPS and CNTs. The biosensor was used to detect bisphenol A with chronoamperometry in the range of 0.05 to 1.1 &mu;mol.L-1 and detection limit of 8 nmol.L-1. It is concluded that polymer nanofibers are an excellent platform for sensors and biosensors because of the possible incorporation of other nanomaterials for specific applications.

A formação de nanocompósitos de nanotubos de carbono e certos materiais tais como óxidos e polímeros abre a possibilidade de melhorar as propriedades mecânicas e eletrônicas dos seus constituintes, tornando-os candidatos para as mais diferentes aplicações. O preparo desses nanocompósitos com propriedades desejadas requer o conhecimento do tipo de interação entre os dois materiais. Atualmente, a espectroscopia Raman é considerada uma das principais técnicas utilizadas na caracterização de compósitos contendo os nanotubos. Este trabalho tem como objetivo o estudo espectroscópico, em conjunto com outras técnicas de caracterização, na investigação de evidências de interação de compósitos envolvendo nanotubos de carbono de parede única e nanotubos de carbono de paredes múltiplas formados com o semicondutor nanoestruturado, dióxido de titânio, como também com o polímero polipirrol. Todos os compósitos foram preparados a partir dos nanotubos oxidados em ácido nítrico. Essa etapa é bastante importante, pois além de influenciar sua solubilidade, possibilita gerar grupos funcionais oxigenados nas superfícies dos tubos capazes de formar ligações com outros materiais. Através dos espectros Raman foi possível obter evidência de interação entre os constituintes do compósito, através inversão da razão das intensidades relativas das bandas D e G. No caso dos nanotubos de carbono de parede única, sugerimos a formação do nanomaterial ligado nos nanotubos externos dos feixes e as bandas Raman D e G observadas nos espectros dos compósitos são originadas dos tubos internos dos feixes de nanotubos em ressonância com a energia do laser. Considerando os nanotubos de carbono de paredes múltiplas, a presença do material de tamanho nanométrico faz com que as paredes mais externas desses nanotubos percam sua identidade como nanotubo de carbono. Assim, as características das bandas Raman D e G observadas no espectro são originadas dos tubos mais internos que são semelhantes ao nanotubo pristina. Pelo estudo Raman ressonante dos compósitos de nanotubos de carbono de parede única e polipirrol foi verificada a transferência de carga do polímero em direção ao nanotubo através das modificações tanto nas características espectrais do nanotubo quanto do polímero. Foram observados também, processos de transferência eletrônica do dióxido de titânio para os nanotubos de carbono de parede única através dos deslocamentos das frequências Raman. Foi realizado ainda um estudo comparativo dos processos de degradação do corante verde de Janus B em suspensão de dióxido de titânio e em uma mistura de dióxido de titânio e nanotubos de carbono de paredes múltiplas em diferentes valores de pH iniciais do corante. Foi observado o aumento significativo na eficiência da degradação do corante na presença do nanotubo no sistema fotocatalítico. Além disso, a investigação dos intermediários formados nos sistemas de catalisadores foi realizada através dos espectros SERS das soluções degradadas e FT-Raman dos catalisadores sólidos / The formation of nanocomposites of carbon nanotubes and certain materials such as oxides and polymers opens the possibility of improving the mechanical and electronic properties of its constituents, making them candidates for a wide range of applications. The preparation of these nanocomposites with desired properties requires the knowledge of the type of interaction between the two materials. Currently, Raman spectroscopy is considered one of the main techniques in the characterization of composites containing nanotubes. This work aims the spectroscopic study combined with other characterization techniques in investigating evidences of interaction in composites involving single-wall nanotubes and multi-wall nanotubes with the nanostructured semiconductor, titanium dioxide, as well as with the polymer polypyrrole. All composites were prepared from the oxidized nanotubes in nitric acid. This step is very important since it influences nanotubes solubility, and enables the generation of oxygenated functional groups on the surfaces of tubes, allowing further functionalization with other materials. Through the Raman spectra, it was possible to obtain evidences of interaction between the constituents of the investigated composites through the inversion in the ratio of the relative intensities of D and G bands. In the case of single-wall nanotubes, it is suggested that the formation of the nanomaterial occurs on the external nanotube bundles, and D and G Raman bands observed in the spectrum are derived from the inner tubes in the bundles in resonance with the laser energy. Considering the multi-wall nanotubes, the presence of nanosized material causes the outer walls of these nanotubes to lose their identity as carbon nanotubes. Thus, the characteristics of the Raman D and G bands observed in the spectrum are derived from innermost tubes, which are similar to pristine nanotube. The resonance Raman study of single-wall nanotubes and polypyrrole composite revealed charge transfer of the polymer into the nanotube through modifications in the spectral characteristics of the nanotube and the polymer as well. Were also observed, electron-transfer process of titanium dioxide to the single-wall nanotubes through the downshift of the characteristic nanotube Raman frequencies. A comparative study of the degradation processes Janus green B dye in titanium dioxide suspension and mixture of multi-wall nanotubes and titanium dioxide was carried out at different pH values. We observed a significant increase in the degradation efficiency of the dye in the presence of nanotubes on the photocatalytic system. Furthermore, the investigation of the intermediates formed in the catalyst systems were performed using SERS spectra of the degraded solutions and FT-Raman of solid catalysts.