Orientador: Lauro Tatsuo Kubota / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:44:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kisner_Alexandre_M.pdf: 3973690 bytes, checksum: 2810b47ecfaaac028a1bf271a3fc25a0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conjuntos de transistores de efeito de campo sensíveis a íons (ISFETs) foram desenvolvidos no presente trabalho. Implementou-se durante a fabricação destes uma etapa adicional de anodização que possibilitou a formação de uma fina camada de alumina porosa sobre suas portas. Esta serviu como dielétrico e também molde para o crescimento de nanocristais de Ag e Au sobre os dispositivos. Os transistores desenvolvidos foram divididos em dois conjuntos, onde as dimensões de porta de cada conjunto foram de 10 x 50 mm e 50 x 50 mm. Utilizando-se um processo simples de anodização, obteve-se sobre a porta dos transistores uma fina camada de alumina de aproximadamente 60 nm de espessura, contendo uma alta densidade de poros (~ 10 poros/cm) com diâmetro médio de 30 + 6 nm e distribuídos de forma regular. A implementação desta possibilitou não só um aumento significativo na área de porta, bem como molde para o crescimento de nanoestruturas de Ag e Au sobre os transistores, atuando assim como nanoeletrodos de porta. Os testes destes como sensores para soluções com diferentes valores de pH, mostraram que os dispositivos apresentam um curto tempo de resposta (t < 30 s) e que as nanoestruturas metálicas são capazes de aumentar a sensibilidade dos dispositivos em relação àqueles formados apenas por alumina. Os primeiros testes para a detecção de moléculas como glutationa, demonstraram que os ISFETs fabricados são capazes de detectar esta, mesmo sendo uma espécie com baixa densidade de carga, em concentrações submicromolares / Arrays of ion-sensitive field effect transistors (ISFETs) were developed in this work. An additional step in the fabrication process was employed to implement a thin film of porous anodic alumina on the gate. This porous layer works as dielectric and template to the vertical growth of Ag and Au nanocrystals on the gate. The produced ISFETs were divided in two groups, which the gate dimensions were 10 x 50 mm and 50 x 50 mm. Using a simple anodizing process, a 60 nm thickness porous anodic alumina was developed on the gate. This porous film presented a high density porosity (~ 10 pores/cm) with an average pore diameter of 30 + 6 nm and a regular distribution on the gate of those ISFETs. This porous film lead to a significant increase in the gate area and also worked as a template to the growth of Ag and Au nanocrystals, which were used as gate nanoelectrodes. The results of such sensors to detect different pH of the solutions showed that the produced ISFETs present a short response time (t < 30 s). Moreover, the presence of such Ag and Au nanostructures increased the sensors sensitivity in comparison to those observed without nanoelectrodes. The first results to detect species such as glutathione, indicated that the ISFETs are even sensitive to detect small charged species in a submicromolar concentration range / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T11:02:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taipina_MarciadeOliveira_M.pdf: 4509830 bytes, checksum: a4492786879a5c950122cf7b0b637caa (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho, a evolução da degradação da fibra de curuá submetida à hidrólise ácida foi acompanhada em diferentes tempos. Foi possível observar que a hidrólise se inicia por um processo de fibrilação, permitindo um maior acesso do ácido ao longo da estrutura da fibra. As micrografias obtidas das fibras embutidas sugeriram que o ataque ácido na célula vegetal se dá no sentido da lamela média a regiões mais internas da parede celular. Após apenas 10 minutos de hidrólise foi possível observar a exposição de nanocristais presos à parede celular, bem como aglomerados de nanocristais já isolados. Esses resultados também revelaram que há formação de nanocristais após um terço do tempo de hidrólise estabelecido pela literatura. Após 30 minutos de hidrólise os nanocristais de celulose se apresentavam isolados em sua maioria. Nanocristais de celulose foram obtidos a partir da hidrólise ácida da celulose proveniente de diferentes fontes, sendo elas algodão, curauá e celulose microcristalina. Os nanocristais apresentaram formato de agulha, com dimensões dependentes da fonte de celulose utilizada. A modificação da superfície dos nanocristais foi realizada com 3- isocianatopropiltrietoxissilano (IPTS). Resultados de análises de espectroscopia no infravermelho sugeriram a modificação de superfície dos nanocristais. O mapeamento de silício feito por ESI-TEM mostrou a presença do silício na superfície dos nanocristais. Como propósito secundário, foi feito o processamento de nanocompósitos com os nanocristais em matriz de PLA. Os nanocompósitos preparados com nanocristais obtidos por hidrólise ácida com HCl apresentaram um ganho mais significativo em propriedades mecânicas e os resultados evidenciaram a necessidade de modificação de superfície, bem como a escolha do ácido mais adequado para a hidrólise do material celulósico / Abstract: In this work, degradation evolution of curauá fiber, subjected to acid hydrolysis, was monitored at different times. It was observed that the hydrolysis is initiated by a fibrilation process, allowing the access of acid throughout the fiber structure. The cross-section micrographs of the embedded fibers suggested that the acid attack in plant cells takes place towards the middle lamella to the inner regions of the cell wall. Exposure of nanocrystals that attached to the cell wall, as well as, clusters of isolated nanocrystals were observed after only 10 minutes of hydrolysis. These results also showed the formation of nanocrystals after one third of the time established in literature for hydrolysis. The cellulose nanocrystals were completly isolated after 30 minutes of hydrolysis. Cellulose nanocrystals were obtained by acid hydrolysis of cellulose from different sources, such as cotton, curauá and cellulose microcrystalline. The nanocrystals showed a needle-like shape, with dimensions dependent on the cellulose source. The surface modification of nanocrystals was performed with 3-isocyanatepropyltriethoxysilane (IPTS). Results from infrared spectroscopy analysis suggested the surface modification of the nanocrystals. The silicon mapping made by ESI-TEM showed the presence of silicon on the surface of the nanocrystals. As a secondary purpose, the processing of nanocomposites with nanocrystals in a PLA matrix was carried out. The nanocomposites with nanocrystals obtained by acid hydrolysis with HCl showed a more significant improvement in mechanical properties and the results showed the need for surface modification as well as the most suitable choice of acid for the hydrolysis of cellulosic material / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

A tuberculose (TB) ainda se apresenta como desafio para a Saúde Pública, a nível global. Essa doença negligenciada (DN) tem como tratamento de primeira escolha a rifampicina. Esse fármaco pertence à classe II, segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB), apresentando baixa solubilidade em água. Tal característica constitui desafio no desenvolvimento de formas farmacêuticas eficazes e seguras. O uso de nanotecnologia tem se destacado como alternativa promissora para melhorar a solubilidade aquosa de fármacos. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo a preparação e a caracterização físico-química de nanocristais de rifampicina. A preparação dos nanocristais foi realizada empregando método de moagem de alta energia, homogeneização a alta pressão e moagem via úmida em escala reduzida. Os resultados referentes ao método de moagem de alta energia (MAE) demostraram formação de nanocristais, mas em quantidade reduzida seguida da formação de agregados (F1-M, F2-M e F3-M). A homogeneização a alta pressão (HAP) permitiu a formação de nanocristais (F1-H e F2-H). A formulação F1-H contendo o poloxâmero 188 não apresentou estabilidade após 24 horas da preparação. A F2-H obteve diâmetro hidrodinâmico médio (DHM) de 412,60 ± 4,12 nm, índice de polidispersividade igual a 0,12 ± 0,02 e potencial zeta igual a -9,94 ± 0,19 mV. A elevada concentração requerida do agente estabilizante para essa formulação foi fator limitante para o seu desenvolvimento. A moagem via úmida em escala reduzida permitiu a formação de nanocristais de rifampicina F1-MU e F2-MU, com DHM igual a 340,20 ± 5,44 nm e 364,2 ± 4,50 nm, respectivamente, e distribuição de tamanho uniforme. A avaliação do DHM, do IP e do PZ, por período de três meses, revelou a estabilidade dessas formulações. Essas formulações foram obtidas por meio de planejamento de experimentos por superfície de resposta tendo como variáreis a concentração de rifampicina, a concentração do agente estabilizante e a quantidade de esferas de zircônia. As medidas de distribuição de tamanho médio das partículas e a morfologia foram realizadas utilizando difração a laser (LD) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), respectivamente. Adicionalmente, as avaliações empregando calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difração de raio X (DRX) revelaram que não houve mudança na estrutura cristalina do polimorfo II de rifampicina e nem interação entre o fármaco e os excipientes. O presente trabalho permitiu a obtenção de de nanocristais de rifampicina estáveis e com solubilidade maior de até 1,92 vezes (F1-MU) e 1,66 vezes (F2-MU), em água, quando comparada à rifampicina matéria-prima. Os perfis de dissolução das formulações F1-MU e F2-MU demonstraram dissolução de 95% de rifampicina em aproximadamente 5 minutos. Esse resultado é significativamente superior àquele observado para o produto FURP-rifampicina suspensão oral 20 mg/mL que apresentou dissolução de 23,2% nesse mesmo intervalo de tempo. A avaliação da atividade antimicrobiana das nanosuspensões foi confirmada frente à rifampicina padrão por meio da determinação da sua concentração mínima inibitória. / Tuberculosis (TB) still presents a challenge for public health globally. This Neglected Tropical Disease (NTDs) has as the treatment of choice rifampicin. This drug belongs to the class II, according to Biopharmaceutics Classification System (BCS), with low water solubility. This characteristic is a challenge in the development of safe and effective dosage forms. The nanotechnology has emerged as a promising alternative to improve the aqueous solubility of drugs. Accordingly, the present work aimed to the preparation and physicochemical characterization of nanocrystals of rifampicin. The preparation of the nanocrystals was performed using high-energy ball milling method, high-pressure homogenization and wet grinding process on a small scale. The results of the high-energy ball milling method demonstrated formation of nanocrystals, but in small amounts followed by the formation of aggregates (F1-M, F2-M and F3-M). The high pressure homogenization (HPH) allowed the formation of nanocrystals (F1-H and F2-H). F1-M formulation containing Poloxamer 188 did not show stability after 24 hours preparation. F2-H obtained mean hydrodynamic diameter (DHM) of 412.60 ± 4.12 nm, polydispersity index of 0.12 ± 0.02 and zeta potential of -9.94 ± 0.19 mV. The high concentration of stabilizing agent required for this formulation was a limiting factor for the development. The wet grinding process on a small scale allowed the formation of rifampicin nanocrystal F1-MU and F2-MU with DHM of 340,20 ± 5,44 nm e 364,2 ± 4,50, respectively, and size distribution uniform. The evaluation of DHM, IP and PZ, for three months, showed stability of these formulations. These formulations were obtained by design of experiments using response surface having as variables the concentration of rifampicin, the concentration of the stabilizing agent and the amount of zirconia beads. The mean size distribution measurements of particles and morphology were performed using laser diffraction (LD) and transmission electron microscopy (TEM), respectively. Additionally, the evaluations using differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD) revealed that there was no change in the crystalline structure of polymorph II of rifampicin and no interaction between the drug and excipients. This study allowed obtaining stable rifampicin nanocrystals and greater solubility of up to 1.92 times (F1-MU) and 1.66 times (F2-MU) in water compared to rifampicin feedstock. The dissolution profiles of F1-MU and F2-MU formulations showed 95% dissolution of rifampicin in approximately 5 minutes. This result is significantly higher than that observed for the rifampicin-FURP oral suspension product 20 mg / ml that had Dissolving 23.2% over the same time interval. The evaluation of the antimicrobial activity of nanosuspensions was confirmed against the standard rifampicin by determining its minimum inhibitory concentration.

Orientador: Aldo Felix Craievich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-10-29T16:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kellermann_Guinther_D.pdf: 2798655 bytes, checksum: a003e300b3b6de60f050a6c3255624d3 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Esta tese é um estudo sobre a formação e o crescimento de nanoagregados em matrizes vítreas supersaturadas durante o tratamento isotérmico do material. Foram investigados: (i) o efeito da concentração de enxofre e de um pré-tratamento térmico na formação e no crescimento de nanocristais de CdTe1-x Sx num vidro borosilicato; (ii) a formação e o crescimento de nanocristais de PbTe na matriz de um vidro silicato; e (iii) a formação e o crescimento de nanogotas líquidas de Bi na matriz de um vidro sódio-borato. Estes estudos foram feitos utilizando-se a técnica de espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS) com medidas in situ durante o tratamento térmico dos vidros. A partir dos experimentos de SAXS foi possível determinar a função distribuição de tamanhos, o raio médio, a dispersão em tamanho, a densidade numérica e a fração de volume ocupada pelos nanoagregados (nanocristais ou nanogotas). A dependência desses parâmetros com o tempo de tratamento térmico permitiu que os resultados fossem comparados com os previstos por modelos teóricos clássicos que descrevem a formação e o crescimento dos nanoagregados e dessa forma identificar os mecanismos envolvidos em diferentes estágios do processo. Estudou-se também a transição da fase cristalina para a fase líquido de nanocristais de Bi imersos num vidro sódio-borato. Medidas simultâneas de espalhamento de raios X a baixo e alto ângulo (WAXS e SAXS, respectivamente), tomadas em diversas tem-peraturas entre a temperatura ambiente e a temperatura onde se dá a completa fusão dos nanocristais, permitiram determinar a dependência da temperatura de fusão com o raio do nanocristal. Os resultados foram comparados com trabalhos anteriores e com um modelo teórico que descreve a fusão de pequenos cristais esféricos baseado em argumentos termodinâmicos simples. Faz-se também uma breve descrição da linha de SAXS do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) e de um arranjo experimental especialmente construído para permitir medidas simultâneas de WAXS e SAXS in situ durante o tratamento térmico da amostra / Abstract: In this thesis we studied the formation and growth of nanoclusters in supersa-turated glassy matrixes during isothermal annealing. We investigate: (i) the effects of sulfur content and of a thermal pre-treatment on the formation and growth of CdTe1-x Sx nanocrystals in a borosilicate glass matrix; (ii) the formation and growth of PbTe nanocrystals in a silicate glass; and (iii) the formation and growth of liquid Bi nanodroplets in a soda-borate glass. These studies were performed by in situ small angle X-ray scattering (SAXS) measurements during annealing of the glasses. From the SAXS experiments we determine the size distribution function, average size, size dispersion, fraction of the total volume and number per unity volume of the nanoclusters (nanocrystals or nanodroplets). The dependence of these parameters with the annealing time was compared with the predictions of classical theories, and so, the mechanisms involved in different stages of the process were determined. In addition, we investigate the crystal-to-liquid transition of Bi nanocrystals em-bedded in a soda-borate glass. Simultaneous wide and small angle X-ray scattering measurements (WAXS and SAXS, respectively) at different temperatures in the range from room temperature up to above the temperature where the nanocrystals are completely melted allowed us to determine the dependence between the melting temperature and the nanocrystal radius. The results were compared with the ob-tained in previous works and with the dependence predicted by a theoretical model that describes the melting of small spherical crystals based on simple thermodynamic arguments. We also briefly describe the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) SAXS beamline and a high temperature chamber specially designed for in situ si-multaneous WAXS and SAXS experiments / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

A tuberculose (TB) ainda se apresenta como desafio para a Saúde Pública, a nível global. Essa doença negligenciada (DN) tem como tratamento de primeira escolha a rifampicina. Esse fármaco pertence à classe II, segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB), apresentando baixa solubilidade em água. Tal característica constitui desafio no desenvolvimento de formas farmacêuticas eficazes e seguras. O uso de nanotecnologia tem se destacado como alternativa promissora para melhorar a solubilidade aquosa de fármacos. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo a preparação e a caracterização físico-química de nanocristais de rifampicina. A preparação dos nanocristais foi realizada empregando método de moagem de alta energia, homogeneização a alta pressão e moagem via úmida em escala reduzida. Os resultados referentes ao método de moagem de alta energia (MAE) demostraram formação de nanocristais, mas em quantidade reduzida seguida da formação de agregados (F1-M, F2-M e F3-M). A homogeneização a alta pressão (HAP) permitiu a formação de nanocristais (F1-H e F2-H). A formulação F1-H contendo o poloxâmero 188 não apresentou estabilidade após 24 horas da preparação. A F2-H obteve diâmetro hidrodinâmico médio (DHM) de 412,60 ± 4,12 nm, índice de polidispersividade igual a 0,12 ± 0,02 e potencial zeta igual a -9,94 ± 0,19 mV. A elevada concentração requerida do agente estabilizante para essa formulação foi fator limitante para o seu desenvolvimento. A moagem via úmida em escala reduzida permitiu a formação de nanocristais de rifampicina F1-MU e F2-MU, com DHM igual a 340,20 ± 5,44 nm e 364,2 ± 4,50 nm, respectivamente, e distribuição de tamanho uniforme. A avaliação do DHM, do IP e do PZ, por período de três meses, revelou a estabilidade dessas formulações. Essas formulações foram obtidas por meio de planejamento de experimentos por superfície de resposta tendo como variáreis a concentração de rifampicina, a concentração do agente estabilizante e a quantidade de esferas de zircônia. As medidas de distribuição de tamanho médio das partículas e a morfologia foram realizadas utilizando difração a laser (LD) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), respectivamente. Adicionalmente, as avaliações empregando calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difração de raio X (DRX) revelaram que não houve mudança na estrutura cristalina do polimorfo II de rifampicina e nem interação entre o fármaco e os excipientes. O presente trabalho permitiu a obtenção de de nanocristais de rifampicina estáveis e com solubilidade maior de até 1,92 vezes (F1-MU) e 1,66 vezes (F2-MU), em água, quando comparada à rifampicina matéria-prima. Os perfis de dissolução das formulações F1-MU e F2-MU demonstraram dissolução de 95% de rifampicina em aproximadamente 5 minutos. Esse resultado é significativamente superior àquele observado para o produto FURP-rifampicina suspensão oral 20 mg/mL que apresentou dissolução de 23,2% nesse mesmo intervalo de tempo. A avaliação da atividade antimicrobiana das nanosuspensões foi confirmada frente à rifampicina padrão por meio da determinação da sua concentração mínima inibitória. / Tuberculosis (TB) still presents a challenge for public health globally. This Neglected Tropical Disease (NTDs) has as the treatment of choice rifampicin. This drug belongs to the class II, according to Biopharmaceutics Classification System (BCS), with low water solubility. This characteristic is a challenge in the development of safe and effective dosage forms. The nanotechnology has emerged as a promising alternative to improve the aqueous solubility of drugs. Accordingly, the present work aimed to the preparation and physicochemical characterization of nanocrystals of rifampicin. The preparation of the nanocrystals was performed using high-energy ball milling method, high-pressure homogenization and wet grinding process on a small scale. The results of the high-energy ball milling method demonstrated formation of nanocrystals, but in small amounts followed by the formation of aggregates (F1-M, F2-M and F3-M). The high pressure homogenization (HPH) allowed the formation of nanocrystals (F1-H and F2-H). F1-M formulation containing Poloxamer 188 did not show stability after 24 hours preparation. F2-H obtained mean hydrodynamic diameter (DHM) of 412.60 ± 4.12 nm, polydispersity index of 0.12 ± 0.02 and zeta potential of -9.94 ± 0.19 mV. The high concentration of stabilizing agent required for this formulation was a limiting factor for the development. The wet grinding process on a small scale allowed the formation of rifampicin nanocrystal F1-MU and F2-MU with DHM of 340,20 ± 5,44 nm e 364,2 ± 4,50, respectively, and size distribution uniform. The evaluation of DHM, IP and PZ, for three months, showed stability of these formulations. These formulations were obtained by design of experiments using response surface having as variables the concentration of rifampicin, the concentration of the stabilizing agent and the amount of zirconia beads. The mean size distribution measurements of particles and morphology were performed using laser diffraction (LD) and transmission electron microscopy (TEM), respectively. Additionally, the evaluations using differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD) revealed that there was no change in the crystalline structure of polymorph II of rifampicin and no interaction between the drug and excipients. This study allowed obtaining stable rifampicin nanocrystals and greater solubility of up to 1.92 times (F1-MU) and 1.66 times (F2-MU) in water compared to rifampicin feedstock. The dissolution profiles of F1-MU and F2-MU formulations showed 95% dissolution of rifampicin in approximately 5 minutes. This result is significantly higher than that observed for the rifampicin-FURP oral suspension product 20 mg / ml that had Dissolving 23.2% over the same time interval. The evaluation of the antimicrobial activity of nanosuspensions was confirmed against the standard rifampicin by determining its minimum inhibitory concentration.

A malária é uma doença infecciosa aguda ou crônica causada por parasitas do gênero Plasmodium. Estima-se a ocorrência de 110 milhões de novos casos ao ano e cerca de um a dois milhões de óbitos em todo o mundo como decorrência da infecção. O ácido orótico ou vitamina B13 possui baixa solubilidade em praticamente todos os solventes, tal característica limita seu uso em preparações farmacêuticas. Quanto ao seu mecanismo de ação, o composto demonstrou atividade na inibição da diidroorotase e da diidroorotato desidrogenase, enzimas utilizadas no ciclo de replicação da malária, e também em outras enzimas da síntese das pirimidinas. Considerando seu potencial na terapêutica antimalárica, a baixa solubilidade do ácido orótico constitui limitação para o desenvolvimento de medicamento. Devido a sua simplicidade e vantagem em relação às outras estratégias existentes, a obtenção de nanocristais têm revelado elevado potencial para solucionar problemas associados à baixa velocidade de dissolução de fármacos, em especial aqueles com baixa solubilidade. O objetivo do presente trabalho foi a obtenção de nanocristais de ácido orótico empregando moagem à alta energia, bem como sua caracterização físico-química. Foram obtidos nanocristais de ácido orótico com redução de até 350 vezes no tamanho de partícula em relação a matéria-prima utilizada. Os ensaios para a caracterização físico-química evidenciaram comportamentos térmico e estrutural diferenciado do ácido orótico nanonizado. A solubilidade de saturação dos nanocristais de ácido orótico foi aumentada em até 13 vezes. A utilização do Povacoat® na produção dos nanocristais permitiu a obtenção de formulações mais estáveis, com melhor aspecto e com características físico químicas desejáveis à uma formulação contendo nanocristais. Adicionalmente, as formulações preparadas com o Povacoat® contendo até 13% de ácido orótico apresentaram toxicidade suave. Desse modo, os nanocristais de ácido orótico demonstram potencial como fármaco inovador para o tratamento da malária. / Malaria is an acute or chronic infection caused by parasites of the genus Plasmodium. It is estimated to occur than 110 million new cases per year and about one to two million deaths worldwide as a consequence of infection. The vitamin B13 or orotic acid has low solubility in almost all solvents, this characteristic limits their use in pharmaceutical preparations. Regarding its mechanism of action, the compound has demonstrated activity in inhibiting dihydroorotate dehydrogenase and diidroorotase, enzymes used in the replication cycle of malaria, and also other enzymes of the synthesis of pyrimidines. Considering their potential in antimalarial therapy, the low solubility of orotic acid constitutes a limitation for the development of medicine. Due to its simplicity and advantage over other existing approaches, obtaining nanocrystals have revealed high potential to solve problems associated with low dissolution rate of drugs, especially those with low solubility. The objective of this study was to obtain orotic acid nanocrystals using the high energy ball milling as well its physical chemical characterization. There were obtained nanocrystals orotic acid with reduction of 350 times in particle size in relation to the original material used. The tests for the physicochemical characterization showed thermal behavior and different structural nanonizado orotic acid. The saturation solubility of the nanocrystals orotic acid was increased to 13 times. The use of Povacoat® in the production of nanocrystals allowed obtaining more stable compositions with improved appearance and desirable physicochemical characteristics to a formulation containing nanocrystals. Additionally, the formulations prepared with the Povacoat® containing up to 13% of orotic acid showed mild toxicity. Thus, orotic acid nanocrystals demonstrate potential as a novel drug for the treatment of malaria.

Orientador: Célia Maria Landi Franco / Coorientador: Maria Victória Eiras Grossmann / Banca: Thaís de Souza Rocha / Banca: Magali Leonel / Banca: Ivo Mottin Demiate / Banca: José Francisco Lopes Filho / Resumo: O efeito do padrão cristalino do amido na obtenção e na morfologia, características estruturais, moleculares e físico-químicas de nanocristais de amido (NCA) e sua aplicação em biofilmes foram estudados. Amidos de mandioca, milho e batata foram isolados e caracterizados. Suspensões de amido (14,7% p/v) em 3,16 M H2SO4 foram hidrolisadas durante 1, 3, 5 e 7 dias a 40 °C. As amilodextrinas obtidas foram caracterizadas quanto ao teor de amilose (titulação potenciométrica), espectroscopia vibracional por refletância total atenuada (FTIR-ATR), padrão cristalino e cristalinidade relativa (difração de raios-X), propriedades térmicas (DSC), análise termogravimétrica, distribuição das cadeias de amilodextrinas por cromatografia de troca aniônica de alta eficiência com detecção amperométrica pulsada (HPAEC-PAD), morfologia (MEV e MET) e tamanho (zetasizer). O amido de mandioca foi o mais suscetível à hidrólise devido às imperfeições na sua estrutura cristalina. Os padrões cristalinos das amilodextrinas mantiveram-se inalterados e a cristalinidade e as temperaturas de pico aumentaram com o tempo de hidrólise, enquanto a temperatura de degradação térmica diminuiu, independentemente do tempo de tratamento e da fonte de amido. As amilodextrinas (amidos de mandioca e milho) com padrão tipo A foram estrutural e termicamente mais estáveis que aquelas com padrão B (amido de batata), mas suas partículas tiveram maior tendência para aglomeração. NCA foram observados em MET a partir do terceiro... / Abstract: The effect of the crystalline pattern of starch on the obtainment and on the morphology, structural, molecular and physicochemical characteristics of starch nanocrystals (SNC) and their application in biofilms have been studied. The cassava, corn and potato starches were isolated and characterized. Suspensions of starch (14.7% w/v) in 3.16 M H2SO4 were hydrolyzed for 1, 3, 5 and 7 days at 40 °C. The amylodextrins obtained were characterized regarding amylose content (potentiometric titration), attenuated total reflectance vibration spectroscopy (FTIR-ATR), crystalline pattern and relative crystallinity (X-ray diffraction), thermal properties (DSC), thermogravimetric analysis, distribution of amylodextrins chains in high-performance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAEC-PAD), morphology (SEM and TEM) and size (zetasizer). Cassava starch was the most susceptible to hydrolysis due to imperfections in its crystalline structure. The crystalline patterns of amylodextrins kept unchanged and crystallinity and peak temperature increased with hydrolysis time, while thermal degradation temperature decreased, independently of treatment time and starch source. A-type amylodextrins (cassava and corn starches) were structurally and thermally more stable than B-amylodextrins (potato starch), but their particles had a greater tendency to agglomeration. SNC were observed by TEM from the third day of hydrolysis in cassava amylodextrins, while corn and potato ... / Doutor

Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Banca: José Manoel Marconcini / Banca: Rosana Maria Nascimento de Assunção / Resumo: A celulose bacteriana (CB), produzida na superfície do meio de cultura da bactéria Gluconacetobacter xylinus foi utilizada para a produção de nanocristais de celulose, ou seja, cristalitos de celulose de dimensões nanométricas isolados por meio de hidrólise ácida, que em suspensão aquosa podem se auto-organizar para a formação de fase líquido cristalina nemática quiral. Foi realizada a hidrólise ácida da CB usando ácido sulfúrico 64% (m/m) a uma temperatura de 50 °C, o tempo de hidrólise foi variado de 5 a 90 minutos e sua influência na formação dos nanocristais de celulose bacteriana (NCCB) foi avaliada. Imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia de Força Atômica mostraram a formação de estruturas nanométricas semelhantes a agulhas. Medidas de Espectroscopia de Correlação de Fótons forneceram uma estimativa da variação do tamanho dos NCCB em relação ao tempo de hidrólise, que apresenta uma diminuição do tamanho até 15 minutos de reação, com populações de poucos nanômetros a 700nm, acima deste tempo não existe mudança significativa quanto a população de tamanhos. As curvas TG mostraram uma diminuição na estabilidade térmica das amostras NCCB, com início do processo de degradação cerca de 120 °C inferior ao da CB. Através da Difração de Raio-X e da equação de Segal o índice de cristalinidade da CB e dos NCCB foi calculado revelando um aumento de até dezesseis pontos percentuais na cristalinidade dos NCCB quando comparados a CB. Através da evaporação do solvente das suspensões de NCCB, filmes iridescentes foram formados. As Microscopias Óptica de Luz Polarizada dos filmes de NCCB revelaram texturas de "impressões digitais", características dos cristais líquidos nemáticos quirais. Foram estudados a influência do tratamento de ultrassom e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Bacterial cellulose (BC) produced from Gluconacetobacter xilinus on the surface of culture medium was used in order to produce cellulose nanocrystals, ie cellulose crystallites of nanometric dimensions isolated by acid hydrolysis, which in aqueous suspension can be self-organize to form chiral nematic liquid crystalline phase. Acid hydrolysis of BC was performed using sulfuric acid 64 % (w/w) at 50 °C. The hydrolysis time was varied from 5 to 90 minutes and its influence on the bacterial cellulose nanocrystals (BCNC) formation was evaluated. Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy images showed the formations of nanometric needle-like structures. The Photon Correlation Spectroscopy provided an estimate of the size variation of BCNC with respect to hydrolysis time, it's shows a decrease in size up to 15 minutes of reaction, with populations from few nanometers to 700 nm. Above this time there is no significant change in the population size. TG curves of BCNC samples revealed a decreasing on thermal stability (about 120 °C) when compared to pure BC membrane. Solid iridescent films were prepared by casting of the nanocrystals suspension. The Polarized Light Optical Microscopy revealed textures of "fingerprint", characteristic of chiral nematic liquid crystals. The influence of the ultrasound treatment and addition of sodium chloride in the chiral nematic pitch in the reflected color of the solids films were also evaluated. The optical characterization revealed that increasing ultrasound energy increases the chiral nematic pitch... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nesta dissertação são apresentados os resultados da síntese de nanocristais (NCs) de PbSe em substratos de Si e SOI. O material foi produzido pela técnica de Síntese por Feixe de Íons (IBS) seguido de tratamentos térmicos em alta temperatura. As amostras foram caracterizadas pelas técnicas de Retroespalhamento Rutherford (RBS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). O estudo abrangeu amostras implantadas apenas com Pb ou com Se, ou amostras sequencialmente implantadas com Pb e Se. As implantações foram realizadas com substrato aquecido a Ti = 400 °C para evitar amorfização, variandose parâmetros de implantação como fluência, energia e ordem de implantação (primeiro Se ou Pb). Os recozimentos foram realizados a diferentes temperaturas e tempos. Os resultados foram discutidos em termos da retenção dos íons e da reação de formação do PbSe. Os principais resultados podem ser resumidos da seguinte forma. Durante as implantações ocorrem perdas tanto de Pb como de Se, atribuídas a processos de difusão auxiliada por irradiação. Nas amostras implantadas com apenas um elemento não ocorrem perdas durante os tratamentos térmicos. Contudo, nas amostras implantadas com Pb e Se, ocorrem perdas tanto de Pb como de Se. Este fenômeno é discutido considerando difusão pela matriz e evaporação pela superfície. O aumento das perdas foi associado à reação de formação do composto PbSe. Esta reação produz nanocristais, formando discordâncias devido ao desajuste de rede cristalina nas interfaces PbSe/Si. As perdas de Pb ocorrem preferencialmente através de difusão em discordâncias. Diferentemente do Pb, os átomos de Se reagem de diferentes formas com a matriz, permanecendo retidos no substrato. As Distribuições em Tamanho de NCs (DTNs) possuem forma característica e pouca variação de forma em função do tempo, não sendo observado crescimento competitivo. Estes resultados podem ser interpretados com base em argumentos termodinâmicos. A estabilidade do sistema NCs de PbSe em matriz de Si ocorre devido a minimização da energia de superfície, através da formação de interfaces coerentes, semi-coerentes e de estruturas caroço-casca (caroço de PbSe e casca de Se) com interfaces Se/Si. Para tanto a reação de síntese do PbSe produz NCs com uma coleção de orientações específicas em relação a estrutura cristalina do Si. Análises das micrografias de alta resolução com técnicas de Transformada de Fourier demonstram que muitos destes NCs são deformados plasticamente para diminuir o desajuste com o Si. O presente estudo mostra que é possível produzir NCs de PbSe termicamente estáveis e cristalograficamente orientados em relação a estrutura cristalina do Si. A baixa entalpia de formação do PbSe e baixa solubilidade dos átomos de Pb e de Se favorece a síntese dos NCs. Contudo, o comportamento químico e cinético do sistema é complexo devido as diferentes interações Pb-Si e Se-Si. / This work focuses on the synthesis of PbSe nanocrystals (NCs) in Si and SOI substrates. The NCs are produced by Ion Beam Synthesis (IBS) technique followed by thermal treatments at high temperatures. The samples are characterized by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) techniques. The study comprises samples implanted with only one ion (Pb or Se) and samples implanted sequentially with Pb and Se, considering distinct implantation parameters (fluence, energy and ion sequence), performed at high temperature Ti = 400 °C to avoid amorphization. The thermal treatmen ts are done at distinct temperatures and times and the results are discussed in terms of the ion retention and of the PbSe compound formation. The most important results can be summarized as follow. During the implantations, Pb and Se losses take place and this phenomenon is attributed to the radiation enhanced diffusion process. Elemental losses cannot be detected for samples implanted with only one element. As opposed to this behavior, significant losses are observed for the co-implanted samples. These losses are attributed to the PbSe synthesis reaction. The formation of the NCs occurs concomitantly with the formation of treading dislocations induced by the large mismatch of the crystal PbSe/Si structures. The losses of Pb atoms can be attributed to a pipe diffusion processes along the dislocations. In contrast, the Se atoms tend to form atomic clusters and chemical bonds with Si crystal defects, and therefore are retained inside the matrix. The evolution of the NC size-distribution function is investigated, but no significant coarsening is observed. The results obtained are discussed using thermodynamic arguments. The thermal stability of the PbSe NCs is related to the formation of coherent, semicoherent interfaces as well as core-shell structures. The orientations of the PbSe NCs with respect to the Si matrix occur within a limited set of possibilities. High resolution TEM micrographs are analyzed using a Fast Fourier Transform method, which reveals the existence of plastically and elastically deformed interfaces. This study demonstrates that thermally stable and epitaxially oriented PbSe NCs can be synthesized in crystalline Silicon matrix. Their synthesis is facilitated by the low formation enthalpy and by the low solubility limit of the Pb and Se atoms within the Si matrix. However, the kinetic and chemical behavior of the process is rather complex due to the distinct Pb-Si and Se-Si interactions.

VIANA NETO, Bartolomeu Cruz. Propriedades estruturais e vibracionais de nanocristais de TiO2 dispersos em matriz vítrea porosa. 2006. 49 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2014-11-13T22:08:54Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_bcviananeto.pdf: 1287691 bytes, checksum: a818652b8c5c3fe5884464f939ed254d (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-11-13T22:19:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_bcviananeto.pdf: 1287691 bytes, checksum: a818652b8c5c3fe5884464f939ed254d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-13T22:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_bcviananeto.pdf: 1287691 bytes, checksum: a818652b8c5c3fe5884464f939ed254d (MD5) Previous issue date: 2006 / Nanostructured materials are the subject of intense investigation due to their remarkable properties as compared their bulk counterparts. The size-induced phenomena are interesting their own and open unique opportunities not only for using these properties in novel applications but also for improving the current technology. In this scenario integrated chemical systems (ICS) are set apart owing their complexity and the possibility ofcombining diferent nanosystems for getting materials with a designed functionality. For instance, nanocrystal growth in the cavities of a porous host is an attractive ICS because the porous is a restricted environment that can be used as nanoreactors. Besides the such system is very promising for catalysis it also important for studying the size-induced properties of the guest material as well. In this work we report the study of vibrational and structural properties of TiO2 nanocrystals dispersed into a porous vycor glass. We have obtained very small TiO2 nanocrystals in the anatase form. The nanocrystal size is controlled via the mass increment only thus preventing the growth through the coalescence process. The nanocrystal size as monitored through transmission electron microscope and Raman scattering. The Eg lowest frequency mode experiences an upshift and becomes broader as the nanocrystal size decreases. This phenomena is attributed to a size-induced e®ect and we analyzed it based on a phonon con¯nement model. As the nanocrystal size gets smaller the q = 0 selection rule is relaxed and the phonon con¯nement involves large q values contribute to the Raman intensity. The frequency follows the same trend of the phonon dispersion relation for the TiO2 bulk as the nanocrystal size decreases. / Materiais nanoestruturados são objetos de intensa investigação devido as suas notáveis propriedades físicas e químicas e quando comparados em suas formas “bulk". Os fenômenos induzidos pela redução do tamanho são interessantes por si próprio e abrem oportunidades únicas, não somente para o uso dessas propriedades em várias aplicações más também para o aprimoramento da tecnologia corrente. Os sistemas químicos integrados (SQI) são um conjunto à parte com complexidade própria e diferentes possibilidades de combinações de nanosistemas para obtenção de materiais com uma funcionalidade desejada. Por exemplo, o crescimento de nanocristais nas cavidades de um hospedeiro poroso é um SQI atrativo, pois o ambiente dos poros pode ser usado como nanoreatores. Da mesma forma que o sistema pode ser muito promissor para catálise é também importante no estudo das propriedades induzidas pelo tamanho do material hóspede. Neste trabalho, estudamos as propriedades estruturais e vibracionais de nanocristais de TiO2 dispersos dentro dos poros do vidro vycor. Foram estudados nanocristais de TiO2 com tamanhos variando de 3-20 nm na fase anatásio. O tamanho dos nanocristais foi monitorado através de microscopia de transmissão eletrônica e espalhamento Raman. O modo Eg, com freqüência em torno de 144 cm-1, experimenta um deslocamento e alargamento de seu pico com a diminuição do tamanho do nanocristal. Este fenômeno é atribuído ao efeito induzido pelo tamanho e analisamos os resultados experimentais com base no modelo de confinamento de fônons. Quando o tamanho do nanocristal é pequeno, a regra de seleção q ≈ 0 no espalhamento Raman de primeira ordem é relaxada e fônons com grandes valores de q contribuem para a intensidade do pico Raman. A freqüência do pico Raman à medida que o tamanho diminui segue o mesmo comportamento da relação de dispersão de fônons para o TiO2 “bulk".