Nas últimas décadas, foram descobertas e estudadas diversas nanoestruturas baseadas em carbono, como os fulerenos, os nanotubos de carbono e o grafeno. Estas apresentam um conjunto de propriedades físicas excepcional, com vasto potencial de aplicação no desenvolvimento de novas tecnologias. Estes materiais também têm servido como blocos fundamentais para a criação de novas nanoestruturas, com propriedades físicas diferenciadas, que podem ser modificadas e controladas visando aplicações específicas. Estudos experimentais recentes nesta área são promissores, porém falta um maior entendimento fundamental destas novas estruturas e suas propriedades. O objetivo deste trabalho é propor novas nanoestruturas alternativas baseadas em carbono, buscar um melhor entendimento da estrutura de nanomateriais recentemente sintetizados e reportados na literatura e avaliar suas propriedades mecânicas através de simulações de dinâmica molecular, de modo a verificar se apresentam potencial para serem aplicados em dispositivos práticos no qual alta resistência mecânica e leveza sejam necessárias. Foram estudadas três classes de estruturas: superestruturas à base de anéis feitos com nanotubos de carbono (nanocorrentes e nanogrades) propostas neste trabalho, estruturas híbridas combinando grafeno e nanotubos, de forma a buscar uma estrutura mais resistente, reportadas recentemente na literatura (chamada de grafeno rebar), e superestruturas ramificadas utilizando nanofilamentos de diamante (diamond nanothreads) também sintetizados em estudos recentes. As superestruturas à base de anéis apresentaram excelentes propriedades mecânicas, apresentando resistência mecânica superior a materiais convencionais, porém com grande elasticidade, o que deve motivar mais estudos sobre essa emergente classe de nanomateriais. Os testes com o grafeno rebar permitiram demonstrar o conceito caraterístico da estrutura híbrida, onde os nanotubos agem como reforço estrutural para o grafeno. Finalmente, com base nos testes realizados, as superestruturas feitas a partir de nanofilamentos de diamante se mostraram instáveis para possível aplicação, tal que novas configurações devem ser buscadas. Estes resultados trazem um maior entendimento sobre a relação entre estrutura e propriedades destes nanomateriais, motivando futuros estudos teóricos e experimentais envolvendo a aplicação destas no desenvolvimento de novas tecnologias. / Several carbon-based nanostructures have been discovered and studied in the last decades, such as fullerenes, carbon nanotubes and graphene. These materials exhibit an outstanding set of physical properties, which can be applied in the development of new technologies. The same materials have also been used as building blocks for creating new nanostructures with different physical properties, which can be modified and controlled towards specific applications. Recent experimental studies in this area are promising, but a greater fundamental understanding of these new structures and their properties are still elusive. The objective of this dissertation is to propose novel carbon-based nanostructures, to obtain a better understanding of the structure of newly synthesized nanomaterials reported in the literature, and evaluate their mechanical properties using molecular dynamics simulations, in order to evaluate their suitability for the development of practical devices where strong and light-weight materials are required. Three types of carbon nanostructures were studied: superstructures based on rings made out of carbon nanotubes (nanochains and nanofences) proposed in this work, hybrid structures combining graphene and nanotubes, recently reported in the literature (called graphene rebar), and branched superstructures using diamond nanothreads (also synthesized in recent studies). Ring-based CNT superstructures exhibited excellent mechanical properties under tensile strain, with superior mechanical resistance compared to conventional materials, but with great elasticity. Tests with rebar graphene demonstrated that the nanotubes act as structural reinforcement for graphene. Finally, the branched superstructures based on diamond nanothreads proposed in this study were not stable, and alternatives should be investigated in the future. These results provide a better understanding of the relationship between structure and properties of the investigated nanomaterials, motivating future theoretical and experimental studies regarding their application in the development of new technologies.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Biologia, 2008. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2009-09-18T18:16:59Z No. of bitstreams: 1 2008_SachaBraunChaves.pdf: 1842555 bytes, checksum: 1a79f3d5f047e9c989e77f857f7496c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-12-21T12:06:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_SachaBraunChaves.pdf: 1842555 bytes, checksum: 1a79f3d5f047e9c989e77f857f7496c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-12-21T12:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_SachaBraunChaves.pdf: 1842555 bytes, checksum: 1a79f3d5f047e9c989e77f857f7496c4 (MD5) Previous issue date: 2008 / Nanomateriais, devido a suas peculiares propriedades físicas, são promissores agentes de utilização biomédica. Nanopartículas magnéticas (NPM) recobertas por dupla camada de ácido láurico (AL-NPM) foram testados tiveram sua citotoxicidade avaliada in vitro em células mesangeais (CHMI), fibroblastos (FHN) e macrófagos peritoneais, exibindo diminuição na viabilidade celular apenas em macrófagos, quando tratados com altas doses de AL-NPM. Testes in vivo demonstraram a presença de NPM em baço, pulmão e fígado de camundongos machos swiss submetidos a injeções endovenosas de AL-NPM. Os órgãos não apresentaram alterações morfológicas graves. Análise em microscopia de luz e eletrônica de transmissão mostram um grande acúmulo de NPM em pulmão de animais em tempos iniciais (5 e 30 minutos), enquanto que baço e fígado exibiram grandes concentrações apenas nos tempos mais tardios (1 dia e 1 mês). O teste do micronúcleo em eritrócitos jovens recolhidos da medula óssea demonstra que AL-NPM não são genotóxicos, mas demostram leve genotoxicidade. Animais experimentais submetidos à atração magnética por um campo externo demonstram NPM no tecido do cérebro, sem causar alterações adversas no órgão. O FM contendo AL-NPM mostrando um promissor material a ser usado em aplicações biomédicas, uma vez que demonstrou baixa toxicidade em células e tecidos, ausência de genotoxicidade e capacidade de sofrer atração magnética por um campo externo. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Nanomaterials, due to its unique physical properties, are promising agents for biomedical use. Magnetic nanoparticles (MNP) covered with double layer of lauric acid (LA-MNP) were tested had their cytotoxicity evaluated in vitro mesangial cells (CHMI), fibroblasts (FHN) and peritoneal macrophages, showing decrease in cell viability only in macrophages, when treated with high doses of LA-MNP. In vivo tests showed the presence of MNP in spleen, lungs and liver of male mice swiss undergoing intravenous injections of LA-MNP, all in magnetic resonance and microscopy analyses. No morphological changes were noted in organs . Analysis by light and transmission electron microscopy show a large accumulation of MNP in lung of animals in early times (5 to 30 minutes), while spleen and liver showed high concentrations only in later times (1 day and 1 month). The micronucleus test of a young red blood cells collected from bone marrow shows that LA-MNP are not genotoxic, but showed mild citotoxicity. Animals undergoing experimental magnetic attraction with a external field show LA-MNP in the brain tissue, without causing changes in organs. The FM containing LA-MNP showing a promising material for use in biomedical applications, since it has low toxicity to cells and tissues, lack of genotoxicity, and ability to suffer magnetic attraction by an external field. Keywords: Nanomaterials, magnetic nanoparticles, flúido magnetic, magnetic field, bio compatibility, biodistribution, lauric acid.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:39:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266729.pdf: 5006152 bytes, checksum: 58db8c50fcedd27d96ab88bf92c3705f (MD5) / As propriedades magnetorresistivas de nanoestruturas de Co/Cu eletrodepositadas é investigada para diferentes geometrias. Na primeira parte, multicamadas de Co/Cu estruturadas na forma de válvulas de spin são investigadas em termos da magnetorresistência gigante (GMR). Apresenta-se um processo de otimização do efeito GMR em função do potencial de deposição, espessura das camadas e uso de surfactantes. Na segunda parte, uma técnica de nanoestruturação baseada em litografia de nanoesferas é apresentada e usada na fabricação de multicamadas porosas lamelares de Co/Cu. Suas propriedades magnéticas e de magnetotransporte são apresentadas e interpretadas qualitativamente.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-14T03:21:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348743.pdf: 4711943 bytes, checksum: 2e1d0c81e25c50e4748910ac8f45346a (MD5) Previous issue date: 2017 / A eletrofiação é uma promissora técnica à geração de sistemas de liberação de fármacos e engenharia de tecidos. Este trabalho descreve o desenvolvimento de matrizes nanoestruturadas permissivas à diferenciação de células neuronais. Inicialmente, o efeito dos parâmetros processuais da eletrofiação e da configuração do coletor na arquitetura das fibras foi estudado. O processo foi otimizado para obtenção de nanofibras randomizadas e alinhadas. Nanofibras de policaprolactona (PCL) foram produzidas usando três configurações de coletor: um cilindro metálico rotatório, fios de cobre e um mandril rotatório. O coletor cilíndrico gerou uma nanomatriz com estrutura típica tridimensional, na qual a velocidade de rotação mecanicamente promoveu a redução do diâmetro e alinhamento das fibras. Um padrão de fibras randomizadas com um diâmetro médio de 1142 ± 391 nm foi observado a 0 rpm, enquanto nanofibras alinhadas com um diâmetro médio de 663 ± 334 nm foram produzidas a 2000 rpm. Os cabos de cobre originaram um novo padrão de matriz, cujo grau de orientação das fibras relacionou-se à distribuição do campo elétrico no coletor. Por sua vez, o coletor de mandril deu origem a uma matriz tubular constituída de fibras com diâmetro médio de 606 ± 329 nm. Em seguida, avaliou-se a influência do efeito do polietilenoglicol (PEG) em nanofibras compostas por blendas de PEG e PCL. Três tipos de PEG consoante à massa molecular (400, 1500, e 35000 Da) e três concentrações (1, 5, e 10% em relação à PCL) foram estudados. As matrizes foram caracterizadas quanto a sua arquitetura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e propriedades mecânicas por teste de tração uniaxial, utilizando um analisador de textura. Em presença de PEG houve uma redução do diâmetro e da resistência mecânica das fibras. Estudos de cultura celular demonstraram a ausência de citotoxicidade destes biomateriais. A adequação do uso do PEG para prolongar a liberação de NGF foi demonstrada. A bioatividade do NFG incorporado nas matrizes foi avaliada através da diferenciação de células PC12. As matrizes constituídas de nanofibras alinhadas promoveram o alinhamento de neuritos e a presença de PEG influenciou positivamente o perfil de liberação do NGF e a degradabilidade das matrizes. Por fim, foi produzido um sistema de liberação prolongado de NGF constituído por uma matriz tubular de nanofibras randomizadas na camada externa e alinhadas no lúmen. Os resultados obtidos indicam que as matrizes desenvolvidas, constituídas de nanofibras de PCL e PEG, apresentam potencial de aplicação como sistema de liberação de NGF e no estudo da regeneração nervosa periférica. / Abstract : Electrospinning is a promising technique to generate scaffolds for delivery systems and nerve tissue engineering. This study describes the development of a nanostructured matrix permissive to neural cell differentiation. Firstly, the effect of setting up parameters and collector design on the alignment and architecture of electrospinning fibers was studied. The process was optimized to obtain randomized and aligned nanofibers. Polycaprolactone (PCL) fibers were produced using three collectors: metallic rotating drum, copper wires, and a rotating mandrel. The drum collector produced a typical tridimensional structure whereby the rotational speed mechanically stretches fibers and affects their diameter and alignment. Randomly oriented fibers with an average diameter of 1142 ± 391 nm were obtained at 0 rpm, while aligned fibers with an average diameter of 663 ± 334 nm were produced at 2000 rpm. Static copper wires produced a novel fiber pattern in which the degree of orientation of the fibers was related to the electrical field distribution along the collector. Mandrel collector produced a tubular mat composed by nanofibers with an average diameter of 606 ± 329 nm. In a second series of experiments, the influence of polyethyleneglycol (PEG) on nanofibers composed of PCL and PEG blends was evaluated. Three types of PEG with t molecular weights (400, 1500, and 35000 Da) and concentrations (1, 5, and 10% ratio to PCL) were studied. Mats were characterized in terms of architecture by Scanning Electron Microscopy (SEM) and mechanical properties by uniaxial tensile tests using a texture analyser. The presence of PEG decreased the diameter and mechanical resistance of fibers. Cell culture studies have demonstrated the absence of cytotoxicity of these biomaterials. The suitability of using polyethylene glycol (PEG) to prolong the delivery of NGF incorporated into PCL electrospinning nanofibers was demonstrated. The effect of released nerve growth factor (NGF) from the mats was evaluated by neuronal differentiation using PC12 cells. Electrospun scaffolds composed by aligned nanofibers promoted alignment and neurite outgrowth of PC12 cells along the axis of the aligned nanofibers. PEG influenced positively the release profile of NGF and mats degradability. Finally, a sustained NGF deliver system composed by a tubular matrix of randomized nanofiber in the outer layer and aligned nanofibers in the lumen was produced. Therefore, the results obtained indicate that the developed matrix, composed by PCL and PEG nanofibers, present potential application as a NGF delivery system and in the study of the peripheral nervous regeneration.

Nas últimas décadas, foram descobertas e estudadas diversas nanoestruturas baseadas em carbono, como os fulerenos, os nanotubos de carbono e o grafeno. Estas apresentam um conjunto de propriedades físicas excepcional, com vasto potencial de aplicação no desenvolvimento de novas tecnologias. Estes materiais também têm servido como blocos fundamentais para a criação de novas nanoestruturas, com propriedades físicas diferenciadas, que podem ser modificadas e controladas visando aplicações específicas. Estudos experimentais recentes nesta área são promissores, porém falta um maior entendimento fundamental destas novas estruturas e suas propriedades. O objetivo deste trabalho é propor novas nanoestruturas alternativas baseadas em carbono, buscar um melhor entendimento da estrutura de nanomateriais recentemente sintetizados e reportados na literatura e avaliar suas propriedades mecânicas através de simulações de dinâmica molecular, de modo a verificar se apresentam potencial para serem aplicados em dispositivos práticos no qual alta resistência mecânica e leveza sejam necessárias. Foram estudadas três classes de estruturas: superestruturas à base de anéis feitos com nanotubos de carbono (nanocorrentes e nanogrades) propostas neste trabalho, estruturas híbridas combinando grafeno e nanotubos, de forma a buscar uma estrutura mais resistente, reportadas recentemente na literatura (chamada de grafeno rebar), e superestruturas ramificadas utilizando nanofilamentos de diamante (diamond nanothreads) também sintetizados em estudos recentes. As superestruturas à base de anéis apresentaram excelentes propriedades mecânicas, apresentando resistência mecânica superior a materiais convencionais, porém com grande elasticidade, o que deve motivar mais estudos sobre essa emergente classe de nanomateriais. Os testes com o grafeno rebar permitiram demonstrar o conceito caraterístico da estrutura híbrida, onde os nanotubos agem como reforço estrutural para o grafeno. Finalmente, com base nos testes realizados, as superestruturas feitas a partir de nanofilamentos de diamante se mostraram instáveis para possível aplicação, tal que novas configurações devem ser buscadas. Estes resultados trazem um maior entendimento sobre a relação entre estrutura e propriedades destes nanomateriais, motivando futuros estudos teóricos e experimentais envolvendo a aplicação destas no desenvolvimento de novas tecnologias. / Several carbon-based nanostructures have been discovered and studied in the last decades, such as fullerenes, carbon nanotubes and graphene. These materials exhibit an outstanding set of physical properties, which can be applied in the development of new technologies. The same materials have also been used as building blocks for creating new nanostructures with different physical properties, which can be modified and controlled towards specific applications. Recent experimental studies in this area are promising, but a greater fundamental understanding of these new structures and their properties are still elusive. The objective of this dissertation is to propose novel carbon-based nanostructures, to obtain a better understanding of the structure of newly synthesized nanomaterials reported in the literature, and evaluate their mechanical properties using molecular dynamics simulations, in order to evaluate their suitability for the development of practical devices where strong and light-weight materials are required. Three types of carbon nanostructures were studied: superstructures based on rings made out of carbon nanotubes (nanochains and nanofences) proposed in this work, hybrid structures combining graphene and nanotubes, recently reported in the literature (called graphene rebar), and branched superstructures using diamond nanothreads (also synthesized in recent studies). Ring-based CNT superstructures exhibited excellent mechanical properties under tensile strain, with superior mechanical resistance compared to conventional materials, but with great elasticity. Tests with rebar graphene demonstrated that the nanotubes act as structural reinforcement for graphene. Finally, the branched superstructures based on diamond nanothreads proposed in this study were not stable, and alternatives should be investigated in the future. These results provide a better understanding of the relationship between structure and properties of the investigated nanomaterials, motivating future theoretical and experimental studies regarding their application in the development of new technologies.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-20T01:17:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222615.pdf: 7240029 bytes, checksum: 25139e93805108a3a6ca32a61022d7ba (MD5) / O objetivo deste trabalho é a obtenção de nanoestruturas metálicas em superfícies de silício monocristalino empregando métodos eletroquímicos. Foram exploradas concomitantemente duas frentes de pesquisa: (1) preparação de superfícies de silício com padrão de organização nanoscópico; e (2) utilização destas como substrato para a eletrodeposição de nanoestruturas metálicas. Foram analisadas as condições necessárias para a obtenção de superfícies hidrogenadas de silício H-Si(111) com terraços monoatômicos livres de defeitos (pites), preparadas a partir do desbaste químico de lâminas Si(111) em solução de NH4F. A influência dos diferentes parâmetros de preparação foi investigada com medidas eletroquímicas e observações AFM ex-situ. Para obter superfícies H-Si(111) sem pites, foi demonstrado que são indispensáveis tanto a remoção do oxigênio diluído na solução de desbaste quanto a presença da face rugosa da lâmina durante o processo de corrosão. Verificou-se que esta age como um anodo de sacrifício na amostra, polarizando catodicamente a superfície de interesse, protegendo-a da corrosão anódica do silício responsável pela formação de pites nos terraços. As características estruturais das lâminas de partida, determinadas por difração de raios X, influenciam na topografia final da superfície H-Si(111). A quantidade de degraus monoatômicos observados nas imagens AFM destas superfícies é diretamente proporcional à intensidade do desvio entre a direção cristalográfica <111> e a normal à superfície das lâminas de partida. Por outro lado, a morfologia das bordas dos terraços monoatômicos está associada à direção cristalográfica no plano [111] que emerge da superfície das lâminas. Quando esta é próxima à < -1 -1 2>, são obtidas superfícies H-Si(111) com degraus monoatômicos retilíneos em larga escala (>µm). A eletrodeposição potenciostática de Au mostrou-se ser seletiva em tais superfícies H-Si(111). Dependendo do potencial de deposição empregado, conforme observado com AFM, varia tanto a quantidade quanto a localização dos sítios de nucleação de Au nesta superfície. Numa determinada faixa de potencial, este sistema eletroquímico apresentou mecanismo anisotrópico de nucleação, onde Au deposita-se predominantemente sobre os degraus monoatômicos do substrato. Deste modo foi possível preparar nanoestruturas Au/Si(111) cujo padrão nanométrico de organização é regido pela topografia do substrato empregado. Nos ensaios de microscopia AFM também foi constatado uma quantidade significativa dos aglomerados de Au eletrodepositados que possuem formato achatado com contorno poliédrico bem definido cujo um dos lados está alinhado ao degrau da superfície H-Si(111). Este indício de crescimento ordenado Au(111) e em epitaxia com o substrato foi investigado a partir de ensaios de DRX de difração normal e plana respectivamente. Com estes experimentos foi verificado tanto que a quantidade de ouro depositada com textura Au(111), quanto o grau de epitaxia e alinhamento perpendicular do depósito com o substrato, aumentam gradativamente a medida que o potencial de deposição torna-se mais negativo. Foi proposto um modelo para descrever a dependência do mecanismo de nucleação e crescimento de Au sobre Si(111) com o potencial de deposição. Segundo este modelo, ocorre a segregação da camada de hidrogênio da superfície H-Si(111) para potenciais mais intensos (mais negativos) privilegiando a formação de ligações Au-Si. Para finalizar, tais estruturas Au/Si(111) foram empregadas como substrato para a eletrodeposição de camadas metálicas de cobalto. Os aglomerados de Au na superfície destas amostras serviram para ancorar a nucleação de Co. Deste modo, foi possível produzir nanoestruturas magnéticas com morfologia determinada, indiretamente, pela distribuição de degraus monoatômicos do substrato Si(111). Em tais amostras Co/Au/Si(111) verificou-se a presença de anisotropia magnética perpendicular e plana, sendo esta última induzida pela distribuição anisotrópica de aglomerado na superfície do substrato.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2018. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-04-16T18:18:34Z No. of bitstreams: 1 2017_LucasEnéasdeRezende.pdf: 4989810 bytes, checksum: f584978fcf868883eee16047d9e5d5a7 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-09T12:48:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LucasEnéasdeRezende.pdf: 4989810 bytes, checksum: f584978fcf868883eee16047d9e5d5a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-09T12:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LucasEnéasdeRezende.pdf: 4989810 bytes, checksum: f584978fcf868883eee16047d9e5d5a7 (MD5) Previous issue date: 2018-05-09 / Diariamente, o conhecimento científico rompe barreiras e umas delas diz respeito ao tamanho dos materiais utilizados em aplicações tecnológicas. Nesse sentido, partículas formadas por apenas algumas centenas de átomos já são fabricadas e utilizadas em diversas áreas, como por exemplo, em eletrônica com armazenamento de dados ou medicina para tratamento de tumores por hipertermia. Nessa perspectiva, conhecer as propriedades destas nanoestruturas é essencial para a gerência completa de sua utilidade e, dentre seus aspectos mais relevantes, a magnetização possui um lugar de destaque, pois produz efeitos com as mais variadas aplicações. Desse modo, o presente trabalho propõe estudar as transições de fase para um modelo específico de nanopartícula magnética (NPM) formada por um núcleo ferromagnético coberto com material que possui propriedades magnéticas diferenciadas do centro. A essa construção dá-se o nome de "Modelo Núcleo/Casca de Nanopartícula Magnética". Para este propósito, calcula-se o expoente crítico β ligado diretamente a magnetização do sistema. / Everyday, scientific knowledge breaks barriers and one of them regard to the size of materials used in technological applications. In this sense, particles formed by only a few hundred atoms are already manufactured and used in various areas, such as in electronics with data storage or medicine for treatment of tumors with hyperthermia. From this perspective, knowing the properties of these nanostructures is essential for the complete management of their utility and, among its most relevant aspects, magnetization has a important pride place, because it produces effects with the most varied applications. In this way, the present work proposes to study the phase transitions for a specific model magnetic nanoparticle (MNP) formed by a ferromagnetic core covered with material that has magnetic properties differentiated fromthecenter.Thisconstructioniscalled"MagneticNanoparticleCore/ShellModel." For this purpose, the critical exponent β, connected directly to the magnetization of the system, is calculated.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2015. / Submitted by Guimaraes Jacqueline (jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-11-25T14:15:34Z No. of bitstreams: 1 2015_LaffertGomesFerreiraDaSilva.pdf: 2748798 bytes, checksum: 7aa2e01c820afcb8a37294d0711d5647 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2015-12-21T11:48:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LaffertGomesFerreiraDaSilva.pdf: 2748798 bytes, checksum: 7aa2e01c820afcb8a37294d0711d5647 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-21T11:48:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LaffertGomesFerreiraDaSilva.pdf: 2748798 bytes, checksum: 7aa2e01c820afcb8a37294d0711d5647 (MD5) / O campo da Nanociência e Nanobiotecnologia desenvolve diversas pesquisas utilizando nanoestruturas com propriedades magnéticas, que podem apresentar diferentes propriedades físicas dependendo de seus compostos. Por isso podem apresentar diversas aplicações como: marcadores de fármacos, entrega de fármacos e microeletrônica. Este trabalho tem por objetivo sintetizar e caracterizar nanocompósito magneto-polimérico baseado em nanopartículas, com características superparamagnéticas, recobertas por polímero extraídos do óleo da semente de Carapa guianensis Aubl. Foram sintetizadas nanopartículas de óxidos de Ferro. O polímero é sintetizado utilizando o método de policondensação. O nanocompósito é preparado então pela dispersão das nanopartículas na matriz polimérica. Para caracterização das amostras são usadas diferentes técnicas como: Difração de Raios X, Microscopia Eletrônica de Transmissão, Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia no UV-Vis, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier, Espectroscopia de Energia Dispersiva e Espectroscopia Fotoacústica. Os resultados indicam que a estrutura do nanocompósito magneto-poliméricos é do tipo core/shell onde o núcleo é formado por várias nanopartículas de γ-Fe2O3 recobertas pela matriz polimérica, que apresentou características do óleo natural utilizado em sua síntese. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / Nanoscience and Nanobiotechnology field develops several researches using nanostructures with magnetic properties, which may have different physical properties depending on their compounds. Therefore can be used in various applications as: drug markers, drug delivery and microelectronics. This study aims to synthesize and to characterize Magnetic- Polymeric Nanocomposites based on nanoparticles with superparamagnetic characteristics, coated with polymer oils extracted from seeds Carapa guianensis Aubl. Iron oxide nanoparticles were synthesized using the coprecipitation method. The polymer was synthesized using polycondensation method. Nanocomposite was prepared by dispersion of the nanoparticles in the polymer matrix. For characterization of the samples are used different techniques: X-ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy, Scanning Electron Microscopy, UV-vis Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Energy-dispersive X-Ray Spectroscopy and Photoacoustic Spectroscopy. The results indicate that magnetic-polymeric nanocomposites structure formed was type core/shell, wherein the core was formed by several nanoparticles of γ-Fe2O3, coated by the polymer matrix, which presents some characteristics of the natural oil used in their synthesis

Nas últimas décadas, foram descobertas e estudadas diversas nanoestruturas baseadas em carbono, como os fulerenos, os nanotubos de carbono e o grafeno. Estas apresentam um conjunto de propriedades físicas excepcional, com vasto potencial de aplicação no desenvolvimento de novas tecnologias. Estes materiais também têm servido como blocos fundamentais para a criação de novas nanoestruturas, com propriedades físicas diferenciadas, que podem ser modificadas e controladas visando aplicações específicas. Estudos experimentais recentes nesta área são promissores, porém falta um maior entendimento fundamental destas novas estruturas e suas propriedades. O objetivo deste trabalho é propor novas nanoestruturas alternativas baseadas em carbono, buscar um melhor entendimento da estrutura de nanomateriais recentemente sintetizados e reportados na literatura e avaliar suas propriedades mecânicas através de simulações de dinâmica molecular, de modo a verificar se apresentam potencial para serem aplicados em dispositivos práticos no qual alta resistência mecânica e leveza sejam necessárias. Foram estudadas três classes de estruturas: superestruturas à base de anéis feitos com nanotubos de carbono (nanocorrentes e nanogrades) propostas neste trabalho, estruturas híbridas combinando grafeno e nanotubos, de forma a buscar uma estrutura mais resistente, reportadas recentemente na literatura (chamada de grafeno rebar), e superestruturas ramificadas utilizando nanofilamentos de diamante (diamond nanothreads) também sintetizados em estudos recentes. As superestruturas à base de anéis apresentaram excelentes propriedades mecânicas, apresentando resistência mecânica superior a materiais convencionais, porém com grande elasticidade, o que deve motivar mais estudos sobre essa emergente classe de nanomateriais. Os testes com o grafeno rebar permitiram demonstrar o conceito caraterístico da estrutura híbrida, onde os nanotubos agem como reforço estrutural para o grafeno. Finalmente, com base nos testes realizados, as superestruturas feitas a partir de nanofilamentos de diamante se mostraram instáveis para possível aplicação, tal que novas configurações devem ser buscadas. Estes resultados trazem um maior entendimento sobre a relação entre estrutura e propriedades destes nanomateriais, motivando futuros estudos teóricos e experimentais envolvendo a aplicação destas no desenvolvimento de novas tecnologias. / Several carbon-based nanostructures have been discovered and studied in the last decades, such as fullerenes, carbon nanotubes and graphene. These materials exhibit an outstanding set of physical properties, which can be applied in the development of new technologies. The same materials have also been used as building blocks for creating new nanostructures with different physical properties, which can be modified and controlled towards specific applications. Recent experimental studies in this area are promising, but a greater fundamental understanding of these new structures and their properties are still elusive. The objective of this dissertation is to propose novel carbon-based nanostructures, to obtain a better understanding of the structure of newly synthesized nanomaterials reported in the literature, and evaluate their mechanical properties using molecular dynamics simulations, in order to evaluate their suitability for the development of practical devices where strong and light-weight materials are required. Three types of carbon nanostructures were studied: superstructures based on rings made out of carbon nanotubes (nanochains and nanofences) proposed in this work, hybrid structures combining graphene and nanotubes, recently reported in the literature (called graphene rebar), and branched superstructures using diamond nanothreads (also synthesized in recent studies). Ring-based CNT superstructures exhibited excellent mechanical properties under tensile strain, with superior mechanical resistance compared to conventional materials, but with great elasticity. Tests with rebar graphene demonstrated that the nanotubes act as structural reinforcement for graphene. Finally, the branched superstructures based on diamond nanothreads proposed in this study were not stable, and alternatives should be investigated in the future. These results provide a better understanding of the relationship between structure and properties of the investigated nanomaterials, motivating future theoretical and experimental studies regarding their application in the development of new technologies.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2010-03-25T12:11:05Z No. of bitstreams: 1 2009_VictoriaMongeFuentes.pdf: 21806974 bytes, checksum: fb4af1f8e8038384c523c89731014576 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-04-11T01:57:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_VictoriaMongeFuentes.pdf: 21806974 bytes, checksum: fb4af1f8e8038384c523c89731014576 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-04-11T01:57:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_VictoriaMongeFuentes.pdf: 21806974 bytes, checksum: fb4af1f8e8038384c523c89731014576 (MD5) Previous issue date: 2009 / A determinação da biodistribuição e da biocompatibilidade de nanopartículas magnéticas (NPMs) para aplicações biomédicas in vivo é essencial para, posteriormente, assegurar a sua utilização clínica de uma forma segura. A biodistribuição de NPMs depende de propriedades, tais como: características de superfície, forma e carga, as quais podem também afetar a sua remoção, interação partículas-células e interações com proteínas no soro. A determinação da remoção do ferro conforme as NPMs degradam-se é também importante, já que o excesso de ferro nos tecidos pode causar toxicidade. De tal forma, NPMs à base de maguemita recobertas com o estabilizante ácido meso-2,3-dimercaptosuccínico (DMSA), foram injetadas intravenosamente em primatas não-humanos da espécie Cebus spp., sacrificados 12 horas, 30 e 90 dias após administração. Aglomerados de NPMs foram distribuídos em todos os órgãos de estudo, porém, foram principalmente observados no pulmão, fígado, rim e baço em todos os tempos experimentais. A análise mostrou também que conforme o tempo avançou, menos aglomerados foram visualizados. O cérebro, cerebelo, pâncreas, coração e intestinos mostraram uma presença ínfima de NPMs, não sendo considerados como potenciais órgãos alvo para futuras aplicações biomédicas. As principais vias de eliminação das NPMs- DMSA foram, predominantemente, pelo fígado, seguido pelo rim, sem excluir uma remoção paralela pelas vias aéreas. Alterações morfológicas foram observadas unicamente no tecido hepático obtido 90 dias após administração de NPMs, mostrando um aumento na área ocupada pelo espaço de Disse. Essa hepatoxicidade foi possivelmente causada por um excesso de ferro no tecido. É considerada a possibilidade de uma leve imunosupressão induzida pela presença do ferro no organismo. Concluindo, no nosso conhecimento, o presente trabalho representa o primeiro estudo histológico, hematológico, bioquímico e clínico utilizando nanoparticulas magnéticas em primatas não-humanos, como modelo experimental, o que aproxima o uso terapêutico de nanomateriais em seres humanos. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / It is essential to determine the biodistribution and biocompatibility of magnetic nanoparticles (MNPs) for in vivo biomedical applications in order to ensure their safe clinical use. Biodistribution of MNPs depends on their properties, such as surface characteristics, size, shape and charge, which can all affect biodistribution, clearance, particle-cell interactions, and interactions with serum protein. Equally important is determining iron clearance as MNPs degrade, due to the fact that excessive free iron tissue accumulation is known to cause toxicity. Therefore, maghemite based magnetic nanoparticles coated with meso 2,3-dimercaptosuccinic acid DMSA were injected in non-human primates (Cebus apella), sacrificed 12 hours, 30 and 90 days after intravenous administration of MNPs. MNPs were distributed in all study organs, being more abundant in the lungs, liver, kidney, and spleen, in all experimental times, showing that as time advanced, less agglomerates were observed in the tissue. Brain, cerebellum, pancreas, heart, and intestines showed very few MNPs agglomerates; therefore, their use for therapeutic applications was not considered. Main DMSA-MNP elimination route was observed to be done by the liver, followed by the kidney, not discarding elimination through the air ways as a parallel route. Morphological alterations were only seen in the liver obtained 90 days after DMSA-MF administration, showing a dilated Disse space. This hepatotoxicity could be due to iron overload. Possible light immunosuppression induced by iron overload is also considered. In conclusion, to our knowledge this work represents the first histological, hematological, biochemical, and clinical study which used magnetic nanoparticles in a non-human primate experimental model, bringing nanomaterial use for therapeutical purposes in human beings a step closer.