Dissertação de Mestrado ou Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma miopatia caracterizada pela degeneração muscular progressiva, hereditária e recessiva ligada ao cromossomo X, afetando mais o sexo masculino. Na DMD há uma deficiência da proteína distrofina, causada pela sua mutação do gene que a codifica, e ao passar do tempo aparecem sinais clínicos da doença como fraqueza muscular e cansaço ao realizar atividade física. O aumento da atividade física em pacientes com DMD leva a um estado oxidativo celular maior, sendo que alguns estudos já demonstram o processo de estresse oxidativo presente nesses pacientes. O aumento do quadro oxidativo altera sua homeostasia e modifica seu estado sinalizatório, como a alteração na via do NF-kB. Atualmente, há vários trabalhos observando os efeitos anti-inflamatórios e antioxidantes das nanopartículas de ouro (GNPs) em modelos de lesão inflamatória. Diante disso, o objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos anti-inflamatórios e antioxidantes da administração crônica de nanopartículas de ouro em camundongos mdx. Neste trabalho utilizamos 40 camundongos mdx de 2 meses de idade, sendo separados por grupos com ―N‖ amostra de oito animais, sendo: Grupo Controle (GC): Sem modificação genética; Grupo mdx (mdx): Modificado sem tratamento; mdx + Nanopartículas de ouro (GNPs) (2,5mg/Kg); mdx + GNPs (7,0mg/Kg); mdx + GNPs (21mg/Kg). A administração de nanopartículas de ouro foi realizada por via subcutânea, com diâmetro médio de 20nm, em soluções com concentrações de 2,5mg/kg, 7,0mg/Kg e 21mg/Kg. O tratamento foi realizado por 30 dias com intervalo de 48 horas, totalizando 14 aplicações. Após 24 horas da última aplicação, os animais foram eutanasiados por decapitação e a região central do gastrocnêmio foi cirurgicamente removida, processada e armazenada em freezer -80ºC para posteriores análises bioquímicas e histológicas. Observamos, como resultados do nosso estudo, que os ratos mdx demonstraram aumento nos parâmetros de estresse oxidativo e que quando utilizamos GNPs como tratamento o quadro é revertido, assim, dando suporte experimental para a hipótese de que as GNPs têm um potencial antioxidante, protegendo a célula quando ocorre desbalanço na produção de radicais livres. A administração de nanopartículas também obteve melhoras nos aspectos histológicos da doença Duchenne. Assim, permitem-nos concluir que a administração crônica de nanopartículas de ouro apresentou um efeito anti-inflamatório em gastrocnêmico de ratos mdx, diminuindo as alterações morfológicas induzidas pela resposta inflamatória e efeito antioxidante, revertendo o quadro de estresse oxidativo.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Neste estudo, propomos a preparação e caracterização de membranas poliméricas como agentes miméticos para o estudo da interação de nanopartículas metálicas de ouro do tamanho de 11 nm para fins terapêuticos. Tem como objetivo sintetizar e estudar a difusão em célula de Franz com as nanopartículas de ouro em membranas poliméricas com polímero comercial de PS-b-PMMA (poli(estireno)-b-poli(metil metacrilato)). As nanopartículas de ouro foram caracterizadas quanto à morfologia, tamanho e seu grau de dispersão pelas técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET), técnicas de espalhamento de luz dinâmico (DLS), raios-X a baixos ângulos (SAXS) e espectroscopia no ultravioleta-visível (UV-vis). A cinética de difusão da membrana foi acompanhado por espectroscopia de UV-vis, no comprimento de onda de máxima absorção das nanopartículas de ouro, observa-se um efeito hipsocromico leve após 72 horas, esse efeito foi observado também nas analises de MET. Devido a baixo potencial zeta, levaram uma leve diminuição da concentração de nanopartículas de ouro em suspensão. A técnica DLS apresentou uma boa curva monoexponencial, indicando uma solução aquosa em nanopartículas esféricas com baixa polidispersidade com diâmetro (2RH = 11,0 nm). Observa-se ainda a presença de formação de grandes agregados com estruturas flexíveis. A imagem obtida por MET confirma a existência nanopartículas esféricas com tamanhos aproximados de 11 nm. A distância entre as lamelas foi de aproximadamente 30 nm, possuindo uma condição para difusão de materiais com tamanhos inferiores a 30 nm.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde. / Nanotechnology involves the manipulation of materials at the nanoscale to produce new structures, materials and devices scale, creating a different atomic or molecular structure. Gold nanoparticles (GNP) has been intensively studied due to their potential application as metalofármaco. However, the effects induced by GNP in the Central Nervous System (CNS) remain unknown. In this study we synthesized and characterized GNP with average diameters of 10 and 30 nm (GNP-10 and GNP-30) and evaluated parameters of energy metabolism, oxidative stress and damage to deoxyribonucleic acid (DNA) in the brain of adult rats subjected to acute administration and chronicle of GNP-10 and GNP-30. Male Wistar rats (60 days old) received a single (acute administration) or repeated intraperitoneal injections once a day for 28 days (chronic administration) of GNP in two sizes or saline. Twenty-four hours after the single or last administration, the animals were killed, the brain was removed and the prefrontal cortex, cerebellum, hippocampus, striatum and cortex were isolated for further evaluation of the activity of the enzymes citrate synthase, malate and succinate dehydrogenase, creatine kinase complex I, II, II-III, IV, superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), was also assessed levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), protein carbonyls, damage frequency (DF) and damage index (ID) to DNA. Acute administration of GNP-10 caused inhibition of the energy metabolism in the hippocampus, striatum, and posterior cortex. Chronic administration of both dimensions cause inhibition of energy metabolism only in posterior cortex. Furthermore, there was a decrease in TBARS and protein carbonylation in rat brain subjected to acute administration. Chronic administration did not alter these parameters. On the other hand, the change in SOD and CAT activity was observed in both administrations. We also note that GNP induces high levels of DNA damage in posterior cortex differently depending on the type of administration and the size of nanoparticles, and acute administration of GNP-10 showed to be less toxic than the GNP-30. However in chronic administration, genotoxicity is the same regardless of the given size, FD and ID DNA showed no statistical differences between groups. Chronic administration had significantly greater damage that acute administration in both sizes. This study showed that chronic and acute administration of GNP caused inhibition of energy metabolism, decreased lipid peroxidation and protein carbonyls, alter the activity of antioxidant enzymes SOD and CAT and caused DNA damage to brain of rats, differently for each Structure evaluated depending on the size and / or management performed. / Nanotecnologia envolve a manipulação de materiais em escala nanométrica para produzir novas estruturas, dispositivos e materiais, criando uma estrutura atômica ou molecular diferenciada. Nanopartículas de ouro (GNP) tem sido intensamente estudadas devido a sua potencial aplicação como metalofármaco. No entanto, os efeitos induzidos pelas GNP no Sistema Nervoso Central (SNC) permanecem desconhecidos. Neste estudo sintetizamos e caracterizamos GNP com diâmetros médios de 10 e 30 nm (GNP-10 e GNP-30) e avaliamos parâmetros de metabolismo energético, estresse oxidativo e dano ao ácido desoxirribonucléico (DNA) em cérebro de ratos adultos submetidos à administração aguda e crônica de GNP-10 e GNP-30. Ratos Wistar adultos (60 dias de idade) receberam uma simples (administração aguda) ou repetidas injeções intraperitoneal, uma vez ao dia, durante 28 dias (administração crônica) de GNP nos dois tamanhos ou salina. Vinte e quatro horas após a única ou última administração, os animais foram mortos, o cérebro foi removido e o córtex pré-frontal, cerebelo, hipocampo, estriado e córtex posterior foram isolados para avaliação da atividade das enzimas citrato sintase, malato e succinato desidrogenase, creatina quinase, complexo I, II, II-III, IV, superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), também foi avaliado os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), carbonilação de proteínas, frequência de dano (FD) e índice de dano (ID) ao DNA. A administração aguda de GNP-10 causou inibição do metabolismo energético no hipocampo, estriado e córtex posterior. A administração crônica de ambas as dimensões causaram inibição do metabolismo energético somente em córtex posterior. Ainda, houve uma diminuição nos níveis de TBARS e carbonilação de proteínas no cérebro de ratos submetidos à administração aguda. Administração crônica não alterou esses parâmetros. Por outro lado, a alteração na atividade da SOD e CAT foi observada em ambas as administrações. Constatamos também que GNP induz altos níveis de dano ao DNA em córtex posterior de forma diferente dependendo do tipo de administração e do tamanho das nanopartículas, sendo que a administração aguda de GNP-10 apresentou-se menos tóxica que a GNP-30. Entretanto na administração crônica, a genotoxicidade foi a mesma, independentemente do tamanho administrado, a FD e o ID ao DNA não apresentaram diferenças estatísticas entre os grupos. A administração crônica apresentou dano significativamente maior que a administração aguda em ambos os tamanhos. Este estudo mostrou que, a administração aguda e crônica de GNP causou inibição do metabolismo energético, diminuiu a peroxidação lipídica e a carbonilação de proteínas, alterou a atividade das enzimas antioxidantes SOD e CAT e causou dano ao DNA cerebral de ratos, de forma diferente para cada estrutura avaliada dependendo do tamanho e/ou da administração efetuada.

Dissertação de Mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / Gliomas são os tumores mais frequentes do sistema nervoso central, que se alocam em células da glia. Dentre suas subclassificações, o de grau IV (glioblastoma - GBM) é o que apresenta prognóstico de maior gravidade, pois é considerado altamente complexo, devido a elevada capacidade de infiltração, o que dificulta sua ressecção por completo. Estudos prévios têm demonstrado que o estresse oxidativo é um fenômeno presente na doença e pode ser um agente importante sobre a queda da imunidade e sua progressão. Desta forma, estudar terapias que possam contribuir para reduzir o agravamento da doença torna-se extremamente relevante para a saúde pública. A melatonina (MEL) é um hormônio sintetizado a partir do triptofano e produzido pela glândula pineal, responsável pela organização temporal dos ritmos biológicos. Além de ter papel importante na regulação endócrina e no sistema imunológico, exerce também função antioxidante. Adicionado a isso, o ouro, em porções nanométricas (GNP) tem apresentado propriedades antiinflamatórias e antioxidante. Com isso, o objetivo desse estudo foi verificar se a suplementação de melatonina associada ou não a nanopartículas de ouro pode contribuir para aumentar a imunidade e reduzir os danos oxidativos cerebrais e sistêmicos em animais expostos a um modelo experimental de GBM. 105 camundongos c57-black/6 foram divididos em duas etapas do experimento: a primeira para a caracterização do modelo experimental, os animais foram divididos em 2 grupos (Controle e GBM); na segunda etapa os animais foram divididos em 8 grupos (Controle, GBM, Melatonina, GNP, GNP + Melatonina, GBM + Melatonina, GBM + GNP e GBM + Melatonina + GNP). Animais de grupos com GBM (2, 6, 7, 8) receberam células tumorais GL261, já animais dos grupos sem doença (1, 3, 4, 5) receberam PBS, ambos por cirurgia estereotáxica. 7 dias após a cirurgia, os animais começaram a receber a suplementação, durante 21 dias. Neste período foi avaliado peso, ingestão de líquidos e comida, limiar de dor e parâmetros de equilíbrio e locomoção. 28 dias após a indução os animais foram eutanasiados por deslocamento cervical, sendo coletados o sangue e cérebro para análises histológicas, bioquímicas e moleculares de parâmetros de estresse oxidativo. Na etapa 01 o modelo de GBM induzido através da inoculação intracerebroventricular de células GL261 se mostrou viável, com animais GBM apresentando dano em DNA, déficits locomotores, aumento de dor e alterações histopatológicas particulares do glioblastoma. Já na etapa 02 a suplementação de melatonina, GNP ou a associação de ambas mostrou um maior número de resultados significativos quanto a parâmetros clínicos, comportamentais, produção de oxidantes em relação a níveis de oxidação de DCFG, sistema redox (Sistema glutationa) e dano oxidativo em proteínas. Tomados em conjunto, nossos dados mostram que o modelo animal utilizando células GL261 é capaz de mimetizar a doença e também sugere que a associação de Melatonina à nanopartículas de ouro pode vir a ser uma nova terapia em potencial para pacientes com GBM. No entanto mais estudos ainda são necessários para elucidar o mecanismo pelo qual isso ocorre.

Neste trabalho foram sintetizados vidros à base de óxidos de metais pesados dopados com os íons terras raras Sm3+ e Pr3+ e foi realizado um estudo das propriedades espectroscópicas e estruturais sobre a influência da incorporação de nanopartículas de ouro e de altas pressões. As diferentes famílias vítreas foram sintetizadas a partir de precursores óxidos em pó devidamente pesados tendo em conta o balanço estequiométrico. As nanopartículas metálicas de ouro foram produzidas via implantação iônica e via incorporação de Au2O3 na mistura dos óxidos de partida dos vidros sintetizados, seguida de tratamentos térmicos apropriados. As propriedades estruturais e espectrais foram investigadas através de análise térmica diferencial (ATD), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, espectroscopia de absorção UV-VIS-NIR, fotoluminescência, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados obtidos demonstram que os sistemas vítreos sintetizados possuem excelentes propriedades térmicas e canais eficientes de emissão nas regiões do visível e infravermelho próximo. A presença das nanopartículas de ouro induz mudanças nos espectros de emissão dos íons terras raras devido às oscilações coletivas dos elétrons livres do metal interatuando com o campo eletromagnético ao redor dos íons Sm3+ e Pr3. Altas pressões causam uma densificação na matriz hospedeira. A consequente diminuição da distância interatômica entre íons seria responsável pelo decréscimo observado na intensidade dos espectros de emissão provavelmente devido à diminuição na população dos níveis 4G5/2 para o íon Sm3+ e 3P0-1D2 para o íon Pr3+ através de mecanismos não radiativos. / In this work heavy metal oxide glasses doped with Sm3+ and Pr3+ were synthesized. The spectroscopic and structural properties were investigated under the influence of gold nanoparticles and high pressure. The glass families were synthesized from the powder of the oxide precursors weighed properly considering the stoichiometric balance. The metallic gold nanoparticles were produced via ion implantation and through the incorporation of Au2O3 in the mixture of starting oxides in glasses synthesized, followed by appropriate heat treatments. The structural and spectral properties were investigated by differential thermal analysis (DTA), X diffraction rays (XRD), Raman spectroscopy, UV-VIS-NIR absorption, photoluminescence, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results demonstrated that the synthesized vitreous systems have excellent thermal properties and efficient emission channel in the visible and near infrared regions. The presence of gold nanoparticles induced changes in the rare earth emission spectra due to the collective oscillations of free electrons of the metal interacting with the electromagnetic field around the Sm3+ and Pr3+ ions. High pressure causes a densification in the host matrix. The consequent decrease in the interatomic distance between ions would be responsible for the decrease of the emission intensities observed probably due to a depopulation of 4G5/2 level to Sm3+ ion and 3P0-1D2 for the Pr3+ ion.

IV Resumo Título: Nanoestruturas de Dissulfeto de Molibdênio: Síntese e caracterização para produção de Hidrogênio Mestrando: André Luís Silveira Fraga Orientador: Prof. Marcos José Leite Santos Palavras Chave: nanoestruturas de MoS2, nanopartículas de ouro, semicondutores, produção de hidrogênio. Neste trabalho é apresentada a síntese e caracterização de nanoestruturas de MoS2 e nanoestruturas de MoS2 decoradas com nanopartículas de ouro. O MoS2 foi obtido através de rota hidrotermal a 200 °C durante períodos de síntese de 2, 6, 12 e 24 horas. Como precursores foram utilizados molibdato de sódio, ácido 3-mercaptopropiônico, cisteamina e L-cisteína. Para avaliar o efeito da presença dos ligantes nas estruturas, as amostras de MoS2 foram tratadas térmicamente a temperaturas de 250, 550 e 750 °C, em atmosfera de argônio. Com o objetivo de avaliar o efeito da presença de nanopartículas de ouro nas propriedades fotocatalíticas do material, foi realizada a síntese in situ de nanopartículas de ouro aderidas às estruturas de MoS2. Os materiais foram caracterizados através das técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia do ultravioleta e visível (UV-Vis). As áreas superficiais e quantidade de poros foram avaliadas através das técnicas de BET (Brunauer, Emmett and Teller) e DFT (density functional theory). O precursor ácido 3-mercaptopropiônico resultou na formação de aglomerados de nanofolhas com cerca de 500 nm de diâmetro na sua maior dimensão. Ao usar cisteamina e L-cisteína foram obtidas nanoestruturas com formato de nanoflores com cerca de 300 nm de diâmetro formadas por pétalas com cerca de 30 nm. Um resultado interessante foi a rápida formação das nanoflores na presença de L-cisteína. As estruturas de nanoflores apresentaram produção de hidrogênio de até 9,6 mmol/gh. / In this work the synthesis and characterization of MoS2 nanostructures and MoS2 nanostructures decorated with gold nanoparticles is presented. The materials were obtained by hydrothermal route at 200 °C during synthesis periods of 2, 6, 12 and 24 hours. Sodium molybdate was used as Molybdenium precursor and 3-mercaptopropionic acid, cysteamine and L-cysteine as sulfur precursors. To evaluate the effect of ligands on the structures, the MoS2 samples were thermally treated at 250, 550 and 750 °C under argon atmosphere. The effect of gold nanoparticles on the photocatalytic properties of the material was evaluated by obtaining and materials with gold nanoparticle adhered to the MoS2 structures. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) techniques, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and ultraviolet and visible spectroscopy (UV-Vis). The surface areas and amount of pores were evaluated using BET (Brunauer, Emmett and Teller) and DFT (density functional theory) techniques. The precursor 3-mercaptopropionic acid resulted in the formation of nano-foil agglomerates of about 500 nm in diameter. On the other hand, when using cysteamine and L-cysteine, flower-shaped nanostructures of about 300 nm in diameter formed by petals of about 30 nm were obtained. An interesting result was the rapid formation of nanoflores in the presence of L-cysteine. Nanoflower structures showed hydrogen production up to 9.6 mmol / gh.

Este trabalho tem como principal objetivo comparar o comportamento fotovoltaico de heterojunções de P3HT/PCBM e heterojunções de P3HT/PCBM contendo nanopartículas de ouro (P3HT/PCBM/Au nanop). Inicialmente foi encontrada a melhor condição para deposição dos filmes de P3HT/PCBM, através do estudo do efeito do solvente, da temperatura e pressão durante a formação do filme de P3HT. Os resultados mostram que a melhor organização estrutural é obtida quando o polímero é disperso em clorobenzeno, e solidificado a temperatura 110°C em condição de baixa pressão. Os materiais foram caracterizados por voltametria cíclica, espectroscopia Uv-vis, espectroscopia no infravermelho, microscopia eletrônica de transmissão e difratometria de raios-x. Os dispositivos montados foram caracterizados por curvas de corrente versus potencial e eficiência de conversão de fóton incidente. Com o objetivo de avaliar o efeito das nanopartículas metálicas na estabilidade estrutural do dispositivo, foram realizadas obtidos espectros de FTIR dos filmes de P3HT na presença e na ausência de nanopartículas de ouro, após diferentes períodos de exposição à luz. Os filmes de P3HT/PCBM/Aunanop apresentaram maior absorção de luz na região do visível que resultou em maior eficiência de geração de fotocorrente quando comparada a P3HT/PCBM. Ainda através dos gráficos de IPCE foi observado um aumento da geração de fotocorrente na mesma região espectral do modo plasmônico. Através destes resultados nós observamos que a presença das nanoparticulas metálicas melhora a geração de fotocorrente, aumentando a XV intensidade de luz absorvida e o aprisionamento da luz dentro da camada fotoativa. / The main goal of this work was to compare the effect of gold nanoparticles on the photovoltaic properties of the P3HT/PCBM heterojunction. Initially we have studied the best condition to obtain the P3HT/PCBM films evaluating the effect of solvent, temperature and pressure during the formation of the film. The results show that the best structural organization is obtained from in chlorobenzene, at 110 oC at low pressure condition. The materials were characterized by cyclic voltammetry, Uv-vis spectroscopy, infrared spectroscopy, transmission electron microscopy and x-ray diffractometry. The assembled devices were characterized by current versus potential curves and incident photon to current efficiency. Aiming to evaluate the effect of gold nanoparticles on the structural stability of the device, we have performed FTIR experiments of the films with and without gold nanoparticles after different exposition periods. The P3HT/PCBM/Au nanop film presented improved optical behavior and enhanced photocurrent generation when compared to P3HT/PCBM, in addition by IPCE we have observed improved generation of photocurrent in the region near the absorption range of the gold nanoparticles. From the results we observe that the presence of gold nanoparticles improve the generation of photocurrent, by increasing light absorption and improving light entrapment in the photoactive film.

Este trabalho tem como principal objetivo comparar o comportamento fotovoltaico de heterojunções de P3HT/PCBM e heterojunções de P3HT/PCBM contendo nanopartículas de ouro (P3HT/PCBM/Au nanop). Inicialmente foi encontrada a melhor condição para deposição dos filmes de P3HT/PCBM, através do estudo do efeito do solvente, da temperatura e pressão durante a formação do filme de P3HT. Os resultados mostram que a melhor organização estrutural é obtida quando o polímero é disperso em clorobenzeno, e solidificado a temperatura 110°C em condição de baixa pressão. Os materiais foram caracterizados por voltametria cíclica, espectroscopia Uv-vis, espectroscopia no infravermelho, microscopia eletrônica de transmissão e difratometria de raios-x. Os dispositivos montados foram caracterizados por curvas de corrente versus potencial e eficiência de conversão de fóton incidente. Com o objetivo de avaliar o efeito das nanopartículas metálicas na estabilidade estrutural do dispositivo, foram realizadas obtidos espectros de FTIR dos filmes de P3HT na presença e na ausência de nanopartículas de ouro, após diferentes períodos de exposição à luz. Os filmes de P3HT/PCBM/Aunanop apresentaram maior absorção de luz na região do visível que resultou em maior eficiência de geração de fotocorrente quando comparada a P3HT/PCBM. Ainda através dos gráficos de IPCE foi observado um aumento da geração de fotocorrente na mesma região espectral do modo plasmônico. Através destes resultados nós observamos que a presença das nanoparticulas metálicas melhora a geração de fotocorrente, aumentando a XV intensidade de luz absorvida e o aprisionamento da luz dentro da camada fotoativa. / The main goal of this work was to compare the effect of gold nanoparticles on the photovoltaic properties of the P3HT/PCBM heterojunction. Initially we have studied the best condition to obtain the P3HT/PCBM films evaluating the effect of solvent, temperature and pressure during the formation of the film. The results show that the best structural organization is obtained from in chlorobenzene, at 110 oC at low pressure condition. The materials were characterized by cyclic voltammetry, Uv-vis spectroscopy, infrared spectroscopy, transmission electron microscopy and x-ray diffractometry. The assembled devices were characterized by current versus potential curves and incident photon to current efficiency. Aiming to evaluate the effect of gold nanoparticles on the structural stability of the device, we have performed FTIR experiments of the films with and without gold nanoparticles after different exposition periods. The P3HT/PCBM/Au nanop film presented improved optical behavior and enhanced photocurrent generation when compared to P3HT/PCBM, in addition by IPCE we have observed improved generation of photocurrent in the region near the absorption range of the gold nanoparticles. From the results we observe that the presence of gold nanoparticles improve the generation of photocurrent, by increasing light absorption and improving light entrapment in the photoactive film.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2696_1.pdf: 8323694 bytes, checksum: eb8c61603dbc2a2b1196dd1852bee9ff (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Nanocascas metálicas são uma nova classe de nanopartículas. Formadas por um caroço dielétrico revestido por uma casca metálica, possuem propriedades ópticas dependentes principalmente da razão raio do núcleo/espessura da casca, e através de variações nessa relação é possível sintonizar o perfil de absorção destas nanopartículas através do espectro eletromagnético, indo de comprimentos de onda situados na faixa do espectro visível, até regiões do infravermelho próximo. Nosso maior interesse reside na obtenção de nanocascas de ouro cujo perfil de absorção pode ser modulado para absorver em uma região denominada janela de transparência ótica para sistemas biológicos, em que o poder de penetração através dos tecidos é máximo; viabilizando a terapia por hipertermia, aquisição de imagens de células e detecção de biomoléculas. O processo de síntese é bastante complexo e conta com 5 etapas de difícil controle. Este trabalho apresenta um método reprodutível para obtenção de nanocascas de ouro através de três diferentes rotas. Através do emprego de diferentes técnicas bottom-up como auto-organização molecular e reações de oxirredução, fomos capazes de desenvolver um método confiável para a fabricação de nanocascas de ouro. Nossos resultados concordam com aqueles descritos na literatura e nosso método de fabricação apresenta importantes modificações nos processos normalmente empregados na literatura; habilitando, assim, o nosso laboratório a prosseguir com os estudos que visam às aplicações biológicas das nanocascas de ouro

A convergência entre a biotecnologia e a nanotecnologia tem levado ao desenvolvimento de novos nanobiocompósitos híbridos com funções sinérgicas que incorporam as propriedades de reconhecimento dos biomateriais com as propriedades eletrônicas, ópticas e catalíticas únicas das nanopartículas. Apesar do recente desenvolvimento na síntese de nanobiocompósitos, a aplicação biomédica destes materiais ainda apresenta muitos desafios, já que não apenas uma conjugação apropriada é requerida, mas também outros importantes aspectos relacionados à biocompatibilidade. O presente trabalho tem como objetivo expandir o campo da síntese e caracterização de nanoparticulas funcionalizadas com biomoléculas. Em especial, visamos o entendimento e caracterização das interações entre nanopartículas de ouro (AuNPs) e proteínas, por meio do estudo de dois sistemas distintos: AuNPs funcionalizadas com Jacalina, e AuNPs funcionalizadas com a proteína BeCen1. No primeiro sistema, o interesse advém da capacidade da lectina Jacalina de reconhecer o dissacarídeo (Galβ1-3GalNAc) associado a tumores. Neste caso, AuNPs formadas na presença do dendrímero poli(amidoamina) geração 4.0 (PAMAM G4) foram conjugadas com a Jacalina marcada com o fluóroforo Isotiocianato de fluoresceína (FITC). A formação do complexo AuNP-PAMAM G4/Jacalina foi confirmada por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS), Espectroscopia de Absorção no UV-VIS e vibracional (FTIR). A interação entre as AuNP-PAMAM G4 e a Jacalina parece ser um processo dirigido por entropia com afinidade moderada e formação de complexo, segundo os resultados de Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) e supressão da fluorescência. Os resultados de Dicroísmo Circular (CD) mostraram que a conjugação da Jacalina com as AuNP-PAMAM G4 não alterou sua estrutura secundária. Testes realizados em cultura de células revelaram que o complexo apresenta maior afinidade e citotoxicidade pelas células de carcinoma do colo de útero humano (HeLa) se comparadas com fibroblastos saudáveis de adipócitos de camundongo (L929). Estes resultados são relevantes uma vez que demonstram o potencial do complexo AuNP-PAMAM G4/Jacalina-FTIR para aplicações biomédicas incluindo diagnóstico e tratamento de câncer. O segundo sistema é interessante devido a habilidade da proteína BeCen1 em formar filamentos nanométricos em função da temperatura. As AuNPs foram formadas na presença da proteína utilizando ácido fórmico diluído como agente redutor e o excesso de proteína foi separado por Cromatografia de Exclusão Molecular. Análises de CD revelaram uma pequena diminuição no conteúdo de α-hélices, confirmado por FTIR, o que pode estar relacionado à interação das AuNPs com os grupamentos amida desta proteína. Medidas de espalhamento de luz revelaram um aumento da turbidez da suspensão do complexo AuNP-BeCen1 com o aumento da temperatura e imagens de TEM, com e sem aquecimento, confirmaram uma mudança de padrão no arranjo das AuNPs. Estes resultados revelam a possibilidade de fabricação de nanobiocompósitos termorresponsivos, o que pode ser muito importante para aplicações em nanodispositivos. / The convergence between biotechnology and nanotechnology has led to the development of new hybrid nanocomposites that conjugate the bio-recognization properties of biomaterials and the unique electronic, optic and catalytic properties of the nanoparticles. Despite the recent advances in the development of nanobiocomposites, the biomedical applications of these materials are still limited, among other factors, by the low efficiency of functionalization and biocompatibility. The present study was aimed at developing proteinconjugated nanoparticles for application in nanomedicine. Our main focus were the understanding and characterization of the interactions between proteins and gold nanoparticles (AuNPs), which was accomplished using two distinct systems, viz.: Jacalin-functionalized AuNPs, and Becen1-functionalized AuNPs. In the former, the interest is due the capability of the protein Jacalin of recognize the disaccharide (Galβ1-3GalNAc), largely expressed in some tumors cells. AuNPs were synthesized in the presence of the polyamido amine generation 4.0 (PAMAM G4) and conjugated with a Jacalin target with the fluorescein isothiocyanate (FITC). The excess of protein was removed by centrifugation and the complex formation was confirmed by Transmission Electron Microscopy (TEM), Dynamic Light Scattering (DLS), UV-VIS Absorption and Vibrational Spectroscopy (FTIR). The interactions between AuNP-PAMAM G4 and Jacalin seemed to be driven by an entropic process with moderate affinity and complex formation, as revealed by Isothermal Titration Calorimetry (ITC) and quenching fluorescence measurements. Furthermore, Circular Dichroism (CD) analyses revealed that protein maintained its secondary structure upon conjugation with the nanoparticles. In vitro tests revealed that the AuNPs/Jacalin complexes presented higher affinity and cytotoxicity against human cervical cancer cell (HeLa) compared to healthy mouse fibroblasts (L929). These results are relevant, since the AuNP-PAMAM G4/Jacalin-FITC complex may be used for biomedical applications including cancer treatment and diagnostics. The second nanocomplex, comprising AuNPs and BeCen1, was chosen due to the ability of BeCen 1 to polymerize in the form of nanometric filaments as a function of temperature. The AuNPs were formed in the presence of the protein using diluted formic acid as reducing agent and the excess of protein was removed by Molecular Exclusion Chromatography. CD analysis showed a decrease in the -helix structures confirmed by FTIR, which may be related to the interaction between the AuNPs and the amide groups of the protein. Light scattering measurements revealed an increase in the turbidity of the dispersions upon increasing the temperature, indicating a change in the arrangement of the AuNPs. Such BeCen-1 induced alignment was confirmed by TEM images. The latter results point to the possibility of fabrication of novel thermoresponsive nanobiocomposites, which are of great relevance for nanodevices applications.