Neste trabalho, foi desenvolvido um material híbrido inédito carvão ativado/nanotubos de carbono/nanopartículas de prata para as aplicações em bateria de íons de lítio e capacitor eletroquímico de dupla camada. O compósito foi preparado por crescimento dos nanotubos de carbono diretamente sobre o carvão ativado via deposição química de vapor e depois nanopartículas de prata foram incorporadas no carvão ativado/nanotubos de carbono. A morfologia do compósito foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Investigação das propriedades de intercalação de lítio no carvão ativado (CA), carvão ativado/nanotubos de carbono (CA/NTC), carvão ativado/prata (CA/Ag) e carvão ativado/nanotubos de carbono/prata (CA/NTC/Ag) foi conduzida por voltametria cíclica e ciclos de carga/descarga, utilizando dois diferentes eletrólitos. Verificou-se que o ânodo de CA/NTC/Ag apresenta mais elevado valor de capacidade específica reversível que a grafita em eletrólito comercial, provavelmente devido à rede tridimensional com elevada condutividade eletrônica formada por nanotubos de carbono e nanopartículas de prata nos poros e nas rugosidades do substrato. Além disso, os nanotubos de carbono podem exibir elevada capacidade de armazenamento de lítio. Outra vantagem do CA/NTC/Ag é que a rede de nanotubos de carbono acomoda a expansão de volume das partículas de prata durante a ciclagem do eletrodo, mantendo-as bem adsorvidas na superfície do CA/NTC. Os resultados confirmaram a existência do sinergismo entre os componentes do CA/NTC/Ag, que promove características eletroquímicas superiores àquelas dos constituintes isolados. / In this work, an unpublished hybrid material activated carbon/carbon nanotubes/silver nanoparticles was developed for lithium ion battery and electrochemical double layer capacitor applications. The composite was prepared by growing carbon nanotubes directly on the activated carbon via chemical vapor deposition and after silver nanoparticles were incorporated on the activated carbon/carbon nanotubes. The composites morphology was analyzed by scanning electron microscopy. Investigation of lithium intercalation properties in activated carbon (AC), activated carbon/carbon nanotubes (AC/CNT), activated carbon/silver (AC/Ag) and activated carbon/carbon nanotubes/silver (AC/CNT/Ag) was carried out by cyclic voltammetry and charge/discharge cycles by making use of two different electrolytes. It was found that the AC/CNT/Ag anode presents higher reversible specific capacity value in comparison with graphite in commercial electrolyte, probably due to the three dimensional network with high electronic conductivity formed by carbon nanotubes and silver nanoparticles in the substrates pores and roughness. Furthermore, carbon nanotubes can exhibit high lithium storage capacity. Another advantage of the AC/CNT/Ag is that the network of carbon nanotubes accommodates volume expansion of the silver particles during electrode cycling, keeping them well adsorbed on the surface of the AC/CNT. The results confirmed the existence of synergism between the components of the AC/CNT/Ag, which promotes electrochemical characteristics that are higher than those of the individual constituents.

Ecossistemas marinhos e estuarinos são o destino final de muitos contaminantes, e a ecotoxicologia ainda enfrenta a falta de organismos modelo para esses ambientes. Para desenvolver e apresentar um organismo teste adequado para ser utilizado em estudos de laboratório e campo, métodos para o cultivo, endpoints e biomarcadores devem ser avaliados. O anfípode marinho Parhyale hawaiensis é um modelo para estudos de biologia evolutiva e embrionária, é mundialmente distribuído e fácil de manipular em laboratório e consequentemente um modelo interessante para estudos ecotoxicológicos. O objetivo desse trabalho é padronizar condições de cultivo, teste de toxicidade, e desenvolver biomarcadores no anfípode P. hawaiensis e aplicá-los para avaliar os efeitos de nanopartículas metálicas na exposição via alimentação. As condições de cultivo foram estabelecidas em água salina reconstituída (salinidade 30 ± 2), temperatura de 24 ± 2 oC, fotoperíodo de 12-12h luz/escuro, coral triturado como substrato, alimentação diária com ração de peixe, troca de água parcial e aeração constante. As condições de teste compreendem a utilização de microplaca de 96-poços, organismos <7 dias, um organismo por poço com 200 &#181;L de solução por 96 h. Zinco, cobre, prata, cádmio e amônia foram selecionados como substância teste e a sensibilidade de P. hawaiensis foi similar e dentro da faixa de outros anfípodes marinhos. As condições para expressão gênica em P. hawaiensis foram desenvolvidas para o gene de referência 18S, dois genes de metalotioneínas (MT) e dois genes de glutationa S-transferase (GST). Entretanto, os genes selecionados não foram diferencialmente expressos nas condições testadas. Sendo assim, a análise da expressão gênica global, RNA-seq, foi realizada com organismos adultos alimentados por 7 dias com alimento contaminado com nanopartículas de prata (Ag-NPs), AgCl e controle. A análise da expressão gênica global (RNA-seq) foi conduzida com sucesso e destacou diferenças na resposta entre machos e fêmeas, bem como nos tratamentos com AgCl e Ag-NP. A análise comparativa revelou genes comuns entre as duas formas de Ag estudadas, e mostrou respostas diferentes no tratamento com Ag-NP, portanto, efeitos adversos diferentes são esperados após a exposição à alimentação, e os genes diferencialmente expressos podem ser usados como potenciais biomarcadores. Os resultados demonstraram que P. hawaiensis é um bom modelo para testes de toxicidade com um protocolo miniaturizado e o RNA-seq foi aplicado com sucesso para investigar as diferenças entre a exposição via alimentação com AgCl e Ag-NP e pode revelar potenciais biomarcadores. Além disso, este estudo desenvolveu protocolos e fornece informações moleculares que podem ser usadas em estudos futuros com P. hawaiensis. / Marine and estuarine ecosystems are the final destinations of many contaminants and ecotoxicology still faces the lack of model organisms for these environments. To develop and present a suitable test organism to be used in laboratory and field studies, methods for husbandry, ecotoxicity endpoints and biomarkers should be evaluated. The marine amphipod Parhyale hawaiensis is already a model for development and evolutionary studies, it is worldwide spread and easy to handle in the laboratory and so on an interesting model for ecotoxicology. The aim of this work is to standardize husbandry conditions, toxicity testing, and to develop molecular biomarkers in P. hawaiensis and apply them to evaluate the effect of metal nanoparticles in dietary exposure. The conditions for culturing were established in reconstituted seawater (30 ± 2 salinity), 24 ± 2 oC temperature, photoperiod 12-12 h light/dark, crushed coral as substrate, daily feeding with fish food, partial water exchange and constant aeration. Testing conditions comprised 96-well microplate, <7 days age organisms, one organism in each well containing 200 &#181;L of exposure media for 96 h. Zinc, copper, silver, cadmium and ammonia were selected as toxicants and sensitivity of P. hawaiensis were within the range of other marine amphipods. Gene expression conditions for P. hawaiensis were develop for the reference gene 18S, two metallothioneins (MT) and two glutathione-S-transferase (GST). However, selected target genes, analyzed by RT-qPCR, were not successful to detect differences in our treatment conditions. Thus, global gene expression analysis, RNA-seq, was conducted with adult organisms fed for 7 days to a contaminated food with silver nanoparticles (Ag-NPs), AgCl and control. Results highlighted differences between males and female\'s toxicity responses as well as AgCl and Ag-NP treatments. Comparison analysis revealed common genes expressed in both Ag forms, but also showed differences in Ag-NP treatment with both up and down regulated genes. Analysis are underway to better understand toxicity responses pathways. These results anticipate different responses to both Ag forms investigated, therefore different adverse effects are expected after feeding exposure to AgCl and Ag-NP and significative genes can be used as potential biomarkers. Our results demonstrated that P. hawaiensis is a good model for ecotoxicity tests with a miniaturized protocol and RNA-seq were successful applied to investigate the differences between AgCl and Ag-NP feeding exposure and could reveal promising biomarkers. Moreover, this study developed protocols and provide molecular information that can be used in future studies with P. hawaiensis.

O presente trabalho apresenta a síntese e a caracterização de derivados de quitosana, bem como o preparo e caracterização de filmes de nanocompósitos à base de quitosana comercial (ou seus derivados), argila (MMT) e nanopartículas de prata (NPs-Ag), obtidas via Fotoquímica. Para tanto, foram preparados, a partir da quitosana comercial (QC), os derivados: quitosana desacetilada (Q30des), quitosana purificada (QP), quitosanas parcialmente despolimerizas (QD30, QD21 e QD5), quitosanas hidrofílicas (QD21-40DEAE e QD5-49DEAE) e quitosanas anfifílicas (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD e QD5-49DEAE-17DD). O grau médio de desacetilação das QC, QP e Q30des e de substituição por grupos DEAE e dodecila foram determinados por Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H). Ademais, os biopolímeros foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR-ATR), Viscosimetria, Análise Termogravimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Em seguida, foi estudada a síntese de nanopartículas de prata, sob radiação UV, em filmes de nanocompósitos de quitosana comercial ou seus derivados e argila. Em um primeiro momento, estudou-se a formação das NPs-Ag em filmes de QC com diferentes formulações e posteriormente em filmes de derivados de quitosana contendo 10% de MMT (m/m). A técnica de Difração de Raios-X (DRX) foi utilizada para a determinação do espaçamento interlamelar da argila montmorilonita pura e nos compósitos preparados. A síntese das NPs-Ag foi acompanhada por Espectrofotometria de Absorção Molecular no UV-vis, e monitorada após um ano de sua formação, sendo suas características morfológicas, bem como a dispersão da argila nos nanocompósitos examinados por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Por fim, a atividade antimicrobiana dos filmes de nanocompósitos foi avaliada pelo método de Disco de Difusão contra as bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis. / The present work presents the synthesis and characterization of chitosan derivatives, as well as the preparation and characterization of nanocomposite films based on commercial chitosan (or its derivatives), clay (MMT) and silver nanoparticles (NPs-Ag) obtained by photochemical method. Therefore, were prepared from commercial chitosan (QC): deacetylated chitosan (Q30des); purified chitosan (QP); partially depolymerized chitosans (QD30, QD21 and QD5); hydrophilic chitosans (QD21-40DEAE and QD5-QD5) and amphiphilic chitosans (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD and QD5-49DEAE-17DD). The deacetylation degrees of QC, QP and Q30des were determined by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR). This technique also used to determine the degrees of substitution by DEAE and dodecyl groups. In addition, the biopolymers were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), Viscosimetry, Thermogravimetry and Scanning Electron Microscopy. Moreover, the NPs-Ag synthesis under UV radiation was studied on nanocomposite films of commercial chitosan or its derivatives and clay. At first, the Ag-NPs formation was studied on QC films with different formulations and secondarily, on films of chitosan derivatives containing 10 wt % of MMT. The X-Ray Diffraction (XRD) was used to determine the interlamellar spacing of pure montmorillonite clay and in the nanocomposites prepared. The synthesis of the NP-Ag was accompanied by UV-vis Spectroscopy. Its morphological characteristics, as well as the clay dispersion in the nanocomposites were examined by Electron Transmission Electron Microscopy (TEM). Finally, the antimicrobial activities of materials were investigated by the disk diffusion method against the bacteria Escherichia coli e Bacillus subtilis.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2019-02-27T21:17:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ariane Caroline.pdf: 6051822 bytes, checksum: c1a56154adb0e6b52f2cba5bb3654d0b (MD5) / Made available in DSpace on 2019-02-27T21:17:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ariane Caroline.pdf: 6051822 bytes, checksum: c1a56154adb0e6b52f2cba5bb3654d0b (MD5) Previous issue date: 2018-12-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho reporta a preparação, caracterização e aplicação de novos materiais híbridos silsesquioxanos, obtidos a partir do método sol-gel de síntese, que consistiu em reações de hidrólise e policondensação dos precursores a base de sílica e por meio da reação SN2 dos precursores com os ligantes orgânicos 4-(aminometil)piridina e imidazol, obtendo assim o Si4ampy+Cl- e o SiImi+Cl-, respectivamente. Os silsesquioxanos nitrogenados foram submetidos a técnicas de caracterização como RMN, DRX, MEV, UV-VIS, FTIR e BET para confirmação das estruturas apresentadas nesta tese, bem como a organofuncionalização dos materiais. No caso do Si4ampy+Cl-, verificou-se dois sítios de reação com ligação do carbono –α do grupo npropil ao nitrogênio do grupamento amino e do nitrogênio do anel piridínio, com proposta de dois arranjos da cadeia carbônica. O Si4ampy+Cl- foi aplicado na construção de eletrodos modificados com a NiTsPc, utilizando a técnica LbL para a fabricação de filmes finos. O eletrodo na configuração (Si4ampy+Cl-/NiTsPc)11 foi aplicado como sensor eletroquímico sensível ao nitrito, com r = 0,999 na faixa de 0,113 mmol L-1 a 0,860 mmol L-1, LD e LQ de 0,026 mmol L-1 e 0,127 mmol L-1, respectivamente e os valores de desvio-padrão foram de aproximadamente 3%, estando de acordo com recomendações da ANVISA e Inmetro. Outro emprego do Si4ampy+Cl- foi na estabilização de nanopartículas de prata para fabricação de filmes finos. A presença das Ag-NPs/Si4ampy+Cl- foi confirmada por UV-VIS, pela banda plasmon em 426 nm, as quais apresentaram distribuição com tamanho aproximado entre 12 e 131 nm, constatado por DLS e corroborado por MEV, apresentando boa estabilidade (= +43,4 mV). As Ag-NPs/Si4ampy+Cl- mostraram-se promissoras na modificação do eletrodo ITO com a NiTsPc, apresentando um crescimento linear do filme LbL e processos redox referentes à oxirredução do centro metálico e à oxidação do anel da ftalocianina vistos por voltametria cíclica, exibindo a capacidade do eletrodo modificado (Ag-NPs/Si4ampy+Cl-/NiTsPc)7 em eletrocatalisar espécies químicas. No geral, os eletrodos modificados (Si4ampy+Cl-/NiTsPc)11 e (Ag-NPs/Si4ampy+Cl-/NiTsPc)7 proporcionaram aprimoramento na resposta de corrente anódica e redução do potencial de oxidação comparado com o eletrodo não-modificado (ITO) em presença de nitrito. O SiImi+Cl- que foi destinado a adsorção dos íons Cu2+, Cd2+ e Ni2+, apresentou capacidade de troca iônica de 2,944 mmol g-1, resultado considerado excelente de acordo com a literatura para a aplicação proposta. Os resultados de adsorção mostraram a viabilidade do uso do SiImi+Cl- como eficiente material adsorvente, exibindo maior afinidade para os íons Cu2+ em pH 4. Ao aplicar os modelos de Langmuir e Freundlich nas isotermas de adsorção, verificou-se que tanto o pH como a natureza do íon são fatores que influenciaram o ajuste das isotermas aos modelos propostos. / This work reports the preparation, characterization and application of new silsesquioxanes hybrid materials obtained from the sol-gel synthesis method, which consisted of hydrolysis and polycondensation reactions of the silica-based precursors and SN2 reaction of the precursors with 4-(aminomethyl)pyridine and imidazole groups, obtaining Si4ampy+Cl- and SiImi+Cl-, respectively. Silsesquioxanes with nitrogen groups were characterized by techniques such as NMR, XRD, MEV, UV-VIS, FTIR and BET to confirm the structures presented in this thesis, as well as the materials functionalization. In the case of Si4ampy+Cl- two reaction sites were observed with carbon-α of the n-propyl group bonding with the amino group and the pyridinium ring, having as proposal two arrangements of the carbonic chain. The Si4ampy+Cl- was applied in the construction of electrodes modified with NiTsPc using the LbL technique for the thin films manufacture. The electrode in the configuration (Si4ampy+Cl-/NiTsPc)11 was applied for nitrite electrochemical sensor, with r = 0.999 in the range of 0.113 mmol L-1 to 0.860 mmol L-1, LD and LQ of 0.026 mmol L-1 and 0.127 mmol L-1, respectively and standard deviation values of approximately 3%, according to recommendations of ANVISA and Inmetro. Another use of Si4ampy+Cl- was the stabilization of silver nanoparticles for the thin films production. The presence of Ag-NPs/Si4ampy+Cl- was confirmed by UV-VIS technique by the plasmon band at 426 nm which presented a distribution with approximate size between 12 and 131 nm, verified by DLS and MEV, presenting good stability (= +43.4 mV). The Ag-NPs/Si4ampy+Cl- showed promising in the modification of the ITO electrode with NiTsPc, showing linear growth of the LbL film and redox processes related to the oxidation of the metal center and to the oxidation of the phthalocyanine ring observed by cyclic voltammetry, exhibiting the performance of the modified electrode (Ag-NPs/Si4ampy+Cl-/NiTsPc)7 to electrocatalyse chemical species. In general, the modified electrodes (Si4ampy+Cl-/NiTsPc)11 and (Ag-NPs/Si4ampy+Cl-/NiTsPc)7 obtained an improvement in the anodic current response and reduction of the oxidation potential compared to the unmodified electrode (ITO) in the presence of nitrite. The SiImi+Cl- was used to adsorb Cu2+, Cd2+ and Ni2+ ions and presented ion exchange capacity of 2.944 mmol g-1, which was considered excellent according to the literature for the proposed application. The adsorption results showed the viability of using SiImi+Cl- as an efficient adsorbent material, exhibiting a higher affinity for the Cu2+ ions at pH 4. Applying the Langmuir and Freundlich models to the adsorption isotherms, it was verified that both the pH as the nature of the ion are factors that influenced the adjustment of the isotherms to the proposed models.

Orientador: Ary Fernandes Junior / Resumo: Os óleos essenciais (OE) são produtos do metabolismo secundário da planta e são conhecidos pelas suas propriedades antimicrobianas. O principal componente do OE da palmarosa é o geraniol (70-80%). A incorporação de compostos da biodiversidade agrega valor as formulações dermocosméticas. OEs são uma boa opção devido à semelhança estrutural com o equilíbrio hidro-lipídico da pele. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar a atividade antibacteriana desses compostos e o desenvolvimento de protótipos de dermocosméticos com nanopartículas para o tratamento da acne vulgar. Nanoemulsões com OE e geraniol foram preparadas de acordo com os valores do equilíbrio hidrofílico-lipofílico (EHL) e a caracterização das nanoemulsões seguiram os parâmetros da ANVISA (2004) para testes preliminares de estabilidade. Foram preparadas dez formulações. Nanoemulsões especiais contendo nanopartículas de prata (AgNP) foram preparadas e testadas contra C. acnes. Os ensaios de microtitulação com resazurina (REMA) foram realizados para determinar a Concentração Inibitória Mínima (CIM) e a Concentração Bactericida Mínima (CBM) para o OE de palmarosa e geraniol contra cepas American Type Culture Collection (ATCC) de Cutibacterium acnes 11827, 11828 e 6919. A curva de sobrevivência (CS) foi realizada para analisar o sinergismo entre os compostos e a clindamicina contra C. acnes, cepa 6919. As formulações foram estáveis ao pH, condutividade elétrica, densidade, centrifugação e análise de stress térmico. Anális... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Essential oils (EO) are secondary metabolism products of plant and they are known for antimicrobial properties.The major component of palmarosa EO is geraniol (70-80%). Incorporation of compounds of biodiversity guarantee value to dermocosmetic formulations. EOs are good option due to structural similarity with skin hydro-lipid balance. Thus, the desire was to evaluate the antibacterial activity to these compounds and the development of dermocosmetic prototypes with nanoparticles to treat acne vulgaris. Nanoemulsion with EO and geraniol were prepared according to values of lipophilic-hydrophilic balance (LHB) and nanoemulsions characterization followed the ANVISA (2004) parameters for preliminary stability tests. Ten formulations were prepared. Special nanoemulsion containing silver nanoparticles (AgNP) was prepared and tested against C. acnes. Resazurin Microtiter Assays (REMA) was performed to determine the Minimum inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC) for palmarosa EO and geraniol against American Type Culture Collection (ATCC) strains of Cutibacterium acnes 11827, 11828 and 6919. The target of Time Kill Curve (TKC) test was determinate the synergism between compounds and clindamycin to C. acnes strain 6919. The formulations were stable to pH, electrical conductivity, density, centrifugation and thermal stress analysis. Analysis of size, zeta potential (ZP) and polydispersity index (PDI) were between 60 and 165 d.nm; -16.6 and -34.8 mv... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Maria Beatriz Vieira (mbeatriz.vieira@gmail.com) on 2017-04-26T13:48:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_cassyo_de_araujo_rufino.pdf: 1782663 bytes, checksum: 48211778344c5f757ff01c4c9282d9b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-05-02T18:29:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 tese_cassyo_de_araujo_rufino.pdf: 1782663 bytes, checksum: 48211778344c5f757ff01c4c9282d9b8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-05-02T18:31:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 tese_cassyo_de_araujo_rufino.pdf: 1782663 bytes, checksum: 48211778344c5f757ff01c4c9282d9b8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T18:31:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 tese_cassyo_de_araujo_rufino.pdf: 1782663 bytes, checksum: 48211778344c5f757ff01c4c9282d9b8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-03-05 / Sem bolsa / A utilização de produtos naturais conjuntamente com nanopartículas de prata tem atraído interesse de pesquisadores, tanto do ponto de vista tecnológico quanto cientifico devido à ação desses produtos no controle de doenças e pragas. O objetivo desse trabalho foi testar produtos naturais (associados ou não a nanoprata) com ação antimicrobiana sobre Bipolaris oryzae, in vitro, e no tratamento de sementes de arroz. Para o estudo dos compostos contendo quitina e própolis adicionadas opcionalmente nanoprata foram utilizados sementes de arroz na cultivar IRGA 424 inoculadas com um isolado de Bipolaris oryzae. Os compostos utilizados são naturais, têm propriedades antiadesivas e atividade antimicrobiana contra microrganismos, possuem propriedades biocompatíveis e não fitotóxicas aos vegetais em geral. O processo de sínteses dos compostos contendo própolis, quitina e nanoprata, foi realizado por meio da aplicação de sonicação para a dispersão e mistura entre as substâncias. Foram testados os produtos no desenvolvimento e crescimento do fungo Bipolaris oryzae em placas de petri e em sementes de arroz infectadas. Os tratamentos foram: quitina, própolis, prata, quitina+própolis, quitina+própolis+nanoprata, quitina+prata, própolis+nanoprata e testemunha (T - sementes sem tratamentos), totalizando neste estudo 10 tratamentos. Logo a eficiência dos produtos e suas soluções foram testados por meio do blotter test (teste de sanidade de sementes), porcentagem de inibição e diâmetro de crescimento do fungo, germinação e comprimento de plântulas das sementes tratadas com os produtos. Os resultados demonstram que os oligômeros de quitosana e os compósitos de quitosana com extrato de própolis e nanopartículas de prata controlam o crescimento do patógeno. A importância deste achado reside no fato de que é um passo em direção ao objetivo de diminuir o uso de fungicidas químicos. A partir de testes de germinação poderá concluir-se que os melhores resultados foi o tratamento com quitosano/prata compósito NPs, com uma taxa de germinação de 91%. Os novos materiais poliméricos são considerados como muito promissores para o controle de Bipolaris oryzae no arroz, tornando-se assim alternativas ecológicas aos fungicidas químicos. / The use of natural products in conjunction with silver nanoparticles has attracted interest of many researches, from both scientific and technological point of view due to their action for disease and pests control. The objective was to test natural products (with or without nanosilver) with antimicrobial action against Bipolaris oryzae, in vitro, and in the treatment of rice seeds. To study the compounds containing chitin and propolis optionally added nanosilver rice seeds were used in IRGA inoculated with an isolated 424 Bipolaris oryzae. The compounds used are natural, have anti-adhesive properties and antimicrobial activity against microorganisms, have biocompatible properties and not phytotoxic to plants in general. The process of synthesis of compounds containing propolis, chitin and nanosilver was performed by applying the sonication for the dispersion and mixing of the substances. Products were tested on the development and growth of Bipolaris oryzae fungus in petri dishes and infected rice seeds. The treatments were: chitin, propolis, silver, chitin + propolis, chitin + Propolis + nanosilver, chitin + silver, propolis + nanosilver and control (T - treatments seeded), totaling 10 treatments in this study. The results were conclusive in showing that chitosan oligomers and the composites of chitosan with propolis extract and silver nanoparticles led to a remarkable reduction in growth of the pathogen. The importance of this finding lies in the fact that it is a step towards the goal of decreasing the use of chemical fungicides in plant pathology. From germination tests it could be concluded that the best results was the treatment with chitosan/silver NPs composite, with a germination rate of 91%. The novel polymeric materials can thus be deemed as very promising for the control of the Bipolaris oryzae of rice and pave the way towards eco-friendly alternatives to chemical fungicides.

O presente trabalho apresenta a síntese e a caracterização de derivados de quitosana, bem como o preparo e caracterização de filmes de nanocompósitos à base de quitosana comercial (ou seus derivados), argila (MMT) e nanopartículas de prata (NPs-Ag), obtidas via Fotoquímica. Para tanto, foram preparados, a partir da quitosana comercial (QC), os derivados: quitosana desacetilada (Q30des), quitosana purificada (QP), quitosanas parcialmente despolimerizas (QD30, QD21 e QD5), quitosanas hidrofílicas (QD21-40DEAE e QD5-49DEAE) e quitosanas anfifílicas (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD e QD5-49DEAE-17DD). O grau médio de desacetilação das QC, QP e Q30des e de substituição por grupos DEAE e dodecila foram determinados por Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H). Ademais, os biopolímeros foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR-ATR), Viscosimetria, Análise Termogravimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Em seguida, foi estudada a síntese de nanopartículas de prata, sob radiação UV, em filmes de nanocompósitos de quitosana comercial ou seus derivados e argila. Em um primeiro momento, estudou-se a formação das NPs-Ag em filmes de QC com diferentes formulações e posteriormente em filmes de derivados de quitosana contendo 10% de MMT (m/m). A técnica de Difração de Raios-X (DRX) foi utilizada para a determinação do espaçamento interlamelar da argila montmorilonita pura e nos compósitos preparados. A síntese das NPs-Ag foi acompanhada por Espectrofotometria de Absorção Molecular no UV-vis, e monitorada após um ano de sua formação, sendo suas características morfológicas, bem como a dispersão da argila nos nanocompósitos examinados por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Por fim, a atividade antimicrobiana dos filmes de nanocompósitos foi avaliada pelo método de Disco de Difusão contra as bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis. / The present work presents the synthesis and characterization of chitosan derivatives, as well as the preparation and characterization of nanocomposite films based on commercial chitosan (or its derivatives), clay (MMT) and silver nanoparticles (NPs-Ag) obtained by photochemical method. Therefore, were prepared from commercial chitosan (QC): deacetylated chitosan (Q30des); purified chitosan (QP); partially depolymerized chitosans (QD30, QD21 and QD5); hydrophilic chitosans (QD21-40DEAE and QD5-QD5) and amphiphilic chitosans (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD and QD5-49DEAE-17DD). The deacetylation degrees of QC, QP and Q30des were determined by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR). This technique also used to determine the degrees of substitution by DEAE and dodecyl groups. In addition, the biopolymers were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), Viscosimetry, Thermogravimetry and Scanning Electron Microscopy. Moreover, the NPs-Ag synthesis under UV radiation was studied on nanocomposite films of commercial chitosan or its derivatives and clay. At first, the Ag-NPs formation was studied on QC films with different formulations and secondarily, on films of chitosan derivatives containing 10 wt % of MMT. The X-Ray Diffraction (XRD) was used to determine the interlamellar spacing of pure montmorillonite clay and in the nanocomposites prepared. The synthesis of the NP-Ag was accompanied by UV-vis Spectroscopy. Its morphological characteristics, as well as the clay dispersion in the nanocomposites were examined by Electron Transmission Electron Microscopy (TEM). Finally, the antimicrobial activities of materials were investigated by the disk diffusion method against the bacteria Escherichia coli e Bacillus subtilis.

The study of materials composed from the combination of chitosan and silver nanoparticles has attracted the interest of researchers from different areas due to large variety of applications of these systems, such as the development of electro-optical devices and the disease treatment like cancer. Despite the existence of several works devoted to the characterization of the biological activity of these materials, many physical properties have not been explored so far. In this work, we study thermo-optical, interfacial and morphological properties of fluids and lms based on chitosan, by considering the effects associated with the addition of silver nanoparticles. Using a large variety of experimental techniques, it is investigated how the concentration of silver nanoparticles modifies the heat diffusion, fluid adhesion and photodegradation process in chitosan samples. From the time-resolved z-scan measurements in solution of chitosan and silver nanoparticles, it is studied how the heat transport induced by the visible radiation is modifed by the insertion of the metallic nanoparticles. Our results show that thermo-optical coefficient and thermal diffusivity are sensible to the variation of colloids concentration. With respect to morphological properties of chitosan film doped with silver nanoparticles, it is observed that the introduction of guest particles tends to modify the superficial structure of the films, with the formation large clusters of nanoparticles. In relation to interfacial properties associated with wetting phenomenom, it is observed a non-monotonic behavior of the contact angle of castor oil droplets as the silver nanoparticles concentration is increased. The parameters related to wetting phenomenon are computed from the analysis of time-evolution of the droplet spreading, by using a molecular-kinetic theory. Further, the effects of silver concentration on the photodegradation of chitosan films are examined, when the films are exposed to the electromagnetic radiation in the visible and ultraviolet regions. The present results reveal that the photodegradation process of the films depends on the radiation wavelength and the used excitation regime. / O estudo de materiais formados pela associação da quitosana a nanopartículas de prata tem atraído a atenção de pesquisadores de diferentes áreas devido à grande variedade de aplicações destes sistemas, tais como a fabricação de dispositivos eletro-ópticos e o tratamento de doenças como câncer. Apesar da existência de inúmeros trabalhos voltados à caracterização da atividade biológica destes materiais, diversas propriedades físicas ainda não foram devidamente caracterizadas. Neste trabalho, estudaremos as propriedades termo-ópticas, interfaciais e morfológicas de fluidos e filmes baseados em quitosana, considerando os efeitos associados à adição de nanopartículas de prata. Usando uma grande variedade de técnicas experimentais, é investigado como a concentração de nanopartículas de prata altera os processos de difusão de calor, de adesão à fluidos e de fotodegradação nas amostras de quitosana. A partir de medidas de varredura Z resolvida no tempo em soluções de quitosana e nanopartículas de prata, é averiguado como o transporte de calor induzido pela radiação visível incidente é modificado pela inserção da nanopartículas metálicas. Nossos resultado mostram que o coeficiente termo-óptico e a difusidade térmica são sensíveis à variação da concentração de nanopartículas de prata. No que diz respeito às propriedades morfológicas de filmes de quitosana dopada com nanopartículas de prata, é observado que a introdução das partículas hóspedes tende a transformar a estrutura super cial dos lmes, com a formação de grandes aglomerados de nanopartículas. Com relação as propriedades de interfaciais associadas ao fenômeno de molhagem, é observado um comportamento não-monotônico do ângulo de contato de gotículas de óleo de mamona, à medida que a concentração de nanopartículas aumenta. Os parâmetros associados ao fenômeno de molhagem são calculados a partir da análise da evolução temporal do espalhamento das gotas, usando a teoria cinética-molecular. Além disso, os efeitos da concentração de nanopartículas sobre a fotodegradação dos filmes de quitosana dopada são verificados, quando submetidos à radiação eletromagnéticas nas regiões do visível e ultravioleta. Os presentes resultados revelam que o processo de fotodegradação dos filmes depende do comprimento de onda e do regime de excitação utilizado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6426.pdf: 2868015 bytes, checksum: e3bf13cc85e7606dc2d0f7dbb387ebaa (MD5) Previous issue date: 2014-11-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / The evaluation of new materials and biomaterials modified with silver nanoparticles is a line of research that has been gaining strength in various knowledge areas including dentistry. Even considering international scientific publications, however, there are still few studies evaluating dental restoration materials that are modified with silver nanoparticles. Proposal: this study aimed to compare a photopolymerizable composite resin modified with an antimicrobial silver nanoparticle additive (an experimental resin), with the photopolymerizable composite resin in its unmodified form (a commercially available dental restoration material), by evaluating the in vitro antibacterial properties and also some of the primary physical properties of the resin. Methodology: composite resin disks were made for three experimental groups: unmodified resin (control group) and modified resin with different silver nanoparticle concentrations: 0.3% and 0.6% wt (groups 1 and 2). The antibacterial activity on the surface of the samples was evaluated by in vitro growth of of Streptococcus mutans and Lactobacillus acidophilus biofilms in a 20% sucrose medium, which is followed by counting the viable cells from the biofilms through serial dilutions after three incubation periods - 1, 4 and 7 days (n = 9). Optical transmittance was tested to measure the percentage of transmittance in the samples (n = 9). The surface roughness was evaluated using Atomic Force Microscopy (n = 9). The colour of the samples and the colour difference between the groups was measured in a colorimetry test according to the CIELab system. The presence of silver in the nanoparticle additive was analysed using X-Ray Fluorescence Spectroscopy. The quality of the dispersion and distribution of silver on the samples was analysed using Transmission Microscopy. The liberation of silver in artificial saliva was also evaluated in vitro after three incubation periods (60, 120 and 210 days) with agitation of the samples, using the Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy technique. Results: for the three incubation times, the number of viable cells was statistically lower in groups 1 and 2 than in the control group (p < 0.05), and groups 1 and 2 were not statistically different (p > 0.05) for the two bacterial species (ANOVA Two way/Tukey). There was no significant difference in optical transmittance between group 1 and the control (p > 0.05), and group 2 had a lower transmittance value than the other groups (p < 0.05) (ANOVA/Tukey). The analysis of the values of the arithmetic roughness, which was obtained using the NanoScope software, showed that there was no significant difference in surface roughness between the three groups (p > 0.05) (ANOVA/Tukey). From the measurements of the colours, the total colour difference (&#916;E) between all of the groups was higher than 1 (the minimum value that represents a colour alteration perceptible to human vision) and lower than 3,3 (critical &#916;E). The presence of silver in the nanoparticle additive was confirmed in the X-Ray Fluorescence test. Microscopic analysis showed good distribution of silver for groups 1 and 2 (with silver in the four quadrants of the regions analysed). The dispersion was better for group 1 than for group 2 (which showed a higher number of particle clusters). After the three incubation times, silver was not detected in the artificial saliva for the three groups or; if it was present, the concentration was below the limit of detection for this technique (< 0.02 mg/L). Conclusions: the antibacterial property on the surfaces of the experimental resins was verified for the two cariogenic bacteria considered. Furthermore, the addition of silver did not cause negative alterations to the resin modified with the lower concentration of nanoparticles, which makes the continuation of this study possible and valuable. / A avaliação de novos materiais e biomateriais modificados com nanopartículas de prata é uma linha de pesquisa que vem ganhando força em várias áreas do conhecimento, inclusive na área odontológica. Porém, mesmo considerando a publicação científica internacional, ainda há poucas pesquisas que avaliam materiais restauradores dentários modificados desta forma. Proposição: o propósito deste estudo foi comparar a resina composta fotopolimerizável modificada com um aditivo antimicrobiano nanoparticulado de prata (uma resina experimental), com a resina composta fotopolimerizável em sua forma não modificada, um material restaurador dentário disponível comercialmente, avaliando a propriedade antibacteriana, in vitro, e também algumas de suas principais propriedades físicas. Metodologia: foram confeccionados discos de resina composta para 3 grupos experimentais: resina não modificada (grupo controle), e resina modificada com diferentes concentrações de nanopartículas de prata, 0,3 e 0,6% (grupos 1 e 2). A atividade antibacteriana na superfície das amostras foi avaliada pelo crescimento in vitro de biofilme de Streptococcus mutans e Lactobacillus acidophilus em meio de cultura contendo 20% de sacarose, seguido de contagem de células viáveis provenientes dos biofilmes após 3 períodos de incubação, 1, 4 e 7 dias, através de diluições seriadas (n=9). Um ensaio de transmitância óptica foi realizado para medir a porcentagem de transmitância das amostras (n=9). A rugosidade superficial foi avaliada por Microscopia de Força Atômica (n=9). A cor das amostras e a diferença de cor entre os grupos foi medida em um ensaio de colorimetria considerando o sistema CIELab. A presença de prata no aditivo nanoparticulado foi analisada por meio da Espectrometria de Fluorescência de Raios X. A qualidade da dispersão e distribuição da prata nas amostras foi analisada através da Microscopia de Transmissão. Foi também avaliada a liberação de prata em saliva artificial, in vitro, após 3 períodos de incubação das amostras, sob agitação, 60, 120 e 210 dias, através da técnica de Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente. Resultados: para os 3 tempos de incubação, o número de células viáveis foi estatisticamente mais baixo nos grupos 1 e 2 do que no grupo controle (p < 0,05), e os grupos 1 e 2 não mostraram entre si diferença estatisticamente significante (p > 0,05), para as 2 espécies bacterianas (ANOVA Two way/Tukey). Não houve diferença significante na transmitância óptica entre o grupo 1 e o controle (p > 0,05), já o grupo 2 apresentou um valor de transmitância menor que os demais grupos (p < 0,05) (ANOVA/Tukey). A análise dos valores de rugosidade aritmética, obtidos através do software NanoScope, mostrou que não houve diferença significante na rugosidade superficial entre os 3 grupos (p > 0,05) (ANOVA/Tukey). A partir das medições de cores, a diferença total de cor (&#916;E) entre todos os grupos foi superior a 1 (valor mínimo que representa uma alteração de cor perceptível à visão humana) e inferior a 3,3 (&#916;E crítico). A presença de prata no aditivo nanoparticulado foi confirmada no ensaio de Fluorescência de Raios X. A análise microscópica demonstrou boa distribuição de prata para o grupo 1 e 2 (com prata nos 4 quadrantes das regiões analisadas), e a dispersão foi melhor para o grupo 1 do que para o grupo 2 (que apresentou maior número de aglomerados de partículas). Após os 3 tempos de incubação, não foi detectada a presença de prata na saliva artificial, para os 3 grupos, sendo que, se presente, ela encontrava-se em uma concentração abaixo do limite de detecção da técnica (< 0,02 mg/L). Conclusões: a propriedade antibacteriana foi verificada nas superfícies das resinas experimentais para as duas espécies bacterianas cariogênicas consideradas, e a adição de prata não provocou alterações negativas na resina modificada com a menor concentração de nanopartículas, o que viabiliza a continuidade do estudo.

This work describes the production and characterization of colloidal solution of silver nanoparticles (AgNPs) and insertion of this colloidal solution in a polymeric ma-trix of epoxy resin. The first stage of this work was the preparation of AgNPs in colloi-dal solution, using AgNO3 as the precursor, ethylene glycol as a medium and dispersant sodium citrate as reducing agent and stabilizer. Were also measured the temporal sta-bility of the solution of AgNPs for possible use over time. The colloidal solution of Ag-NPs was characterized by UV-Vis, DLS (dynamic light scattering) and Zeta potential and through its measures. We found that the colloidal solution of AgNPs is composed of stable nanoparticles, and spherical with average diameter around 10 to 12 nm. In the second stage the preparation and characterization of polymeric matrix of epoxy resin with different solution concentrations (2 ml, 5 ml, 8 ml and 10 ml) of AgNPs inseted manually into the matrix. Structural characterization of components of the polymeric matrix was performed using the techniques of FTIR spectroscopy (Fouri-er transform infrared) and Raman. The indication of the presence of AgNPs and their state of dispersion in the epoxy matrix was studied by UV-Vis spectroscopy and TEM (transmission electron microscopy), and through the results showed the presence of nanoparticles in a dispersed and an average size around 50 nm. Thermogravimetric analysis (TGA) to check the maximum thermal stability of nanocomposite were per-formed. The TGA results indicated that the degradation temperature of the polymer underwent a slight decrease with increasing the volume of solution to resin AgNPs in-serted. In addition, analysis was performed microhardness of the epoxy resin produced with different concentrations of AgNPs solution and subjected to heat treatment. Ac-cording to the microhardness tests, the presence of ethylene glycol in the epoxy matrix significantly altered their microhardness values, acting as a plasticizer. / Neste trabalho descreve-se a produção e caracterização de solução coloidal de nanopartículas de prata (AgNPs) e a inserção dessa solução coloidal em uma matriz polimérica de resina epóxi. A primeira etapa desse trabalho consistiu na síntese de AgNPs em solução coloidal, utilizando AgNO3 como o precursor, o etilenoglicol como meio dispersante e o citrato de sódio como agente redutor e estabilizante. Também foram realizadas medidas de estabilidade temporal da solução de AgNPs, para possí-veis usos ao longo do tempo. A solução coloidal de AgNPs foi caracterizada pela espec-troscopia UV-Vis, DLS (espalhamento dinâmico da luz) e potencial Zeta, e através de suas medidas, constatou que a solução coloidal de AgNPs foi composta de nanopartí-culas estáveis, esféricas e com diâmetro médio em torno de 10 12 nm.Na segunda etapa foi realizada a preparação e caracterização de matriz polimé-rica de resina epóxi com diferentes concentrações (2 ml, 5 ml, 8 ml e 10 ml) de solução de AgNPs inseridas manualmente à matriz. A caracterização estrutural dos componen-tes da matriz polimérica foi realizada utilizando-se as técnicas de espectroscopia por FTIR (infravermelho por transformada de Fourier) e Raman. A indicação da presença das AgNPs e do seu estado de dispersão na matriz epóxi foi estudado empregado a espectroscopia UV-Vis e MET (microscopia eletrônica de transmissão), e por meio dos resultados, constatou-se a presença das nanopartículas de forma dispersa e com um tamanho médio em torno de 50 nm. Foram realizadas análises termogravimétricas (TGA) para verificar a estabilidade térmica da resina epóxi. Os resultados de TGA indi-caram que a máxima temperatura de degradação do polímero sofreu uma leve redu-ção com o aumento do volume de solução de AgNPs inserida à resina. Além disso, também foram realizadas análises de microdureza Vickers da resina epóxi produzida com diferentes concentrações de solução de AgNPs e submetidas a tratamento térmi-co. De acordo com os ensaios de microdureza, a presença do etilenoglicol na matriz epóxi alterou significativamente seus valores de microdureza, atuando como plastifi-cante.