Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000383160-Texto+Completo-0.pdf: 3194550 bytes, checksum: cc6dcfdfc93d7782e5f949d40152d488 (MD5) Previous issue date: 2006 / The use of multi-component hip implants to replace the femur head is widespread since the 70’s. These implants consist basically of a spherical metallic head and a stem, which are generally made of the same material, mostly 316-L stainless steel or Cr-Co alloys. This system is fitted into a polymeric component (UHMWPE) and implanted, which reestablishes the bone motion. One of the major causes of implant rejection is the generation of UHMWPE debris on the surface between the implant head and the polymeric component. The use of gamma rays sterilization of the implants and the periodical x-ray medical control could contribute to the premature degradation of the polymeric surface, resulting in quick wear and short lifetime of the implant. The main goal of this work is to study the protection grade of titanium thin films deposited on UHMWPE samples as a function of diagnosis x-ray exposition, comparing it with non-coated polymers, which were exposed to the same radiation. A group of samples were bathed on Hanks Balanced Salt Solution (HBSS), which is frequently used on cell cultures, since it simulates the physiological environment of human organism. The samples were analyzed by diverse characterization techniques as nanohardness, permitting to assess the surface mechanical properties of the polymer samples; scanning electron microscopy (SEM), to observe to superficial quality of the UHMWPE samples and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to evaluate chemical composition alterations of the polymer samples. After the samples being irradiated, they were used on the first part of this work were nanohardness tests were conducted resulting on diverse mechanical properties of the UHMWPE samples, varying from batch to batch. SEM analysis indicated two clear facts: firstly, Ti coated UHMWPE samples presented a superficial quality with less damage due to de x-ray exposition. Considering the obtained results it can be concluded that a thin titanium layer could decrease the UHMWPE superficial oxidation, confirming the initial hypothesis. / Os implantes de quadril são constituídos de uma cabeça esférica metálica que e. g., é de aço inoxidável 316-L ou ligas de Cr-Co, além de um componente polimérico (UHMWPE). A aplicação da radiação gama usada no processo de esterilização e dos raios X de diagnóstico utilizados no controle clínico da prótese podem contribuir na degradação prematura da superfície do UHMWPE resultando numa diminuição do seu tempo de vida útil. Neste trabalho, foi estudado o grau de proteção de revestimentos tipo filme fino de titânio sobre o componente polimérico (UHMWPE) em função da exposição aos raios X de diagnóstico, comparando-os com os polímeros não revestidos que também foram expostos ao mesmo tipo de radiação. Parte destas amostras foram submersas em uma solução de HBSS (Hank’s Balanced Salt Solution), a qual é freqüentemente utilizada em culturas de células, pois simula o meio fisiológico do organismo humano. As amostras foram analisadas por diversas técnicas de caracterização, dentre elas, a técnica de nanodureza para uma análise das propriedades mecânicas do polímero, microscopia eletrônica de varredura (MEV) para observação da qualidade superficial do UHMWPE e infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) para avaliação das modificações na composição química do polímero. Após serem irradiadas, as amostras utilizadas na primeira parte do trabalho, os resultados dos testes de nanodureza levaram a concluir que as propriedades mecânicas do UHMWPE variam de lote para lote. As análises de MEV indicaram dois fatos claros: primeiramente que as amostras revestidas apresentavam uma qualidade superficial com menos danos que as amostras revestidas em concordância com as análises de nanodureza e FTIR. Desta forma, com base nos resultados obtidos, podemos concluir que nossa hipótese inicial, de que uma fina camada de titânio pode diminuir a oxidação superficial do UHMWPE, é verdadeira.

A expressão da HSP70 intracelular está associada a efeitos citoprotetores contra uma variada gama de estímulos estressores, tais como processos inflamatórios, estresse oxidativo, endotoxinas bacterianas, infecções e febre. Este efeito citoprotetor é principalmente atribuído à habilidade de as proteínas de choque térmico estabilizarem estruturas protéicas através de interações reversíveis. A HSP70 foi recentemente detectada no meio extracelular, e sua presença tem sido associada a situações patológicas, nas quais ela exerce efeitos modulatórios sobre células do sistema imunológico. Previamente, nós descrevemos a relação entre os níveis de HSP70 sérica, o estatus oxidante e o desfecho clínico de pacientes sépticos; o grupo de pacientes com maiores níveis pró-oxidantes e maiores níveis de HSP70 sérica também foi aquele que houve maior mortalidade. Afim de investigar a possível associação entre HSP70 oxidada e efeitos citoprotetores ou morte celular, macrófagos da linhagem RAW 264.7 foram incubados com HSP70 e HSP70 oxidada, e a produção de nitrito, proliferação celular, viabilidade celular, produção de espécies reativas de oxigênio, liberação de TNF-α e atividade fagocítica foram avaliadas. Também foram avaliadas as modificações estruturais causadas pela oxidação na HSP70 purificada. Observamos que a oxidação da HSP70 alterou a estrutura da proteína; e que os efeitos modulatórios da HSP70 oxidada sobre a linhagem de macrófagos RAW 264.7 foram diferentes dos efeitos modulatórios da HSP70 nativa. Os macrófagos tratados com HSP70 oxidada apresentaram menor proliferação, maior produção de espécies reativas de oxigênio, menor atividade fagocítica e menor liberação de TNF-α. Estes resultados indicam que a oxidação da HSP70 extracelular modifica suas propriedades sinalizadoras, causando alterações na modulação das funções e da viabilidade dos macrófagos. / Expression of intracellular HSP70 is associated to cytoprotective effects against a wide range extent of stressful stimuli, such as inflammation, oxidative stress, hypoxia, endotoxins, infections and fever. This cytoprotective effect is mainly attributed to their ability to stabilize protein structures through chaperon-like reversible interactions. HSP70 was recently detected in the extracellular medium and its presence in serum is commonly associated with pathological situations, where it exerts modulatory effects on cells of the immune system. Previously, we have described the relationship between serum HSP70 levels, oxidant status and clinical outcome of septic patients; the group of patients with higher pro-oxidant status and higher serum HSP70 had also higher mortality. To investigate the possible association between oxidized HSP70 and cytoprotection or cell death, we incubated RAW 264.7 macrophages with oxidized HSP70 and evaluated nitrite production, cell proliferation, cell viability, reactive oxygen species production, TNF-α release and phagocytic activity. We also evaluated structural modifications caused by oxidation in purified HSP70. Oxidation of HSP70 altered its protein structure; besides, the modulatory effect of oxidized HSP70 on RAW265.7 cells was different from native HSP70. Macrophages treated with oxidized HSP70 presented lower proliferation, higher reactive oxygen species production, lower phagocytic activity and TNF-α release. These results indicate that oxidation of extracellular HSP70 modify its signaling properties, causing alterations on its modulatory effects on macrophage function and viability.

Orientador: Elisa Helena Giglio Ponsano / Banca: Marcia Marinho / Banca: Aparecida de Fátima Michelin / Resumo: O interesse da população pelo consumo de alimentos saudáveis, práticos e com maior durabilidade é cada vez mais frequente. Para atender a essa demanda, as indústrias de alimentos têm buscado trabalhar com ingredientes naturais, visando minimizar o uso de aditivos sintéticos. O estudo objetivou investigar se a inclusão de diferentes especiarias em hambúrguer bovino afeta o crescimento bacteriano, a oxidação lipídica e as características sensoriais dos produtos. Foram elaboradas 4 formulações de hambúrguer: controle (sem aditivos), açafrão (1%), gengibre (1%) e urucum (1%). Os produtos foram analisados quanto à contagem bacteriana total (CBT) nos dias 0, 7 e 15 (armazenamento a 4 °C) e 0, 15 e 60 (armazenamento a -30 °C) e quanto à rancidez, nos dias 0, 30 e 60 (armazenamento a -30 °C). A aceitação dos atributos sensoriais e a intenção de compra foram avaliadas com o uso de escalas hedônicas. Todos os hambúrgueres formulados com especiarias e mantidos a 4 °C apresentaram menor CBT que a formulação controle, enquanto que, para os armazenados a -30 °C, o mesmo ocorreu apenas com os que continham gengibre. Menores valores de oxidação lipídica foram encontrados nas formulações contendo as especiarias, com 0, 30 e 60 dias de armazenamento a -30 °C. As formulações controle e gengibre lideraram a aceitação dos provadores nos atributos aparência e cor, enquanto que, para os demais atributos, não houve diferença entre as formulações com especiarias. Na intenção de compra, tanto os hambú... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The population's interest in consuming healthier, more practical and durable foods is increasingly frequent. In order to meet this demand, the food industry has sought to work with natural ingredients in order to minimize the use of synthetic additives. The study aimed to investigate if the inclusion of different spices in bovine burger affects bacterial growth, lipid oxidation and sensorial characteristics of the products. Four hamburger formulations were prepared: control (without additives), saffron (1%), ginger (1%) and annatto (1%). The products were analyzed for total bacterial count (TBC) on days 0, 7 and 15 (storage at 4 °C) and 0, 15 and 60 (storage at -30 °C) and, for rancidity, on days 0, 30 and 60 (storage at -30 °C). The acceptance of the sensory attributes and the purchase intent were evaluated using hedonic scales. All burgers formulated with spices and kept at 4 °C had lower TBC than the control formulation, whereas for those stored at -30 °C, the same occurred only with the ginger-made ones. Lower lipid oxidation was found for the formulations containing the spices, with 0, 30 and 60 days of storage at -30 °C. Control and ginger formulations led the acceptance of the tasters for the attributes appearance and color, while for the other attributes no differences among the formulations with spices were detected. In the purchase intention trial, both the ginger-made and the control group burgers aroused greater interest from the tasters. It was concluded that the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A deficiência da desidrogenase de acilas-CoA de cadeia média (MCAD) é um defeito da oxidação de ácidos graxos (DOAG) bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo de acilcarnitinas de cadeia média (MCAC) em tecidos e líquidos biológicos de indivíduos afetados. Clinicamente os pacientes apresentam sintomas neurológicos como letargia e coma, geralmente desencadeados por episódios de descompensação metabólica. Outros distúrbios importantes entre os DOAG são as deficiências da proteína trifuncional mitocondrial (MTPD) e da desidrogenase de 3-hidroxiacilas-CoA de cadeia longa (LCHADD) que são caracterizadas pelo acúmulo de ácidos graxos de cadeia longa e seus derivados 3- hidroxilados (LCHFA). Geralmente, os pacientes afetados apresentam disfunção cardíaca e hepática podendo também apresentar sinais de comprometimento neurológico. Até o momento, a hipoglicemia e a toxicidade dos ácidos graxos acumulados têm sido relacionados com a fisiopatologia dessas doenças, embora os mecanismos responsáveis pelo dano tecidual não são bem conhecidos. Assim, foram investigados os efeitos dos MCAC e LCHFA sobre importantes parâmetros da função redox e homeostase energética mitocondrial em cérebro e coração de ratos, bem como a produção de superóxido e morte celular em culturas de fibroblastos da pele de pacientes afetados por essas doenças. Primeiramente, observamos que as MCAC induzem dano oxidativo lipídico e proteico, além de reduzir as defesas antioxidantes não enzimáticas em cérebro de ratos, provavelmente através da indução de radicais hidroxil e peroxil. Além disso, evidenciamos aumento dos níveis de superóxido e de morte celular em fibroblastos de pacientes afetados pela MTPD em condições padrão de cultivo indicando uma exposição crônica a níveis mais elevados de superóxido e uma vulnerabilidade à morte celular. Fibroblastos de pacientes afetados pelas MTPD e MCADD também apresentaram aumento dos níveis de superóxido quando cultivadas em condições de estresse metabólico, contudo não houve aumento de morte celular. Finalmente, a morte celular foi mais pronunciada em fibroblastos afetados pela MTPD em comparação com pacientes afetados pela MCADD, além de apresentar uma forte correlação com a produção de superóxido, sugerindo que esses eventos são provavelmente associados. Por outro lado, observamos que LCHFA prejudicam a homeostase energética em mitocôndrias de coração devido a um efeito desacoplador da fosforilação oxidativa evidenciado pelo aumento do estado 4 da respiração e diminuição da razão de controle respiratório, pela redução do potencial de membrana, do conteúdo de NAD(P)H e da produção de H2O2. O ácido 3- hidroxitetradecanóico (3 HTA) também induziu inchaço mitocondrial provavelmente como consequência da abertura do poro de transição de permeabilidade mitocondrial (mPTP) uma vez que a ciclosporina A (CsA), um inibidor clássico da abertura do poro, impediu esse efeito em mitocôndrias cardíacas carregadas com Ca2+. LCHFA também dissipadaram o potencial de membrana, diminuíram o coneúdo de NAD(P)H e de ATP na presença ou ausência de Ca2+ em mitocondriais de córtex cerebral. Além disso, na presença de Ca2+, 3 HTA induziu inchamento mitocondrial e liberação de citocromo c, que ativa rotas apoptóticas. 3 HTA também afetou a homeostase de Ca2+ evidenciado por uma reduzida capacidade de retenção de Ca2+ pela mitocôndria e induziu a produção de H2O2 na presença de Ca2+. Essas alterações foram prevenidas pelo vermelho de rutênio (RR), um bloqueador da captação mitocondrial de Ca2+, e por CsA mais ADP, inibidores da abertura do mPTP, o que implica o seu envolvimento nesses efeitos. Em contraste, LCHFA não causaram dano oxidativo nem alteraram as defesas antioxidantes em coração de ratos jovens. Em conjunto, nós demonstramos que MCAC e LCHFA que se acumulam em pacientes afetados pelas deficiências da MCAD e MTP/LCHAD, respectivamente, são potencialmente tóxicos para as funções mitocondriais essenciais em cérebro e coração de ratos. Além disso, demonstramos que fibroblastos de pacientes com MTPD cultivados em condições padrão estão sob estresse oxidativo, que é acentuado quando os fibroblastos são submetidos a condições de estresse metabólico. Presume-se que esses mecanismos fisiopatológicos podem ser responsáveis, pelo menos em parte, pelo dano tecidual característico desses pacientes. / The medium chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) deficiency is a fatty acid oxidation disorder (FAOD) biochemically characterized by accumulation of medium-chain acylcarnitines (MCAC) in tissues and biological fluids of affected individuals. The clinical presentation includes neurological symptoms as lethargy and coma, generally followed by episodes of metabolic decompensation. Other important FAOD are the mitochondrial trifunctional protein (MTPD) and the long-chain 3- hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (LCHADD) deficiencies that are characterized by accumulation of long-chain fatty acids and their 3-hydroxylated (LCHFA) derivatives. Usually, affected patients present cardiac and hepatic dysfunction and may present signs of neurological impairment. So far, hypoglycemia and the toxicity of accumulating fatty acids have been related with the pathophysiology in these disorders, although the mechanisms responsible for tissue damage are poorly known. Thus, we investigated the effects of MCAC and LCHFA on important parameters of mitochondrial redox and energetic homeostasis in brain and heart of rats, as well as superoxide production and cell death in skin fibroblasts from patients affected by these diseases. First, we observed that MCAC induced lipid and protein oxidative damage, and reduced the antioxidant non-enzymatic defenses in rat brain, probably through induction of hydroxyl and peroxyl radicals. Furthermore, we evidenced increased superoxide levels and cell death in skin fibroblasts from MTP deficient patients under standard growing conditions indicating a chronic exposure to higher superoxide levels and a vulnerability to cell death. In addition, cells from MCADD and MTPD patients cultured under metabolic stress conditions presented increased levels of superoxide, although cell death was not increased. Finally, cell death was more pronounced in fibroblasts from MTP compared to MCAD deficient patients, and presented a strong correlation with superoxide production, suggesting that these events are probably associated. On the other hand, we observed that LCHFA provoked an impairment of heart mitochondrial energetic homeostasis, by behaving as uncouplers of oxidative phosphorylation, evidenced by increase of state 4 respiration and decrease of the respiratory control ratio, by reducing the membrane potential, the NAD(P)H content and H2O2 production. 3-Hydroxytetradecanoic acid (3 HTA) also induced mitochondrial swelling probably as a consequence of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP) opening once cyclosporin A (CsA), a classical inhibitor, prevented this effect in heart mitochondria loaded with Ca2+. LCHFA also dissipated membrane potential, diminished NAD(P)H content and decreased ATP content in the presence or absence of Ca2+ in cerebral cortex mitochondrial preparations. Moreover, 3 HTA induced mitochondrial swelling and cytochrome c release in the presence of Ca2+, which activates apoptotic cascades. 3 HTA also affected Ca2+ homeostasis evidenced by a diminished mitochondrial Ca2+ retention capacity and induced hydrogen peroxide production in the presence of Ca2+. These alterations where prevented by ruthenium red (RR), a blocker of mitochondrial Ca2+ uptake, and by CsA plus ADP, inhibitors of the mPTP, implying its involvement in these effects. In contrast, LCHFA did not cause oxidative damage nor altered the antioxidant defenses in heart of young rats. Taken together, we demonstrated that MCAC and LCHFA found accumulated in patients affected by MCAD and MTP/LCHAD deficiencies, respectively, are potentially toxic to essential mitochondrial functions in rat brain and heart. We also found that fibroblasts from MTP deficient patients cultured under basal growing conditions are under oxidative stress that is accentuated when cultured metabolic stress conditions are used. It is presumed that these pathomechanisms may be responsible, at least in part, for the tissue damage characteristic of these patients.

A deficiência da desidrogenase de hidroxiacil-coa de cadeia longa (LCHAD) é um erro inato do metabolismo de ácidos graxos. Pacientes acometidos apresentam acúmulo de ácidos graxos hidroxilados de cadeia longano sangue e tecidos. A sintomatologia é bastante variada, sendo que os pacientes apresentam hepatopatia e cardiomiopatia severa, assim como retinopatia, hipotonia, neuropatia periférica, atraso no desenvolvimento e na fala, letargia e convulsões. Considerando que a patofisiologia do dano hepático encontrado nos pacientes com deficiência da LCHAD não está esclarecida, o presente trabalho teve como objetivo investigar in vitro os efeitos dos ácidos 3-hidroxitetradecanoico (3HTA) e 3-hidroxipalmítico(3HPA) sobre importantes parâmetros da bioenergética mitocondrial, tais como os parâmentros respiratórios estado 3, estado 4, razão de controle respiratório (RCR) e estado desacoplado (U), bem como o potencial de membrana (ΔΨm), inchamento, capacidade de retenção de Ca2+ mitocondrial e estado redox do NAD(P) em mitocôndrias isoladas de fígado de ratos jovens. Os ácidos monocarboxílicos encontrados em maiores concentrações nos pacientes, 3HTAe 3HPA inibiram a respiração estimulada por ADP (estado 3), a desacoplada, o RCR, diminuíram o ΔΨm e o conteúdo de NAD(P)H e, em contraste, aumentaram a respiração lenta (estado 4) em mitocôndrias utilizando glutamato/malato ou sucinato como substratos. Além disso, o inibidor competitivo do translocador de nucleotídeo adenina (ANT) atractilosídeo atenuou o aumento no estado 4 provocado pelo 3HTA. Esses dados indicam que o 3HTA e o 3HPA atuam como inibidores metabólicos e desacopladores da fosforilação no fígado. Também verificamos que baixas concentrações desses ácidos graxos hidroxilados causam uma diminuição significante no ΔΨm e no conteúdo de NAD(P)H na presença de Ca2+. 3HTA e 3HPA também diminuíram a capacidade de retenção de Ca2+ e induziram inchamento em mitocôndrias. Os efeitos induzidos por 3HTA foram totalmente prevenidos pelos inibidores clássicos do poro de transição de permeabilidade (PTP) ciclosporina A e ADP, assim como pelo rutênio vermelho, um inibidor da captação de Ca2+, indicando abertura do PTP. Ademais, ditiotreitol e N-etilmaleimida não foram capazes de prevenir estes efeitos, descartando a oxidação dos grupamentos tióis do PTP como mecanismo de sua abertura. Finalmente, verificamos que o ácido dicarboxílico 3- hidroxitetradecanodioico (3HTDA), que também se acumula na deficiência da LCHAD e que é um análogo do 3HTA, não alterou os parâmetros de bioenergética mitocondrial. Em conjunto, nossos dados demonstram que os principais ácidos graxos monocarboxílicos hidroxilados de cadeia longa acumulados na deficiência da LCHAD prejudicam a homeostase energética mitocondrial em fígado. Presumimos que esse mecanismo possa explicar, pelo menos em parte, a disfunção hepática caracerística dos pacientes acometidos por essa doença. / Long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (LCHAD) deficiencie is an inborn error of metabolism of fatty acid oxidation. Affected patients present blood and tissue accumulation of the 3-hydroxy fatty acids.Clinical presentation is characterized by a wide variety of symptoms, including severe hepatopathy and cardiomyopathy, as well as retinopathy, hypotonia, peripheral neuropathy, speech and developmental delay, lethargy and seizures.Considering that the pathophisiology of the hepatic damage found in LCHAD-deficient patients is not yet clear, the aim of the present work was to investigate the in vitro effects of 3-hydroxytetradecanoic (3HTA) and 3- hydroxypalmitic (3HPA)on inportant parameters of mitochondrial bioenergetics, namely the respiratory parameters state 3, state 4, respiratory control ratio (RCR) and state uncoupled (U), as well as mitochondrial membrane potential (ΔΨm), swelling, Ca2+ retention capacity and NAD(P) redox state in isolated liver mitochondria from young rats. The monocarboxylic acids found at higher concentrations in LCHADdeficient patients, 3HTA and 3HPA, inhibited the ADP-stimulated (state 3) and uncoupled respiration, decreased ΔΨm and NAD(P)H content and, in contrast, increased resting (state 4) respiration in mitochondrial preparations supported by glutamate plus malate or succinate.Furthermore, the competitive inhibitor of adenine nucleotide translocase (ANT) atractyloside, attenuated the 3HTA-induced increase of state 4 respiration. These data indicate that 3HTA and 3HPA act as metabolic inhibitors and uncouplers of oxidative phosphorylation in the liver.We also verified that low concentrations of these hydroxyl fatty acids caused a strong decrease of ΔΨm and NAD(P)H content in the presence of Ca2+. 3HTA and 3HPA also reduced Ca2+ retention capacity and induced swelling in mitochondria. The effects induced by 3HTA were totally prevented by the classical mitochondrial permeability transition (MPT) inhibitors cyclosporin A and ADP, as well as by ruthenium red, a Ca2+ uptake blocker, indicating MPT pore opening. Furthermore, dithiothreitol and N-ethylmaleimide were not able to prevent these effects, making unlikely an oxidation of thiol groups of the MPT pore as a mechanism of its opening. Finally, the dicarboxylic 3-hydroxytetradecanodioic acid (3HTDA), which also accumulates in LCHAD deficiency and is an analogue of 3HTA, did not alter mitochondrial bioenergetics parameters. Taken together, our data demonstrate that the major monocarboxylic long chain fatty acids accumulating in LCHAD deficiency disrupt energy mitochondrial homeostasis in the liver. It is proposed that this pathomechanism may explain at least in part the hepatic alterations characteristic of the affected patients.

A ação de compostos sulfúricos presentes no óleo isolante de transformadores e reatores de potência ajuda na sua estabilidade à oxidação, porém, com o passar do tempo, provoca a corrosão do cobre, o que leva o equipamento à falha. O teor de enxofre, presente no óleo bruto, foi então reduzido, porém aditivos colocados no óleo isolante para combater a oxidação, particularmente o dibenzil dissulfeto (DBDS), ocasionou falhas prematuras em vários transformadores e reatores no mundo todo. A reação do DBDS com o cobre do condutor forma o composto sulfeto de cobre I (Cu2S), o que ocasiona a redução da rigidez dielétrica da isolação sólida, composta basicamente por papel Kraft. Nesse sentido, este trabalho visa avaliar a degradação prematura da isolação papel-óleo em transformadores e reatores de potência devido a ação de enxofre corrosivo gerado pelo DBDS (dibenzil dissulfeto). Amostras de papel, óleo e cobre antes e após envelhecimento foram caracterizadas por ensaios físicos, químicos e térmicos. A cromatografia gasosa do óleo após teste de aumento de temperatura mostrou evolução de CO, CO2, CH4, C2H4 e C2H6 na amostra com DBDS, ao passo que na amostra do óleo normal não houve geração de gases, e na amostra passivada, retornou a valores ainda inferiores àqueles obtidos para o óleo normal. O papel Kraft envelhecido apresentou um decréscimo na sua estabilidade térmica (80ºC) quando comparado com o papel novo, indicando início da degradação deste material em temperatura inferior ao papel novo, sendo que no FTIR uma banda de grupos funcionais aminas e amidas e as bandas dos grupos nitrila, que aparecem no papel novo, não se verificaram na amostra envelhecida. O cobre nu, imerso no óleo mineral isolante (OMI) com DBDS, apresentou contaminação por Cu2S, o que mostrou ser o OMI corrosivo, e a amostra de cobre imersa em OMI com DBDS e passivado, resultou não corrosivo, o que mostra o efeito protetor do passivador. / Power transformers and reactors are equipments of vital importance for any electrical power grid, which intends to provide electrical energy efficiently and reliably in order to face the needful demands for economic development and life quality improvement. Sulfur compounds present in the oils, improves its oxidation stability, however, its reaction with copper, over the time, provoking corrosion, has proved to be harmful to the equipments. A few years ago, sudden failures, especially involving step up transformers and reactors, have been concerning people responsible for the electrical power grids worldwide. Researches pointed out to the inhibitor of oxidation dibenzyldisulfide (DBDS) as the root of the problem. The DBDS reacts with the copper forming copper sulfide, Cu2S, reducing considerably the dielectric strength of the Kraft paper, leading the insulation to fail prematurely. As a result, there are high economic losses and equipments unavailability as well. Regarding the scenario presented, this work intends to assess the power transformers and reactors paper-oil insulation premature degradation due to copper sulfide jeopardy, arose by DBDS. Kraft paper, oil and copper new samples and after being aged, were characterized by physical - humidity, grammage and density (paper and oil), MEV (paper and copper) - chemical – corrosivity and DGA (oil), FTIR (paper) – and thermal tests – TGA (paper). The test of oil corrosivity showed to be neutral for the normal oil sample, and harmful to copper for the oil sample inhibited with DBDS, as well as the protection exerted by the passivated oil sample. The results of DGA after the test with high temperature, showed an evolution of CO, CO2, CH4, C2H4 and C2H6 in the sample inhibited with DBDS, whilst in the normal oil sample there was no gas generation, and in the oil sample passivated the gas concentrations resulted even lower than in the normal oil sample. The aged Kraft paper presented a decrease in its termic stability (80ºC) in comparison with the new Kraft paper, what indicates the degradation beginning of this material occurs at a lower temperature in relation of the new paper. Regarding the Fourier Infrared test (FTIR), one band of amines and amides functional groups, and the nitrile groups, which were shown in the new paper sample, could not be figured out in the aged paper. The copper immersed in oil with DBDS, showed Cu2S contamination, what asserts the oil as corrosive, on the other hand, the copper sample immersed in passivated oil was clean, what has proved the passivator protection.

Esta dissertação, investiga o comportamento em fadiga da liga Ti-6Al-4V após o tratamento superficial denominado oxidação térmica, para aplicação em pinos fusíveis mecânicos. A oxidação térmica controlada do titânio e suas ligas apresenta propriedades interessantes na resistência à corrosão-desgaste, devido a sua alta estabilidade e dureza, contudo, há lacunas na literatura se esse benefício é recíproco nas propriedades da vida em fadiga. Corpos-de-prova foram tratados termicamente em atmosfera de ar ambiente e após foram submetidos a ensaios de rugosidade, metalografia, dureza, tração, fadiga e análise fractográfica. Os resultados obtidos em fadiga foram comparados com a mesma liga não oxidada, mostrando que as propriedades em fadiga não são recíprocas às propriedades de corrosão-desgaste da liga Ti- 6Al-4V, após o tratamento superficial de oxidação térmica. Enquanto para uma determinada condição de tratamento superficial, houve melhora de até 30x na resistência à corrosãodesgaste (redução de 97% na taxa de desgaste), nas propriedades mecânicas houve redução de 18% no limite de resistência à fadiga. / This dissertation investigates the fatigue behavior of thermally oxidized Ti-6Al-4V alloy, applied to break bolts. The controlled thermal oxidation of titanium and its alloys presents interesting properties in fretting-corrosion resistance, especially to the high stability and hardness. However, there are gaps in the literature regarding the effect of this oxide layer on fatigue properties. Thermally Oxidized specimens were tested for roughness, metallography, hardness, tensile strength, fatigue and fractographic analysis. The results were compared with the fatigue results of the same alloy when untreated, showing that the fatigue properties and the fretting-corrosion properties of thermally oxidized Ti-6Al-4V are not reciprocal. While with a given condition for the thermal oxidation, an improvement up to 30x occurred on fretting-corrosion resistance (97% reduction in the rate of wear), the endurance decreased 18%.

Traçagem isotópica foi usada para investigar o transporte atômico durante o crescimento térmico de filmes de oxinitreto de silício em lâminas de silício previamente implantadas com íons de nitrogênio a energias muito baixas, na faixa de 1/30 até 1 monocamada, e durante a etapa final de fabricação de filmes ultrafinos de óxido/nitreto/óxido sobre silício. Íons 15N+ a 20 eV foram implantados em substratos previamente limpos de Si (001) e oxidações térmicas foram realizadas em 18O2 seco. Deposição de nitrogênio foi também realizada sobre uma fina camada de 29Si, obtida por implantação a energia muito baixa em silício natural. As quantidades de nitrogênio e de oxigênio nos filmes foram determinadas por Análise por Reação Nuclear e os perfis de concentração de 15N, 18O e 29Si foram determinados com resolução sub-nanométrica por Perfilometria em Profundidade por Reações Nucleares com Ressonâncias Estreitas. Uma redução progressiva da taxa de oxidação com o aumento da densidade superficial de nitrogênio implantado foi observada. A traçagem isotópica mostrou os detalhes da redistribuição do nitrogênio, revelando que, durante o crescimento do filme, nitrogênio e oxigênio são responsáveis pelo transporte atômico, enquanto o silício permanece imóvel. Foi observado um novo mecanismo de crescimento do filme, não ativo no crescimento térmico de filmes de óxido de silício puro. As mesmas técnicas de análise foram usadas para estudar uma estrutura inicialmente “empilhada” Si/Si16O2/Si3 15N4, a qual foi oxidada termicamente em 18O2 seco, de modo a se investigar a influência do tempo e da temperatura de tratamento sobre as distribuições de 16O, 18O e 15N. Foi verificado que o tratamento térmico induziu transporte atômico e que a estrutura final não era “empilhada”, mas, sim, um filme ultrafino de oxinitreto de silício, de composição variável, que apresenta concentrações moderadas de nitrogênio nas regiões próximas à superfície e à interface e concentração de nitrogênio mais elevada no volume do filme. / Isotopic tracing was used to investigate atomic transport during the thermal growth of silicon oxynitride films on silicon wafers implanted with very low energy nitrogen ions in the 1/30 to 1 monolayer range and during the final fabrication step of ultrathin silicon oxide/nitride/oxide films. 15N+ ions at 20 eV were implanted into previously cleaned Si (001) substrates and thermal oxidations were performed in dry 18O2. Nitrogen deposition was also performed on a thin 29Si layer obtained by low energy ion implantation on natural Si. The amounts of nitrogen and oxygen in the films were determined by Nuclear Reaction Analysis and the 15N, 18O, and 29Si concentration profiles were determined with sub-nanometric resolution by Narrow Nuclear Resonance Depth Profiling. A progressive reduction of oxidation rate with increasing areal density of implanted nitrogen was observed. Isotopic tracing showed the details of nitrogen redistribution in the films, revealing that only nitrogen and oxygen are mobile during growth, while silicon remains immobile. A new mechanism of film growth, not active in the thermal growth of pure silicon oxide films, was observed. The same techniques of analysis were used to study an initially stacked Si/Si16O2/Si3 15N4 structure which was thermally oxidized in dry 18O2, in order to investigate the influence of time and temperature of treatment on the profiles of 16O, 18O, and 15N. It was shown that thermal treatment promoted atomic transport and that the final structure is not a stacked one, but rather a silicon oxynitride ultrathin film with variable composition, presenting moderate concentrations of nitrogen in the near-surface and near-interface regions, and a higher nitrogen concentration in the bulk.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-03-25T15:19:17Z No. of bitstreams: 1 2013_AlissonAkerman.pdf: 27816970 bytes, checksum: 3ee36a1ee578f3c169a69cab49821f17 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-03-28T14:44:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlissonAkerman.pdf: 27816970 bytes, checksum: 3ee36a1ee578f3c169a69cab49821f17 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-28T14:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlissonAkerman.pdf: 27816970 bytes, checksum: 3ee36a1ee578f3c169a69cab49821f17 (MD5) / Esta pesquisa se focaliza no estudo das composições isotópicas de ferro, em vários ambientes tropicais num contexto de desmatamento. O Fe é elemento estrutural essencial dos relevos em meio tropical (crostas lateríticas), e um nutriente essencial ao crescimento e desenvolvimento das plantas. Este elemento, desempenha um papel fundamental em muitos processos bioquímicos no sistema soloágua- vegetação. No entanto, persistem ainda muitas questões quanto ao ciclo deste elemento e as suas transferências, principalmente entre os diferentes compartimentos nos ambientes tropicais. Este estudo foi realizado em uma área no oeste da África (Camarões) e em duas áreas na Amazônia brasileira (Estado do Pará e da Amazônia), para avaliar o potencial de isótopos estáveis de ferro como um novo indicador quantitativo da pressão antrópica sobre os processos de transformação dos solos e transferência dos elementos dos continentes para os oceanos. Os resultados mostram que um fracionamento isotópico do Fe de 0,7 ‰ ocorre em solos ao longo de toposeqüências na área de floresta tropical. A alteração química e a pedogênese são responsáveis pela mobilização e perda de ferro isotopicamente leve em solos do fundo de declive. Após o desmatamento, erosão e transporte de materiais geram um aparente rejuvenescimento do solo na base da vertente, resultando na assinatura isotópica do ferro diferente do solo da floresta. O Fe dissolvido dos iguarapés, drenam as bacias hidrográficas estudadas, e mostra uma assinatura de ferro enriquecida em isótopos pesados (até 1,1‰) em floresta, contrariamente as águas em áreas desmatadas que são enriquecidos em ferro isotopicamente leve (até -0,3‰ em pastagem de 50 anos e -1,1‰ em área quemada). Esta diferença se deve à mobilidade do Fe?I complexado pela matéria orgânica nas águas pretas, ricas em matéria orgânica nas florestas, e às mudanças geomorfológicas induzindo processos redox que podem fracionar os isótopos do Fe, após o desmatamento. As atividades humanas contribuem para as mudanças ambientais que influenciam a composição isotópica de ferro. Este primeiro estudo comparativo das florestas tropicais e áreas desmatadas mostra o interesse no estudo de isótopos estáveis do Fe porque eles podem destacar claramente o impacto das atividades humanas em um ambiente tropical. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This research work deals with iron isotope compositions from various natural reservoirs in tropical environments. Iron is abundant in the continental crust and notably in laterites. It is also an essential nutrient for vegetation. Given this, Fe plays a critical role in numerous biogeochemical processes within the water-soil-vegetation system. The present study has been conducted in a West African site (Cameroon) as well as two Amazonian sites (Para State and Amazonia Sate, Brazil). The aim of this work was to evaluate whether or not stable Fe isotopes can be used as a new geochemical tool to trace soil transformations and mass transfers from continents to oceans. This will help quantifying the impact of anthropogenic activities like deforestation. Results show significant Fe isotope fractionation (δ57Fe up to 0.7‰), occurring within soils along toposequences in tropical forest. Chemical alteration and pedogenesis are interpreted to be responsible for the preferential loss of light Fe isotopes in footslope soils. After deforestation, erosion and colluviation lead to an apparent rejuvenation of the soil valley that results into a different Fe isotope signature compared to the forest soils. Dissolved Fe from the rivers draining the studied watersheds show high isotopic signatures (δ57Fe up to 1.1‰) in forest. In contrast, waters originating from deforested areas appear enriched in light Fe isotopes (δ57Fe down to -1.1‰). Such a difference is due to 1) Fe? mobility when complexed by organic ligands in black waters, the latter being enriched in organic matter from the forest, and 2) geomorphological modifications after deforestation leading to Fe isotope fractionation from oxydoreduction processes. Human activities are actively contributing to environmental changes that generate significant variations in Fe isotopie compositions. This study is to date the first one that compares Fe isotopic signatures between tropical forests and deforested environments. It demonstrates here that Fe stable isotopes record significant variations in the water-soil-vegetation system in response to anthropogenic activities. ______________________________________________________________________________________ RÉSUMÉ / Ce travail de recherche porte sur l’étude des compositions isotopiques du fer dans différents réservoirs naturels d’environnements tropicaux. C’est un élément abondant dans la croûte continentale, un structurant essentiel des reliefs en milieux tropicaux et un nutriment indispensable fourni aux plantes par les sols. Il joue donc un rôle clé dans de nombreux processus biogéochimiques au sein du système eau-sol-végétation. Cependant, beaucoup de questions subsistent au niveau du cycle de cet élément et de ses transferts, en particulier entre différents compartiments (eau-solvégétation) en milieu tropical. Cette étude a été conduite sur un site en Afrique de l’Ouest (Cameroun) et deux en Amazonie brésilienne (Etat du Para et d’Amazonie), afin d’évaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil géochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d’éléments des continents vers les océans. Les résultats obtenus montrent qu’un fractionnement isotopique du Fe important (?57Fe ?0,7‰) se produit dans les sols le long de toposéquences en zone forestière tropicale. L’altération chimique et la pédogénèse sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement léger dans les sols de bas de versant. Après déforestation, l’érosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer différente du sol de forêt. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bassins versants étudiés, montre une signature en fer isotopiquement lourde (?57Fe jusqu’à 1,1‰) en forêt. En revanche, les eaux de zones déforestées sont enrichies en Fe isotopiquement léger (57Fe jusqu’à -0,3‰ en pâturage de 50 ans et - 1,1‰ en abattis brûlis). Cette différence est due à une mobilité du FeIII complexé par la matière organique dans les eaux noires, riches en matière organique des forêts, et à des modifications géomorphologiques induisant des processus d’oxydoréduction qui peuvent fractionner les isotopes du Fe, après déforestation. Les activités humaines contribuent à des modifications de l’environnement qui influencent les compositions isotopiques en fer. Cette première étude comparative entre forêts tropicales et zones déforestées prouve l’intérêt de l’étude des isotopes stables du Fe puisqu’ils permettent clairement de mettre en évidence l’impact sur le système eau-sol-végétation des activités anthropiques en environnement tropical.

Neste trabalho, foi estudado a oxidação do ferro com vapor d\'água em forno elétrico, para a produção de gás hidrogênio. Partindo-se da revisão bibliográfica, escolheu-se o ferro devido suas propriedades e por apresentar um bom rendimento, além disso o ferro é um material barato e abundante. Na estudo experimental foi três experimentos diferentes. No primeiro, o ferro foi oxidado em forno elétrico em temperaturas de 600 a 1000ºC, variando a cada 100ºC, e tempo fixado em 3 horas. Na segunda série de experimento, foi fixado a temperatura em 800ºC e variou a duração do processo de oxidação de 1 a 4 horas, com variação de 1 hora. E na terceira série de experimentos foi realizado a análise termogravimétrica para avaliação da cinética química do processo de oxidação. Os resultados dos experimentos indicaram a produção de gás hidrogênio em quantidades maiores em temperatura de 1000ºC. Além disso foi possível observar que a taxa de oxidação do ferro é maior durante a primeira hora de ensaio. A estimativa de hidrogênio produzido é de 0,9549 g/min -m2 em oxidação a 1000ºC. Já nos resultados da termogravimetria foi obtido a energia de ativação de 147 kJ/mol. / In this work was studied the oxidation of iron by steam in the electric furnace to produce hydrogen. The first step was the literature review and iron oxide was chose to be oxidized, due to its characteristics and good yield. Furthermore, the iron is a cheap and abundant in the earth. In the experimental studies was conducted three different experiments. The First one, the iron was oxidized in the electric furnace in the temperature range of 600 - 1000ºC with a variation of 100ºC and the oxidation time was fixed in 3 hours. The second experiment was conducted with fixed temperature of 800ºC and varied the oxidation time, the range of time was from 1 to 4 hours with a variation of 1 hour. The third experiment was the thermogravimetric analysis to study the chemical kinetics, with three different temperature, 600, 800 and 1000ºC. The result of studies showed that a high temperature the hydrogen production increased and decreased with low temperature. Furthermore, the high oxidation rate was observed in the first hour of the experiment. The hydrogen production was estimated in 0.9549 g/min - m2 at 1000ºC. Another result was the activation energy Ea= 147 kJ/mol.