O objetivo deste trabalho é apresentar o cálculo das partições para espaços topológicos. Essa área trata do estudo de resultados do seguinte tipo: \"dados os espaços topológicos X e Y, um número natural n e um cardinal kappa, para qualquer que seja a partição de [X]^n em kappa pedaços, existe um subespaço H de X homeomorfo ao Y tal que [H]^n está contido num mesmo pedaço\". Iremos estudar esse tipo de afirmação, principalmente no caso em que n = 1 e Y é igual a um ordinal enumerável ou igual ao omega_1. Também veremos resultados que envolvem o cubo de Cantor. / The purpose of this work is to present the partition calculus for topological spaces. This area deals with the study of results of the following type: \"given the topological spaces X and Y, a natural number n and a cardinal number kappa, for whatever the partition of [X]^n into kappa pieces, there is a subspace H of X homeomorphic to Y such that [H]^n is contained in the same piece\". We will study results of this type mainly in the case where n = 1 and Y is a countable ordinal or the omega_1. We will also see results involving the Cantor cube.

Atualmente, no que concerne as problemáticas pertinentes à engenharia estrutural, o Método dos Elementos Finitos (MEF) é a principal ferramenta utilizada para obter soluções aproximadas de Problemas de Valor de Contorno (PVC). No entanto, tal metodologia exige um elevado custo computacional ao demandar malhas muito refinadas para solucionar problemas que apresentam singularidades, ou seja, que apresentam regiões onde ocorrem gradientes de deformação fortemente localizados. Para superar esse inconveniente, o Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) propõe a expansão do espaço de aproximação do MEF mediante a inserção de funções (conhecidas como funções de enriquecimento) que melhor representem localmente o comportamento da solução procurada. Tais funções podem apresentar características específicas ou mesmo serem geradas numericamente. Neste caso, dispensam-se malhas muito refinadas. Entretanto, o aumento do espaço de aproximação de modo irrestrito pode introduzir dependências lineares no sistema de equações do MEFG, tornando a solução obtida imprecisa ou mesmo impedindo a solução do sistema por métodos diretos. A chamada versão estável do MEFG explora uma modificação imposta às funções de enriquecimento a fim de melhorar o condicionamento da matriz de rigidez. Contudo, tal modificação não se configura como condição suficiente para garantir uma redução efetiva do número de condição. Neste trabalho, considera-se uma proposição recente para a modificação do espaço das funções de forma do MEFG associadas ao enriquecimento: trata-se do emprego de funções do tipo flat-top e trigonométricas como Partição da Unidade (PU), as quais são empregadas exclusivamente na construção das funções de forma enriquecidas (essas partições são definidas para elementos finitos quadrilaterais e triangulares). Exemplos numéricos são selecionados para evidenciar as vantagens dessas novas versões do MEFG em relação às anteriores e ao MEF convencional. Demonstra-se que tanto a PU flat-top quanto a PU trigonométrica, preservam as excelentes propriedades de convergência do MEFG. Além disso, mostra-se que o condicionamento da matriz de rigidez associada é próximo ao apresentado pelo MEF (uma vez que o enriquecimento, mesmo polinomial, não gera dependências) e que a formulação apresenta-se robusta na consideração de descontinuidades fortes. / Currently, regarding structural engineering issues, the Finite Element Method (FEM) is the main tool used to obtain approximate solutions of Boundary Value Problems (BVP). However, such methodology requires very refined meshes to solve problems that have singularities, i.e., that have regions where strongly localized deformation gradients occur, which leads to a high computational cost. To overcome this drawback, the Generalized Finite Element Method (GFEM) proposes the expansion of the FEM approach space by inserting functions (known as enrichment functions) that best represent locally the behavior of the searched solution. Such functions may have specific characteristics or even be generated numerically. In this case, very refined meshes are dispensed. However, the increase of the unrestricted approach space can introduce linear dependencies in the system of equations of the GFEM, making the solution imprecise or even preventing the solution of the system by direct methods. The so-called stable version of the GFEM exploits a modification imposed on the enrichment functions in order to improve the conditioning of the stiffness matrix. However, such a modification is not a sufficient condition to ensure an effective reduction in the condition number. In this work, it is considered a recent proposition to modify the space of the shape functions of GFEM associated with enrichment: the use of flat-top and trigonometric functions such as Partition of Unity (PU), which are used exclusively in the construction of the enriched shape functions (these partitions are defined for finite elements quadrilateral and triangular). Numerical examples are selected to highlight the advantages of these new versions of the GFEM over the previous ones and the conventional FEM. It is demonstrated that both flat-top PU and trigonometric PU preserve the excellent convergence properties of GFEM. In addition, it is shown that the conditioning of the associated stiffness matrix is close to that presented by FEM (since enrichment, even polynomial, does not generate dependencies) and that the formulation is robust in the consideration of strong discontinuities.

O presente trabalho de pesquisa avalia os efeitos das temperaturas de austenitização plena e intercrítica, associado ao tratamento térmico de têmpera interrompida e partição, realizada em banho de sais fundidos e sua influência no comportamento mecânico e microestrutural do aço de alta resistência e baixa liga AISI300M. Para os ensaios de caracterização mecânica foram realizados ensaios de dureza cujos resultados variaram de (35HRC a 55HRC) dependendo do tratamento; ensaios de tração, que atingiram o limite de resistência máximo de 2272 MPa com 6% de alongamento; ensaios de tenacidade ao impacto Charpy que superaram os tratamentos convencionais de têmpera atingindo 38J de energia absorvida; além dos ensaios de tenacidade à fratura linear-elástica, método (KIC) que ficaram entre (35 e 67 MPa√m). Para a caracterização microestrutural foram realizadas análises por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), além da investigação microestrutural pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (MET) que elucidaram os microconstituintes multifásicos presentes como martensita, ferrita e bainita. Para quantificar as frações de fases presentes utilizou-se a técnica de difração por raios-X e método de refinamento Rietveld, mostrando até 20% de austenita retida na condição de partição em 400ºC. Para auxiliar e mapear as fases presentes foram utilizadas as técnicas de MEV-EBSD e EBSD acoplada ao microscópio eletrônico de transmissão MET-EBSD com indexação via software ASTAR. Após os ensaios mecânicos, as superfícies de fratura foram examinadas via MEV e exibiram em geral um modo misto de fratura om a presença de dimples, coalescimento de microcavidades e quase-clivagem. / The present research work evaluates the effects of the complete and intercritical austenitization temperatures associated with interrupted quenching and partitioning performed in molten salt baths and its influence in the mechanical behavior and microstructural of AISI 300M high strength low alloy steel. Hardness tests with range from 55HRC to 35HRC were obtained depending on the heat treatment. Tensile tests have shown maximum strength limit of 2272 MPa and 6% elongation. Toughness parameters by instrumented Charpy impact tests exceeded values obtained in the conventional heat treatments providing 38J of absorbed energy. In addition, results from linear-elastic fracture toughness tests (KIC), values among 67 and 35MPa√m were found. Microstructure characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and microstructural research by transmission electron microscopy (TEM), which optimized the multiphase microconstituents with the presence of martensite, ferrite and bainite. In order to quantify the phases volume fractions present, it was used a X-ray diffraction technique and \"Rietveld\" refinement method that obtained up to 20% of retained austenite in the partitioning condition at 400°C. To assist and map the present phases, it was used MEV-EBSD and EBSD techniques coupled to the transmission electron microscope MET-EBSD with indexing via ASTAR software. After the mechanical tests, fracture surfaces were analyzed by SEM and showed in general, a mixed mode of fracture with the presence of dimples, microcoalescence and quasi-cleavage.

O enriquecimento isotópico de nitrogênio-15 por troca química no sistema NO/HNO3 foi estudado através de duas teorias distintas. Os fatores de fracionamento isotópicos, obtidos pela teoria de contracorrente e os estimados pela teoria da eqüipartição isotópica, foram confrontados através de um modelo. Construiu-se uma coluna de contracorrente, em escala de laboratório, e parâmetros tais como: número de placas teóricas, altura equivalente de uma placa teórica, tipo de enchimento, altura total da coluna, produção de H15NO3/semana, obtidos em condições de equilíbrio dinâmico isotópico, foram estudados comparativamente aos da literatura / Nitrogen-15 isotope enrichment by chemical exchange in NO/HNO3 system was studied using two different theories. The isotope fractionation factors obtained by the countercurrent theory was compared to those estimated by the isotope equipartition theory were confronted through a model. It was built a column in countercurrent at laboratory scale and parameters such as: number of theoretical plates, height equivalent to a H15NO3week, obtained under isotope dynamic equilibrium conditions, were studied in comparison to those in the literature

O gênero Pinus ocupa no Brasil uma área plantada de 1,59 milhão de hectares e tem uma ampla faixa de produtividade florestal (18 a 45 m3 ha-1 ano-1), em função das espécies utilizadas, das limitações edáficas, dos tipos de clima, melhoramento genético e, e alguns casos, pela ocorrência de pragas e doenças. Apesar do conhecimento de que o aumento da disponibilidade de recursos naturais (luz, água e nutrientes) eleva a produção de madeira, faz-se necessário compreender como estes recursos influenciam os processos de captura (produção primária bruta ou GPP) e alocação de carbono (C) para os diferentes compartimentos da floresta (raiz, lenho, galhos e folhas). Além disso, o grau de controle genético é de grande importância nesses processos e também deve ser analisado. Assim, este projeto objetivou quantificar as taxas de captura e alocação de carbono em uma espécie de Pinus tropical (P. caribaea var. hondurensis) e em uma subtropical (P. taeda), dos 6,5 aos 8,5 anos de idade, em parcelas controle (sem fertilização e sem irrigação) e parcelas fertilizadas e irrigadas. O experimento está localizado no município de Itatinga - SP e se utilizou o método do balanço de carbono para estimar a produtividade primária líquida da parte aérea (ANPP), o fluxo de carbono para o solo (TBCF), produtividade primária bruta (GPP) e produtividade líquida do ecossistema (NEP). Ao final do estudo, a biomassa do tronco foi 75% superior no P. caribaea var. hondurensis (126 Mg ha-1) do que no P. taeda (72 Mg ha-1), sendo que em ambas as espécies houveram ganhos significativos com a fertilização e irrigação. O primeiro ano avaliado foi mais seco do que o segundo (1195 contra 1487 mm), resultando em diferenças nos fluxos calculados. A produção de tronco do P. caribaea var. hondurensis variou de 722 a 1569 gC m-2 ano-1, enquanto do P. taeda foi de 221 a 452 gC m-2 ano-1. A espécie subtropical obteve os maiores valores de TBCF, variando de 1150 a 2197 gC m-2 ano-1, e para as duas espécies se encontrou relação do TBCF com a ANPP e GPP. Assim, encontrou-se que a maior produtividade da espécie tropical é resultado de seu maior GPP (4964 contra 3744 gC m-2 ano-1 no P. taeda), maior partição de carbono para incremento de tronco (22% contra 9% no P. taeda) e menor partição para TBCF (23% contra 45% no P. taeda). Já a fertilização e irrigação não mudaram a partição da GPP para a ANPP e TBCF comparado ao tratamento controle, e o ganho em produção de madeira foi explicado apenas pelo aumento na GPP (11%). A NEP para ambas as espécies foi positiva, mostrando que essas espécies estão atuando como drenos de carbono. Assim, o conhecimento de como a captura e alocação de C é afetada pela espécie, água e nutrição terá aplicação sobre o manejo florestal, além de propiciar valores de fluxos essenciais para a calibração de modelos ecofisiológicos de produção, ainda inexistentes para essas espécies no Brasil. / The genus Pinus in Brazil has a planted area of 1.59 million hectares and it has a wide range of forest productivity (18-45 m3 ha-1 yr-1) depending on the species, edaphic limitations, climate, breeding and, in some cases, the occurrence of pests and diseases. Despite knowing that the increased resources availability (light, water and nutrients) improves the production of wood, it is necessary to understand how these features influence the uptake processes (gross primary production or GPP) and carbon allocation (C) on the different forest compartments (root, bole, branch and leaf). Furthermore, the degree of genetic control is rather important in these processes and should also be analyzed. Thus, this project aimed to quantify carbon sequestration and allocation rates in a tropical pine (P. caribaea var. hondurensis) and a subtropical one (P. taeda), from ages 6.5 to 8.5 years old, in control plots (no fertilization and no irrigation) and fertilized and irrigated plots. The experimental site is located in Itatinga- SP and the carbon balance approach was used to estimate the above ground net primary production (ANPP), total belowground carbon flux (TBCF), gross primary production (GPP) and net ecosystem production (NEP). At the end of the study, the bole biomass was 75% higher in the P. caribaea var. hondurensis (126 Mg ha-1) than in P. taeda (72 Mg ha-1), and in both species there were substantial improvements with fertilization and irrigation. The first year evaluated was drier than the second (from 1195 to 1487 mm), resulting in differences in the calculated fluxes. The P. caribaea var. hondurensis bole production ranged from 722 to 1569 gC m-2 yr- 1, while the P. taeda showed values from 221 to 452 gC m-2 yr-1. The subtropical specie obtained the largest values of TBCF (from 1150 to 2197 gC m-2 yr-1), and on both species there was relationship between TBCF and ANPP and GPP.Thus, the higher productivity of tropical specie is a result of higher GPP (4964 versus 3744 gC m-2 yr-1 in the P. taeda), increased carbon partitioning to bole increment (22% versus 9% in the P. taeda) and smaller partitioning for TBCF (23% versus 45% in the P. taeda). Fertilization and irrigation have not changed the partitioning from GPP to ANPP and TBCF compared to the control plots, and increase in the production of wood it has been explained only by increased GPP (11%). The NEP for both species was positive, showing that these species are acting as carbon sinks. Therefore, the knowledge of how the carbon sequestration and allocation is affected by the species, water and nutrition will have application on forest management, besides providing values of essential fluxes for calibration of ecophysiological production models, still non-existent for these species in Brazil.

Nesta dissertação estudamos --- do ponto de vista algorítmico --- o seguinte problema, conhecido como problema da partição conexa balanceada. Dado um grafo conexo G com pesos atribuídos a seus vértices, e um inteiro q >= 2, encontrar uma partição dos vértices de G em q classes, de forma que cada classe da partição induza um grafo conexo e que, ao considerar as somas dos pesos dos vértices de cada classe, a menor das somas seja o maior possível. Em outras palavras, o objetivo é encontrar q classes cujos pesos sejam tão balanceados quanto possível. Sabe-se que este problema é NP-difícil. Mencionamos alguns resultados sobre complexidade computacional e algoritmos que são conhecidos para este problema. Apresentamos algumas heurísticas que desenvolvemos, todas elas baseadas no uso do algoritmo polinomial para árvores, devido a Perl e Schach, que apresentamos com detalhe. Implementamos quatro heurísticas e um algoritmo de 3/4-aproximação conhecido para o caso q=2. Exibimos os resultados obtidos com os vários testes computacionais conduzidos com instâncias aleatórias, com grafos de diferentes pesos e densidades. Os resultados computacionais indicam que o desempenho dessas heurísticas --- todas elas polinomiais --- é bem satisfatório. No caso especial em que q=2, observamos que a heurística mais onerosa sistematicamente produziu soluções melhores ou iguais às do algoritmo de aproximação / In this dissertation we study algorithmic aspects of the following problem, known as the balanced connected partition. Given a connected graph G with weights defined on its vertices, and an integer q >= 2, find a partition of the vertices of G into q classes such that each class induces a connected graph, and furthermore, when we consider the sum of the weights of the vertices in each class, the smallest sum is as large as possible. In other words, the q classes must have weights that are as balanced as possible. This problem is known to be NP-hard. We mention some computational complexity and algorithmic results that are known for this problem. We present some heuristics that we designed, all of them based on the use of the polynomial algorithm for trees, due to Perl and Schach, which we show in detail. We implemented four heuristics and a 3/4-approximation algorithm that is known for q=2. We run tests on many random instances, of graphs with different weights and densities. The computational results indicate that the performance of these heuristics --- all of polynomial time complexity --- are very satisfactory. For q=2, we observed that the most expensive heuristic produced solutions with values which are systematically better or equal to those produced by the approximation algorithm.

Nesta tese apresentamos a abordagem da Mecânica Estatística para o clássico problema de otimização denominado problema da partição numérica (PPN), que é definido como: Dada uma seqüência de N números reais positivos {a1, a2, a3,....aN}, o problema consiste em particioná-los em dois conjuntos complementares, A e Ac, tais que o valor absoluto da diferença da soma dos ais nos dois conjuntos seja minimizada. No caso em que os aj\'s são variáveis aleatórias estatisticamente independentes distribuídas uniformemente no intervalo unitário, este problema NP-completo equivale ao problema de encontrar o estado fundamental de um modelo de Ising antiferromagnético aleatório de alcance infinito. Conseqüentemente, a análise probabilística do PPN pode ser realizada com as ferramentas da Mecânica Estatística de sistemas desordenados. Neste trabalho empregamos a aproximação recozida (annealed) para derivar uma expressão analítica para o limitante inferior do valor médio da diferença para partições tanto com vínculo de cardinalidade quanto sem vínculo para grandes valores de N. Além disso, calculamos analiticamente a fração de estados metaestáveis, isto é, estados que possuem a menor energia mediante todos os vizinhos (estados que diferem pela troca de um único spin). Concluímos a análise da abordagem direta, cujas instâncias . / In this thesis we present a statistical mechanics approach to a classical optimization problem called the number partitioning problem (NPP), which is stated as follows. Given a sequence of N positive real numbers , the number partitioning problem consists of partitioning them into two sets A and its complementary set Ac such that the absolute value of the difference of the sums of aj over the two sets is minimized. In each case in which the aj\'s are statistically independent random variables uniformly distributed in the unit interval, this NP-complete problem is equivalent to the problem of finding the ground state of an infinite range, random antiferromagnetic Ising model. Hence the probabilistic analysis of the NPP can be carried out within the framework of the standard statistical mechanics of disordered systems. In this vein we employ the annealed approximation to derive analytical lower bounds to the average value of the difference for the best-constrained and unconstrained partitions in the large N limit. Furthermore, we calculate analytically the fraction of metastable states, i.e. states that are stable against all single spin flips. We conclude the analysis of the so-called direct approach, in which the instances {ai} are fixed and the partitions are variable, with the analytical study of the linear programming relaxation of this NP-complete integer programming. In the second part of this thesis we propose and explore an inverse approach to the NPP, in which the optimal partitions are fixed and the instances are variable. Specifically, using the replica framework we study analytically the instance space of the number partitioning problem. We show that, regardless of the distribution of the instance entries, there is an upper bound &#945cN to the number of perfect random partitions (i.e. partitions for which that difference is zero). In particular, in the case where the two sets have the same cardinality (balanced partitions) we find &#945c =1/2. Moreover, in the case of unbalanced partitions, we show that perfect random partitions exist only if the difference between the cardinalities of the two sets scales like m N-1/2}.

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No. of bitstreams: 2 Dissertação Émerson Andrei Lenz.pdf: 4079376 bytes, checksum: fc1d7b34bfc504847bf5574051e9e9df (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-05-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A batata é a principal hortaliça cultivada no Brasil, e a principal forma de comercialização é in natura, apesar do recente aumento no consumo de batata processada. Cultivares com diferentes propósitos exigem características especificas. Portanto, é essencial o constante aprimoramento das estratégias de seleção nos programas de melhoramento de batata. Conhecer o padrão de crescimento das cultivares também se torna essencial para alcançar altas produtividades. Foram desenvolvidos três estudos. O primeiro teve objetivo de avaliar a produtividade de cultivares de batata por meio de índices fisiológicos. Foram avaliadas cinco cultivares através de cinco coletas ao longo do ciclo vegetativo. Em cada coleta foi determinado a área foliar e a massa seca da planta. Dados primários foram submetidos a análise de regressão. Os índices fisiológicos foram analisados pela tendência das curvas. As cultivares BRS F63 (Camila) e BRSIPR Bel são eficientes na partição de assimilados aos tubérculos, e assim como a BRS Clara iniciam precocemente o crescimento dos tubérculos. A BRS Ana é vigorosa, e assim como a Macaca prioriza o desenvolvimento do aparato fotossintético até 60 dias após o plantio. O segundo estudo avaliou correlações entre aparência de tubérculos e seus caracteres componentes em função do recipiente de cultivo na geração de plântula (GP) e tamanho de parcela na primeira geração clonal (PGC). Foram avaliadas 30 genótipos de 10 famílias. Na GP foram cultivados em recipientes pequeno, médio e grande. Na PGC, de acordo com o recipiente em que haviam sido cultivados os genótipos na GP, foram conduzidos em parcelas de 1, 2 e 3 plantas. Foram avaliados caracteres de aparência de tubérculo através de escala visual, contados e pesados os tubérculos da parcela. Dados foram submetidos a análise de correlação entre e dentro de gerações. Seleção de forte e média magnitude só pode ser efetuada para massa e número de tubérculos, respectivamente, se cultivado em recipiente/parcela grande. Formato de tubérculo em recipiente/parcela média ou grande pode ser submetida a seleção moderada. O terceiro estudo avaliou o desempenho de 10 clones avançados em comparação a duas testemunhas quanto ao rendimento e qualidade industrial em dois experimentos. Dados foram submetidos a análise de variância conjunta e teste de agrupamento de médias. O clone F21-07-09 teve a maior produtividade e características de processamento satisfatórias. Os clones F161-07-02, F110-07-01, F131-08-26, F102-07-22 e F183- 08-01 também demonstraram elevado potencial produtivo e boas características de processamento. Portanto, cultivares tem padrão de crescimento e partição de assimilados diferenciados, e o constante aprimoramento de estratégias de seleção é essencial para desenvolver cultivares adaptadas as condições brasileiras e que supram a necessidade da cadeia produtiva. / Potatoes are the main vegetable crops in Brazil, and fresh commercialization is the main form, despite the large increase in processed potatoes consumption in last years. Cultivars intended for each purpose require specific characteristics. Therefore, the constant improvement of selection strategies in the breeding programs aiming at potatoes cultivars add characteristics. Knowing the growth pattern of cultivars is essential for achieve high productivity. Thereby, were developed three studies. The first had objective to evaluate productivity through physiological indexes. It were evaluated five potatoes cultivars through five collections throughout the vegetative cycle. Were determined the leaf area, total dry matter, and leaf, stem and tuber dry matter. The primary dates were evaluated by regression analysis. The estimated physiological indexes were analyzed by the tendency of the curves. It was verified that the cultivars BRS F63 (Camila) and BRSIPR Bel are more efficient in the partitioning of assimilates to tubers, and just like BRS Clara starting the growth of tubers early. The BRS Ana is vigorous and present greater vegetative development, and just like Macaca prioritizes the development of assimilatory system until 60 days after planting. The second study aimed evaluate correlation between tuber appearance and your component characters in function of size pot in the seedlings generation (SG) and plot size in the first clonal generation (FCG). It were evaluated 30 genotypes in 10 families in split-plot experimental design. In SG were cultivated in small, medium and large pot size. In FCG, according to the pot size in which they had been cultivated in SG, were conducted in plots of 1, 2 and 3 plants. The appearance components characters were evaluated, counted and weighty plot tubers. Correlation analysis were performed between and within generation. Strong and intermediate selection can only be performed for mass and number of tubers, respectively, if cultivated in large pot/plot. For tuber shape in medium or large pot/plot moderate selection can be made. The third study had objective to evaluate the performance of advanced clones in yield and industrial quality. Ten clones and two cultivars were evaluated in two experiments. The data were submitted to analysis of joint variance and clustering test. The clone F21-07-09 were more productive and had satisfactory processing characters. The clones F161-07-02, F110-07-01, F131- 08-26, F102-07-22 and F183-08-01 have also demonstrated high production potential and good processing characteristics. Therefore, cultivars had pattern of growth and partitioning of assimilates differentiated, and the constant improvement of selection strategies is essential for cultivars development adapted to the Brazilian conditions and that supply the need of productive chain.

Protein PEGylation is the covalent bonding of polyethylene glycol (PEG) polymers to amino acid residues of the protein and it is one of the most promising techniques for improving the therapeutic effect of biopharmaceuticals and long-term stability of protein-based biosensors. This chemical modification brings advantages to biopharmaceuticals, such as an increased half-life, enhanced stability, and reduced immunogenicity. Moreover, in the analytical field, PEGylation improves the multiple properties of protein-based biosensors including biocompatibility, thermal and long-term stability, and solubility in organic solvents. However, the use of PEGylated conjugates in the analytical and therapeutic fields has not been widely explored. The limited industrial application of PEGylated bioconjugates can be attributed to the fact that the reaction and separation steps are currently a challenge. The correct selection of the PEGylation reaction design and the purification process are important challenges in the field of bioconjugation. In this sense, the design and optimization of site-specific PEGylation reactions and application of aqueous biphasic systems (ABS) as purification platforms for PEGylated conjugates are the two main objectives of this thesis. Regarding the purification step, the efficient fractionation (i) of the PEGylated conjugates from the native protein and (ii) of the PEGylated conjugates based on their degree of PEGylation was studied. Centrifugal partition chromatography (CPC) was applied as a continuous regime platform based on ABS technology to efficiently purify the PEGylated proteins. The two proteins under study are L-asparaginase, an important biopharmaceutical applied in the treatment of acute lymphoblastic leukemia and cytochrome c, a promising biosensor. The current work developed in this thesis demonstrates the great potential of ABS in the fractionation of PEGylated proteins, under batch and continuous regime. In addition, in situ recovery of the PEGylated products through one-pot bioconjugation and ABS purification was successfully demonstrated for both enzymes studied. Although further research on scale-up is still required, the results presented show the relevance of ABS platforms for the development of separation processes of PEGylated proteins. / A PEGuilação de proteínas é a ligação covalente de polímeros de polietilenoglicol (PEG) a resíduos de aminoácidos da proteína e é uma das técnicas mais promissoras para melhorar o efeito terapêutico dos biofármacos e a estabilidade a longo prazo de biossensores proteícos. Esta modificação química traz vantagens aos produtos biofarmacêuticos, como um aumento da meia-vida, maior estabilidade e imunogenicidade reduzida. Além disso, no campo analítico, a PEGuilação melhora as múltiplas propriedades dos biossensores baseados em proteínas, incluindo biocompatibilidade, estabilidade térmica e a longo prazo, e solubilidade em solventes orgânicos. No entanto, o uso de conjugados PEGuilados em campos analíticos e terapêuticos não tem sido amplamente explorado. A aplicação industrial limitada dos bioconjugados PEGuilados pode ser atribuída ao facto de as etapas de reacção e separação serem atualmente um desafio. A seleção correcta do design da reacção de PEGuilação e do processo de purificação são importantes desafios no campo da bioconjugação. Neste sentido, a concepção e otimização de reações de PEGuilação sítio-específicas e aplicação de sistemas aquosos bifásicos (ABS) como plataformas de purificação de conjugados PEGuilados são os dois principais objetivos desta tese. No que concerne à etapa de purificação foi estudado o eficiente fracionamento (i) dos conjugados PEGuilados, da proteína nativa e (ii) dos conjugados PEGuilados baseados no seu grau de PEGuilação. A cromatografia por partição centrífuga (CPC) foi aplicada como uma plataforma de regime contínuo baseada na tecnologia de ABS para purificar eficientemente as proteínas PEGuiladas. As duas proteínas em estudo são a L-asparaginase, importante biofármaco aplicado no tratamento da leucemia linfoblástica aguda e o citocromo c, um potencial biossensor. A partir dos trabalhos desenvolvidos, é possível confirmar o grande potencial dos ABS no fracionamento de proteínas PEGuiladas, em regime contínuo e descontínuo. Além disso, a recuperação in situ dos produtos PEGuilados através da integração em uma única etapa de bioconjugação e purificação por ABS foi comprovada com sucesso para ambas as enzimas estudadas. Embora ainda sejam necessários estudos adicionais sobre a viabilidade destes sistemas em larga escala, os resultados aqui apresentados demonstram a relevância dos ABS para o desenvolvimento de processos de separação de proteínas PEGuiladas.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-10-04T17:57:07Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 429118 bytes, checksum: e4ab6fe5bf0178dbe3dcaea1c75c05ca (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T17:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 429118 bytes, checksum: e4ab6fe5bf0178dbe3dcaea1c75c05ca (MD5) Previous issue date: 2004-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, foram estudados os dados de equilíbrio de fases de sistemas aquosos bifásicos compostos por L35 + fosfato de potássio e F68 + fosfato e potássio. Foram estudados os efeitos da variação de temperatura (10 ° 25 ° e 40 ° e da massa molar dos copolímeros sobre os dados de C, C C) equilíbrio. A influência da variação de temperatura é mais intensa sobre a inclinação da tie-line (linha de amarração) do que sobre a posição da binodal e este efeito é maior para L35 do que para F68. A influência da massa molar sobre o comportamento dos diagramas de fase para os copolímeros F68 e L35 foi compensado pelos efeitos associados à hidrofobicidade das macromoléculas. A influência da mudança de pH (7 e 12) sobre o equilíbrio de fases dos sistemas L35 + fosfato de potássio + água e L35 + fosfato de potássio/hidróxido de potássio também foi estudado. Aumentando-se o pH, a curva binodal deslocou-se para concentrações de fosfato e copolímero mais altas correspondentes a uma diminuição na região bifásica de coexistência. A partição de proteínas do soro de queijo tais como albumina de soro bovino (BSA) e β-lactoglobulina (β-Lg) foi feita em sistemas aquosos bifásicos (SABs) consistindo de copolímeros blocos L35 e F68 formados por micelas. Esses copolímeros são membros da família PEO-PPO-PEO, onde PEO é poli(óxido de etileno) e PPO é poli(óxido de propileno). Dois diferentes sistemas aquosos bifásicos (SABs) foram usados: um preparado com L35-fosfato-água e o outro formado por F68-fosfato-água, ambos em pH 7. Os experimentos foram feitos a 10, 25 e 40 ° As influências da natureza dos copolímeros triblocos, massa C. molar, temperatura e do comprimento da linha de amarração sobre a partição foram investigadas. Ambas proteínas particionaram para a fase de fosfato, mais hidrofílica e um fraco efeito da temperatura sobre os valores de coeficiente de partição foi observado. Os dados observados experimentalmente foram analisados usando um modelo simples derivado da teoria de Flory- Huggins por Johansson et al. Os resultados de particionamento foram discutidos em termos de contribuições entrópicas e entálpicas. A força entrópica predominou no comportamento de particionamento dessas proteínas, de maneira semelhante ao que ocorre em sistemas PEO − fosfato. / This work reports on a phase equilibrium study of aqueous two-phase systems composed by L35 + potassium phosphate, and F68 + potassium phosphate. The effects of changes in temperature (10 ° 25 ° and 40 ° C, C, C) and copolymer molar mass on data equilibrium were studied. The influence of temperature variation on the tie-line slope is more intense than that on the binodal position, and it is higher for L35 than for F68. The influence of molar mass on the behavior of the phase diagrams of both copolymers was compensated by effects associated to macromolecule hydrophobicity. It was also studied the influence of changes in salt pH (7 and 12) on the phase equilibrium of systems L35 + potassium, phosphate + water, and L35 + potassium phosphate/potassium hydroxide + water. As pH increased, the binodal curve shifted to higher copolymer and phosphate concentrations with the decrease in the two-phase coexistence region. Protein partitioning from cheese whey such as bovine serum albumin (BSA) and β-lactoglobulin (β-Lg) was made in aqueous two-phase systems (ATPS) consisting of micelle-forming block copolymers L35 and F68. These copolymers are members of the PEO- PPO-PEO family, where PEO is poly(ethylene oxide) and PPO is poly(propylene oxide). Two different ATPS were used, one prepared with L35- phosphate-water and another formed by F68-phosphate-water, both at pH 7. The experiments were performed at 10, 25, and 40° The influences of the C. triblock copolymer nature, molar mass, temperature, and tie-line length on partitioning were investigated. Partitioning of both proteins towards the more hydrophilic phosphate phase and a weak temperature effect on partition coefficient values were observed. The data experimentally recorded were analyzed using a simple model derived from the Flory-Huggins theory by Johansson et al. The results are discussed in term of entropic and enthalpic contributions to partitioning. The entropic force predominated in the partitioning behavior of these proteins, similarly to what occurs in PEO − phosphate systems. / Não foi localizado o cpf do autor.