elementares da eletrônica orgânica, vêm sendo desenvolvidos e integrados para realização de dispositivos eletrônicos de baixo custo, alto volume e flexíveis. Nesta tese foi proposta uma tecnologia para a construção de OFETs sobre substrato flexível e a caracterização destes dispositivos foi feita. Transistores com diferentes comprimentos de canal (L= 5, 10, 20 e 40 μm) foram construídos e avaliados. As características e configuração do poli (álcool vinílico) (PVA) como dielétrico de porta foram definidas através da otimização da reticulação, grau de hidrólise e peso molecular. O PVA utilizado como dielétrico de porta foi de alto peso molecular, hidrolização incompleta e reticulado com dicromato de amônia. O desafio de compatibilização entre os filmes de PVA e poli (3-hexiltiofeno) (P3HT) com diferentes polaridades foi superado e abriu caminho para construção de OFETs e capacitores, estes últimos usados para extrair a capacitância por unidade de área do conjunto PVA-P3HT. Os processos desenvolvidos de fotolitografia e de oxidação por plasma de oxigênio possibilitaram a construção de transistores flexíveis inéditos de Ni-P3HT-PVA-Al com uma arquitetura top-gate, bottom-contacts. Os transistores apresentaram boas características de saída, baixa tensão de operação (< |-6 V|), boa mobilidade (0,015 cm2/V*s) e razões ION/IOFF aceitáveis (~300). A resistência de contato e mobilidade efetiva foram obtidas através do método de linhas de transmissão. Uma boa estabilidade temporal foi atingida, porém ocorreram instabilidades na operação quando os transistores foram testados. A corrente do transistor não se manteve estável, primeiramente aumentou e depois diminuiu com a realização de sucessivas medidas. As razões deste comportamento foram discutidas. Inversores foram demonstrados e caracterizados. O aperfeiçoamento da tecnologia desenvolvida possibilitará a construção de circuitos orgânicos analógicos e digitais para aplicações cotidianas que demandem baixo custo e alto volume. / Organic field effect transistors (OFETs), the elementary components of organic electronics, are constantly developed and integrated to realize low cost, high volume, flexible electronic devices. In this thesis a technology for creating OFETs on flexible substrates is proposed and their characterization is performed. Flexible transistors with different channel lengths (L= 5, 10, 20 and 40 μm) were built and evaluated. The characteristics and configurations of the poly (vinyl alcohol) (PVA) as gate dielectric were defined through the optimization of crosslinking, the degree of hydrolysis and the molecular weight. The chosen PVA is cross-linked with ammonium dichromate, has a high molecular weight and incomplete hydrolization. The challenge of integrating polymers of different polarities: PVA and poly (3-hexyl thiophene) (P3HT), the chosen organic semiconductor, was overcome and opened a path to the construction of OFETs and capacitors. From the later capacitance per unit area was extracted. The developed processes of photolithography and oxygen plasma etching allowed the construction of unprecedented Ni-P3HT-PVA-Al flexible top-gate, bottomcontacts transistors. The transistors showed good output characteristics, low operation voltages (< |-6 V|), acceptable carrier mobilities (0,015 cm2/V*s) and ION/IOFF fractions (~300). Contact resistance and effective mobility were extracted through transmission line method. The transistors showed great temporal stability, but when operated instabilities occurred. The transistor output current first increased and later degraded with successive testing. Organic PMIS inverters were demonstrated and characterized. The optimization of this technology may lead to construction of flexible logic organic devices for everyday applications.

Neste trabalho foi estudada a formação de membranas para obtenção de compostos dermo-epidérmicos. A porção dérmica foi desenvolvida utilizando-se mistura de polímeros sintéticos, o poli(álcool vinílico) - PVAl ou poli(vinilpirrolidona) – PVP, com polímero natural, a quitosana. As membranas foram reticuladas pela radiação g ou glutaraldeído. A porção epidérmica destas membranas foi formada por queratinócitos cultivados in vitro, os quais foram semeados sobre as membranas correspondentes e verificada sua interação. As membranas que melhor interagiram com os queratinócitos foram aquelas preparadas com quitosana pela reticulação com glutaraldeído, porém não satisfazendo as características mecânicas de manipulação. As membranas que possuíam as melhores características mecânicas, porém com moderada interação com os queratinócitos, foram as compostas de PVAl, liofilizada e intumescida com quitosana. Os componentes foram caracterizados isoladamente, bem como as membranas formadas pelos mesmos. O PVAl foi caracterizado quanto a sua dose gel e a quitosana quanto à determinação das constantes de Mark-Houwink, grau de acetilação e dissolução em diferentes valores de pH. As membranas foram caracterizadas quanto a sua cinética de intumescimento com água. Na membrana de PVAl com quitosana incorporada foi avaliada sua degradação in vitro, determinada sua cinética de intumescimento com a quitosana e estimado o tamanho do poro. As membranas de quitosana reticuladas com glutaraldeído foram caracterizadas quanto à cinética de intumescimento e verificado o possível desprendimento de glutaraldeído. As duas membranas caracterizadas isoladamente foram unidas para formação de uma única membrana, como a parte dérmica do composto, onde a membrana de PVAl incorporada com quitosana foi recoberta com a membrana de quitosana reticulada com glutaraldeído. Quitosanas de outras procedências foram avaliadas na interação com os queratinócitos. / Membrane formations were studied to obtain dermal-epidermal compounds. The dermal portion was developed using synthetic polymers mixture, poly(vinyl alcohol)-PVAl or poly(vinylpyrrolidone)-PVP, with natural polymers, and chitosan. The membranes were crosslinked by gamma irradiation or glutaraldehyde. The epidermal portion of these membranes was formed by keratinocytes cultured in vitro, seeded on these membranes to verify their interaction. The membranes that interacted better with keratinocytes were those prepared with chitosan by glutraldehyde crosslinking, although not satisfying handling mechanical characteristics. The best mechanical characteristic was observed at PVAl membranes frezed dried and chitosan incorporated, but with moderate keratinocytes interaction. The components were characterized separately as well as the membranes formed by both. The PVAl was characterized as to its gel dose and to chitosan were determined Mark-Houwink equation, deacetilation degree and solubility under changes of pH. The membranes were characterized as to their swelling kinetic degree in water. In the membrane of PVAl with chitosan incorporated was evaluated its degradation in vitro, swelling kinetic degree with chitosan solution and the pore size. The chitosan membranes crosslinked by glutaraldehyde were characterized as to their swelling kinetic degree and verified the possibility of deatached glutaraldehyde. Membranes characterized separetelly were joined to perform the ideal dermal component, where the PVAl with chitosan incorporated membrane was covered by chitosan crosslinked by glutaraldehyde membrane. Chitosan from other sources were evaluated in the interaction with keratinocytes.

Hidrogéis são redes poliméricas tridimensionais ligadas entre si por reticulações químicas ou físicas, e podem absorver água ou fluidos biológicos. A estrutura permite que estes materiais tenham altos níveis de hidrofilicidade e biocompatibilidade, que em conjunto com as demais propriedades, fazem com que os hidrogéis sejam vistos como promissores biomateriais. Devido a estas características, hidrogéis possuem diversas aplicações voltadas as áreas médica e farmacêutica. Alguns hidrogéis apresentam um comportamento responsivo a variações de alguma condição do ambiente, são os chamados hidrogéis responsivos ou hidrogéis inteligentes. Neste trabalho foi escolhido o polímero poli (vinil álcool) funcionalizado com o tripeptídeo RGD. A investigação foi desenvolvida através de simulações de dinâmica molecular a fim de primeiramente observar a formação do hidrogel. Para então observar a influência do tripeptídeo, da temperatura e do pH na capacidade do polímero de absorver água e em sua estrutura. Para isso, foram realizadas análises de desvio quadrático médio estrutural, raio de giro e ligações de hidrogênio. As análises de função de distribuição radial mostraram indícios da formação de ligações de hidrogênio, tanto de interações intramolecular como intermolecular. Enquanto as demais análises mostraram que pode ocorrer comportamento responsivo para a temperatura de 310 K. Quando a pH do meio passa de neutro para ácido, ocorrem mudanças nas ligações de hidrogênio e na estrutura. Estudos experimentais de hidrogéis ainda possuem algumas limitações, visto que certas características do material não podem ser determinadas com precisão. Através de métodos computacionais medidas como a quantidade e localização de reticulações e de peptídeo podem ser determinadas. Assim, estudos computacionais prévios ou posteriores podem ajudar a esclarecer dados obtidos experimentalmente. / Hydrogels are three-dimensional polymeric network crosslinked to each other by chemical or physical crosslinks, and can imbibe water or biological fluids. The materials structure allows it to have high levels of hydrophilicity and biocompatibility, which together with the other properties make them promising biomaterials. Due to these two characteristics hydrogels have numerous biomedical and pharmaceutical applications. Some hydrogels have a responsive behavior due to changes in their environment, the so-called stimuli-responsive hydrogels, or “smart” hydrogels. For this work the poli(vinyl alcohol) polymer functionalized with RGD peptide was chosen. The work was developed using molecular dynamics simulations in order to observe the hydrogel formation and also the influence of tripeptide, temperature and pH in water imbibe capacity and polymer structure. For this analysis of root-mean-square deviation, radius of gyration and radial distribution function was performed. The analysis of radial distribution function showed signs of hydrogen bond formation of both intramolecular and intermolecular interactions. Other analysis showed that thermoresponsive behavior may occur for 310 K. When the environment pH value is modified from neutral to acidic, changes occur in hydrogen bonds and structure. Experimental studies of hydrogels have some limitations because some characteristics of the material can’t be precisely determinated. With computational methods the amount and the location of crosslinks and peptide can be determinated. Therefore, previous or posterior computational studies can help to elucidate experimental data.

Neste trabalho foi estudada a formação de membranas para obtenção de compostos dermo-epidérmicos. A porção dérmica foi desenvolvida utilizando-se mistura de polímeros sintéticos, o poli(álcool vinílico) - PVAl ou poli(vinilpirrolidona) – PVP, com polímero natural, a quitosana. As membranas foram reticuladas pela radiação g ou glutaraldeído. A porção epidérmica destas membranas foi formada por queratinócitos cultivados in vitro, os quais foram semeados sobre as membranas correspondentes e verificada sua interação. As membranas que melhor interagiram com os queratinócitos foram aquelas preparadas com quitosana pela reticulação com glutaraldeído, porém não satisfazendo as características mecânicas de manipulação. As membranas que possuíam as melhores características mecânicas, porém com moderada interação com os queratinócitos, foram as compostas de PVAl, liofilizada e intumescida com quitosana. Os componentes foram caracterizados isoladamente, bem como as membranas formadas pelos mesmos. O PVAl foi caracterizado quanto a sua dose gel e a quitosana quanto à determinação das constantes de Mark-Houwink, grau de acetilação e dissolução em diferentes valores de pH. As membranas foram caracterizadas quanto a sua cinética de intumescimento com água. Na membrana de PVAl com quitosana incorporada foi avaliada sua degradação in vitro, determinada sua cinética de intumescimento com a quitosana e estimado o tamanho do poro. As membranas de quitosana reticuladas com glutaraldeído foram caracterizadas quanto à cinética de intumescimento e verificado o possível desprendimento de glutaraldeído. As duas membranas caracterizadas isoladamente foram unidas para formação de uma única membrana, como a parte dérmica do composto, onde a membrana de PVAl incorporada com quitosana foi recoberta com a membrana de quitosana reticulada com glutaraldeído. Quitosanas de outras procedências foram avaliadas na interação com os queratinócitos. / Membrane formations were studied to obtain dermal-epidermal compounds. The dermal portion was developed using synthetic polymers mixture, poly(vinyl alcohol)-PVAl or poly(vinylpyrrolidone)-PVP, with natural polymers, and chitosan. The membranes were crosslinked by gamma irradiation or glutaraldehyde. The epidermal portion of these membranes was formed by keratinocytes cultured in vitro, seeded on these membranes to verify their interaction. The membranes that interacted better with keratinocytes were those prepared with chitosan by glutraldehyde crosslinking, although not satisfying handling mechanical characteristics. The best mechanical characteristic was observed at PVAl membranes frezed dried and chitosan incorporated, but with moderate keratinocytes interaction. The components were characterized separately as well as the membranes formed by both. The PVAl was characterized as to its gel dose and to chitosan were determined Mark-Houwink equation, deacetilation degree and solubility under changes of pH. The membranes were characterized as to their swelling kinetic degree in water. In the membrane of PVAl with chitosan incorporated was evaluated its degradation in vitro, swelling kinetic degree with chitosan solution and the pore size. The chitosan membranes crosslinked by glutaraldehyde were characterized as to their swelling kinetic degree and verified the possibility of deatached glutaraldehyde. Membranes characterized separetelly were joined to perform the ideal dermal component, where the PVAl with chitosan incorporated membrane was covered by chitosan crosslinked by glutaraldehyde membrane. Chitosan from other sources were evaluated in the interaction with keratinocytes.

Hidrogéis são redes poliméricas tridimensionais ligadas entre si por reticulações químicas ou físicas, e podem absorver água ou fluidos biológicos. A estrutura permite que estes materiais tenham altos níveis de hidrofilicidade e biocompatibilidade, que em conjunto com as demais propriedades, fazem com que os hidrogéis sejam vistos como promissores biomateriais. Devido a estas características, hidrogéis possuem diversas aplicações voltadas as áreas médica e farmacêutica. Alguns hidrogéis apresentam um comportamento responsivo a variações de alguma condição do ambiente, são os chamados hidrogéis responsivos ou hidrogéis inteligentes. Neste trabalho foi escolhido o polímero poli (vinil álcool) funcionalizado com o tripeptídeo RGD. A investigação foi desenvolvida através de simulações de dinâmica molecular a fim de primeiramente observar a formação do hidrogel. Para então observar a influência do tripeptídeo, da temperatura e do pH na capacidade do polímero de absorver água e em sua estrutura. Para isso, foram realizadas análises de desvio quadrático médio estrutural, raio de giro e ligações de hidrogênio. As análises de função de distribuição radial mostraram indícios da formação de ligações de hidrogênio, tanto de interações intramolecular como intermolecular. Enquanto as demais análises mostraram que pode ocorrer comportamento responsivo para a temperatura de 310 K. Quando a pH do meio passa de neutro para ácido, ocorrem mudanças nas ligações de hidrogênio e na estrutura. Estudos experimentais de hidrogéis ainda possuem algumas limitações, visto que certas características do material não podem ser determinadas com precisão. Através de métodos computacionais medidas como a quantidade e localização de reticulações e de peptídeo podem ser determinadas. Assim, estudos computacionais prévios ou posteriores podem ajudar a esclarecer dados obtidos experimentalmente. / Hydrogels are three-dimensional polymeric network crosslinked to each other by chemical or physical crosslinks, and can imbibe water or biological fluids. The materials structure allows it to have high levels of hydrophilicity and biocompatibility, which together with the other properties make them promising biomaterials. Due to these two characteristics hydrogels have numerous biomedical and pharmaceutical applications. Some hydrogels have a responsive behavior due to changes in their environment, the so-called stimuli-responsive hydrogels, or “smart” hydrogels. For this work the poli(vinyl alcohol) polymer functionalized with RGD peptide was chosen. The work was developed using molecular dynamics simulations in order to observe the hydrogel formation and also the influence of tripeptide, temperature and pH in water imbibe capacity and polymer structure. For this analysis of root-mean-square deviation, radius of gyration and radial distribution function was performed. The analysis of radial distribution function showed signs of hydrogen bond formation of both intramolecular and intermolecular interactions. Other analysis showed that thermoresponsive behavior may occur for 310 K. When the environment pH value is modified from neutral to acidic, changes occur in hydrogen bonds and structure. Experimental studies of hydrogels have some limitations because some characteristics of the material can’t be precisely determinated. With computational methods the amount and the location of crosslinks and peptide can be determinated. Therefore, previous or posterior computational studies can help to elucidate experimental data.

elementares da eletrônica orgânica, vêm sendo desenvolvidos e integrados para realização de dispositivos eletrônicos de baixo custo, alto volume e flexíveis. Nesta tese foi proposta uma tecnologia para a construção de OFETs sobre substrato flexível e a caracterização destes dispositivos foi feita. Transistores com diferentes comprimentos de canal (L= 5, 10, 20 e 40 μm) foram construídos e avaliados. As características e configuração do poli (álcool vinílico) (PVA) como dielétrico de porta foram definidas através da otimização da reticulação, grau de hidrólise e peso molecular. O PVA utilizado como dielétrico de porta foi de alto peso molecular, hidrolização incompleta e reticulado com dicromato de amônia. O desafio de compatibilização entre os filmes de PVA e poli (3-hexiltiofeno) (P3HT) com diferentes polaridades foi superado e abriu caminho para construção de OFETs e capacitores, estes últimos usados para extrair a capacitância por unidade de área do conjunto PVA-P3HT. Os processos desenvolvidos de fotolitografia e de oxidação por plasma de oxigênio possibilitaram a construção de transistores flexíveis inéditos de Ni-P3HT-PVA-Al com uma arquitetura top-gate, bottom-contacts. Os transistores apresentaram boas características de saída, baixa tensão de operação (< |-6 V|), boa mobilidade (0,015 cm2/V*s) e razões ION/IOFF aceitáveis (~300). A resistência de contato e mobilidade efetiva foram obtidas através do método de linhas de transmissão. Uma boa estabilidade temporal foi atingida, porém ocorreram instabilidades na operação quando os transistores foram testados. A corrente do transistor não se manteve estável, primeiramente aumentou e depois diminuiu com a realização de sucessivas medidas. As razões deste comportamento foram discutidas. Inversores foram demonstrados e caracterizados. O aperfeiçoamento da tecnologia desenvolvida possibilitará a construção de circuitos orgânicos analógicos e digitais para aplicações cotidianas que demandem baixo custo e alto volume. / Organic field effect transistors (OFETs), the elementary components of organic electronics, are constantly developed and integrated to realize low cost, high volume, flexible electronic devices. In this thesis a technology for creating OFETs on flexible substrates is proposed and their characterization is performed. Flexible transistors with different channel lengths (L= 5, 10, 20 and 40 μm) were built and evaluated. The characteristics and configurations of the poly (vinyl alcohol) (PVA) as gate dielectric were defined through the optimization of crosslinking, the degree of hydrolysis and the molecular weight. The chosen PVA is cross-linked with ammonium dichromate, has a high molecular weight and incomplete hydrolization. The challenge of integrating polymers of different polarities: PVA and poly (3-hexyl thiophene) (P3HT), the chosen organic semiconductor, was overcome and opened a path to the construction of OFETs and capacitors. From the later capacitance per unit area was extracted. The developed processes of photolithography and oxygen plasma etching allowed the construction of unprecedented Ni-P3HT-PVA-Al flexible top-gate, bottomcontacts transistors. The transistors showed good output characteristics, low operation voltages (< |-6 V|), acceptable carrier mobilities (0,015 cm2/V*s) and ION/IOFF fractions (~300). Contact resistance and effective mobility were extracted through transmission line method. The transistors showed great temporal stability, but when operated instabilities occurred. The transistor output current first increased and later degraded with successive testing. Organic PMIS inverters were demonstrated and characterized. The optimization of this technology may lead to construction of flexible logic organic devices for everyday applications.

elementares da eletrônica orgânica, vêm sendo desenvolvidos e integrados para realização de dispositivos eletrônicos de baixo custo, alto volume e flexíveis. Nesta tese foi proposta uma tecnologia para a construção de OFETs sobre substrato flexível e a caracterização destes dispositivos foi feita. Transistores com diferentes comprimentos de canal (L= 5, 10, 20 e 40 μm) foram construídos e avaliados. As características e configuração do poli (álcool vinílico) (PVA) como dielétrico de porta foram definidas através da otimização da reticulação, grau de hidrólise e peso molecular. O PVA utilizado como dielétrico de porta foi de alto peso molecular, hidrolização incompleta e reticulado com dicromato de amônia. O desafio de compatibilização entre os filmes de PVA e poli (3-hexiltiofeno) (P3HT) com diferentes polaridades foi superado e abriu caminho para construção de OFETs e capacitores, estes últimos usados para extrair a capacitância por unidade de área do conjunto PVA-P3HT. Os processos desenvolvidos de fotolitografia e de oxidação por plasma de oxigênio possibilitaram a construção de transistores flexíveis inéditos de Ni-P3HT-PVA-Al com uma arquitetura top-gate, bottom-contacts. Os transistores apresentaram boas características de saída, baixa tensão de operação (< |-6 V|), boa mobilidade (0,015 cm2/V*s) e razões ION/IOFF aceitáveis (~300). A resistência de contato e mobilidade efetiva foram obtidas através do método de linhas de transmissão. Uma boa estabilidade temporal foi atingida, porém ocorreram instabilidades na operação quando os transistores foram testados. A corrente do transistor não se manteve estável, primeiramente aumentou e depois diminuiu com a realização de sucessivas medidas. As razões deste comportamento foram discutidas. Inversores foram demonstrados e caracterizados. O aperfeiçoamento da tecnologia desenvolvida possibilitará a construção de circuitos orgânicos analógicos e digitais para aplicações cotidianas que demandem baixo custo e alto volume. / Organic field effect transistors (OFETs), the elementary components of organic electronics, are constantly developed and integrated to realize low cost, high volume, flexible electronic devices. In this thesis a technology for creating OFETs on flexible substrates is proposed and their characterization is performed. Flexible transistors with different channel lengths (L= 5, 10, 20 and 40 μm) were built and evaluated. The characteristics and configurations of the poly (vinyl alcohol) (PVA) as gate dielectric were defined through the optimization of crosslinking, the degree of hydrolysis and the molecular weight. The chosen PVA is cross-linked with ammonium dichromate, has a high molecular weight and incomplete hydrolization. The challenge of integrating polymers of different polarities: PVA and poly (3-hexyl thiophene) (P3HT), the chosen organic semiconductor, was overcome and opened a path to the construction of OFETs and capacitors. From the later capacitance per unit area was extracted. The developed processes of photolithography and oxygen plasma etching allowed the construction of unprecedented Ni-P3HT-PVA-Al flexible top-gate, bottomcontacts transistors. The transistors showed good output characteristics, low operation voltages (< |-6 V|), acceptable carrier mobilities (0,015 cm2/V*s) and ION/IOFF fractions (~300). Contact resistance and effective mobility were extracted through transmission line method. The transistors showed great temporal stability, but when operated instabilities occurred. The transistor output current first increased and later degraded with successive testing. Organic PMIS inverters were demonstrated and characterized. The optimization of this technology may lead to construction of flexible logic organic devices for everyday applications.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3763.pdf: 14958607 bytes, checksum: 88e7acc77b81aa67c72e939b97e54be3 (MD5) Previous issue date: 2011-04-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / The work in this thesis mainly focuses on the preparation and characterization of poly(vinyl alcohol) (PVOH)-based nanocomposites loaded with nanoparticles of titanium dioxide (TiO2 anatase and TiO2 prepared by hydrothermal treatment) and silver (Ag) designed to test the bactericidal activity of such materials. For this purpose, PVOH aqueous solutions at concentrations of 10 wt.% and 18 wt.% were electrospun. Results of the morphological characterization showed that the average diameters of these fibers are in the range of 77 to 155 nm. Subsequently, the poly(vinyl alcohol)(PVOH)/silver (Ag) nanocomposites were prepared by electrospinning process. These nanofibers were characterized by SEM, EDS, XRD, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and MET. SEM images have shown the average diameter of electrospun fibers of around 90 nm. TEM images have shown the nanoparticles homogeneously dispersed in the fiber, with an average diameter of 5,8 nm. These materials demonstrated significant antibacterial activities against Stapylococcus aureus (87,8%) and Escherichia coli (85,0%). Likewise, this work presents the characterization of PVOH/TiO2 (anatase, commercial) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) nanocomposites. These nanofibers were characterized by SEM, XRD, EDS, TEM, UV-VIS diffuse reflectance spectroscopy, TG, and DSC. The TiO2 loading have been shown to be effective in the nanocomposite, changing the UV absorbance. In an attempt to offer an indirect assessment of the antibacterial activities of these nanocomposites, photocatalytics experiments were carried out using a dye, Rhodamine B (RhB), that have been used to probe the activity of TiO2. Although the degradation degree of RhB using nanofibers of PVOH/TiO2 (anatase) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) is lower than nanopowders of TiO2 (anatase) and TiO2 (hydrothermal), conversely, the results have shown that nanofibers have photoactivity indicating that some nanoparticles of TiO2 were on the surface, degrading RhB. However, the PVOH photocatalytic degradation experiment showed that only the TiO2 nanoparticles (anatase and spherical in shape) degraded the PVOH. The results showed that the total weight loss percentage of PVOH in the PVOH/TiO2 fiber is 56% after 1 hour irradiation. The PVOH in nanocomposite PVOH/TiO2 (5wt.%) (hydrothermal) was not degraded due to the rodshaped nanoparticles of TiO2 and the predominance of the rutile crystalline phase, which is known to have less and poor photocatalyst activity than TiO2 anatase phase. In this study, PVOH/TiO2 (anatase), PVOH/TiO2 (hydrothermal), and PVOH/Ag nanocomposites are considered to be promising materials for application in the food industry. / Nesta tese foram desenvolvidos e caracterizados nanocompósitos a base de poli(álcool vinílico) (PVOH) carregados com nanopartículas de dióxido de titânio, TiO2 anatase e TiO2 preparado pelo método hidrotérmico, e de prata (Ag), com o objetivo de serem usados como materiais bactericidas. Para isso, primeiro foram eletrofiadas soluções aquosas de PVOH nas concentrações de 10% e 18% em massa do polímero. A caracterização morfológica mostrou que estas nanofibras possuem diâmetros na faixa de 77 a 155 nm. A seguir, foram preparados os nanocompósitos de poli(alcool vinílico) (PVOH)/prata (Ag). Estes foram caracterizados através das técnicas de MEV, EDS, DRX, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis e MET. As imagens obtidas por MEV mostraram que os valores dos diâmetros médios das nanofibras são de aproximadamente 90 nm. Através das imagens obtidas por MET, observou-se que as nanopartículas de Ag estão homogeneamente distribuídas nas fibras, cujo valor médio foi de 5,8 nm. Estes materiais apresentaram bons valores de eficácia antibacteriana frente as bactérias Stapylococcus aureus (87,8%) e Escherichia coli (85%). O presente trabalho apresenta também os resultados da caracterização dos nanocompósitos de PVOH/TiO2 (anatase, comercial) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico). Estes foram caracterizados por MEV, DRX, EDS, MET, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis, TG e DSC. O carregamento com TiO2 demonstrou ser efetivo mudando a absorção da luz na região do UV. Com o objetivo de se avaliar indiretamente a atividade antibacteriana destes nanocompósitos, foram feitos os experimentos fotocatalíticos, utilizando o corante Rodamina B (RhB), como prova da atividade da fibra. Os resultados obtidos mostraram que apesar da degradação da Rodamina B (RhB) ser muito menor com as nanofibras de PVOH/TiO2 (anatase) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico) do que com as nanopartículas de TiO2 (anatase) e TiO2 (hidrotérmico), as nanofibras possuem fotoatividade indicando que algumas nanopartículas de TiO2 estão acessíveis na superfície das fibras, degradando a RhB. Entretanto, através dos experimentos de fotodegradação do PVOH, foi verificado que somente as nanopartículas de TiO2 anatase, na forma de esfera, degradaram o PVOH, resultando numa perda de massa de 56% em 1 hora em relação à nanofibra do polímero puro. A não degradação do polímero no nanocompósito de PVOH/TiO2 (5% em massa de TiO2 hidrotérmico) foi atribuída ao formato bastonete das nanopartículas de TiO2 e a predominância da fase cristalina rutilo, a qual é conhecida por ser um pior fotocatalisador do que o TiO2 anatase. Este trabalho demonstrou que os nanocompósitos a base de PVOH carregados com TiO2 (anatase, comercial), TiO2 (hidrotérmico) e Ag podem ser considerados materiais promissores para aplicação na indústria alimentícia.

Hidrogéis são redes poliméricas tridimensionais ligadas entre si por reticulações químicas ou físicas, e podem absorver água ou fluidos biológicos. A estrutura permite que estes materiais tenham altos níveis de hidrofilicidade e biocompatibilidade, que em conjunto com as demais propriedades, fazem com que os hidrogéis sejam vistos como promissores biomateriais. Devido a estas características, hidrogéis possuem diversas aplicações voltadas as áreas médica e farmacêutica. Alguns hidrogéis apresentam um comportamento responsivo a variações de alguma condição do ambiente, são os chamados hidrogéis responsivos ou hidrogéis inteligentes. Neste trabalho foi escolhido o polímero poli (vinil álcool) funcionalizado com o tripeptídeo RGD. A investigação foi desenvolvida através de simulações de dinâmica molecular a fim de primeiramente observar a formação do hidrogel. Para então observar a influência do tripeptídeo, da temperatura e do pH na capacidade do polímero de absorver água e em sua estrutura. Para isso, foram realizadas análises de desvio quadrático médio estrutural, raio de giro e ligações de hidrogênio. As análises de função de distribuição radial mostraram indícios da formação de ligações de hidrogênio, tanto de interações intramolecular como intermolecular. Enquanto as demais análises mostraram que pode ocorrer comportamento responsivo para a temperatura de 310 K. Quando a pH do meio passa de neutro para ácido, ocorrem mudanças nas ligações de hidrogênio e na estrutura. Estudos experimentais de hidrogéis ainda possuem algumas limitações, visto que certas características do material não podem ser determinadas com precisão. Através de métodos computacionais medidas como a quantidade e localização de reticulações e de peptídeo podem ser determinadas. Assim, estudos computacionais prévios ou posteriores podem ajudar a esclarecer dados obtidos experimentalmente. / Hydrogels are three-dimensional polymeric network crosslinked to each other by chemical or physical crosslinks, and can imbibe water or biological fluids. The materials structure allows it to have high levels of hydrophilicity and biocompatibility, which together with the other properties make them promising biomaterials. Due to these two characteristics hydrogels have numerous biomedical and pharmaceutical applications. Some hydrogels have a responsive behavior due to changes in their environment, the so-called stimuli-responsive hydrogels, or “smart” hydrogels. For this work the poli(vinyl alcohol) polymer functionalized with RGD peptide was chosen. The work was developed using molecular dynamics simulations in order to observe the hydrogel formation and also the influence of tripeptide, temperature and pH in water imbibe capacity and polymer structure. For this analysis of root-mean-square deviation, radius of gyration and radial distribution function was performed. The analysis of radial distribution function showed signs of hydrogen bond formation of both intramolecular and intermolecular interactions. Other analysis showed that thermoresponsive behavior may occur for 310 K. When the environment pH value is modified from neutral to acidic, changes occur in hydrogen bonds and structure. Experimental studies of hydrogels have some limitations because some characteristics of the material can’t be precisely determinated. With computational methods the amount and the location of crosslinks and peptide can be determinated. Therefore, previous or posterior computational studies can help to elucidate experimental data.

Orientadores: Vitor Baranauskas, William Dias Belangero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T04:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_AnaAmelia_D.pdf: 6206304 bytes, checksum: 977d7fa603d9906b66ff83abcb8b5466 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O hidrogel de polivinil álcool puro e reforçado com duas diferentes nanopartículas de carbono, produzidas pelo método de deposição química a partir da fase vapor, foi avaliado por ensaios in vitro e in vivo, para verificar seu potencial de uso para tratamento de defeitos osteocondrais. A caracterização das nanopartículas foi feita por microscópio Raman, microscopia eletrônica por emissão de campo e microscopia eletrônica de alta transmissão. Foi avaliada a citotoxicidade dos materiais com células do Vero do tipo fibroblasto e células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea de ratos Wistar-kyoto por ensaios de viabilidade e análise citoquimica e a diferenciação osteogênica pela atividade da enzima fosfatase alcalina e corante vermelho de alizarina. Os materiais foram implantados por 3 e 12 semanas em defeitos osteocondrais de ratos Wistar e analisados por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, ensaio mecânico de indentação e espectrometria de fluorescência de raios X. Os resultados sugerem que os materiais não interferiram na viabilidade e morfologia de nenhum tipo celular. Foi identificada a atividade da enzima fosfatase alcalina e formação de matriz orgânica mineralizada. Após implante os materiais não apresentaram sinais de desgaste ou mudança de cor. A região de interface apresentou tecido conjuntivo denso e ósseo neoformado após 3 e 12 semanas. Foi observado aumento do módulo de fluência e maior concentração de cálcio nos materiais ao longo do tempo. Os resultados indicaram que os hidrogéis com nanopartículas de carbono não interferiram na atividade metabólica de ambas as células e na diferenciação osteogênica das células mesenquimais. O desempenho destes materiais pode ser considerado melhor que o hidrogel sem nanopartículas / Abstract: Poly(vinyl alcohol) hydrogel pure and reinforced with two different carbon nanoparticles, produced by hot-filament chemical vapor deposition method, was evaluated by in vitro and in vivo assays, to assess its potential employment for the treatment of osteochondral defects. Nanoparticles characterization was done by Raman microscope, field emission scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. It evaluated the cytotoxicity of the materials with Vero fibroblast-type cellular and mesenchymal stem cells derived from bone marrow of Wistar-Kyoto rats by assays of viability and citochemistry analyses and osteogenic differentiation by alkaline phosphatase activity and alizarin red staining. The materials were implanted by 3 and 12 weeks in the osteochondral defects of Wistar rats and analyzed by scanning electron microscopy, optical microscopy, creep indentation and X-ray fluorescence spectroscopy. The results suggest that the materials didn't interfere in the viability and morphology of any cell type. Alkaline phosphatase activity and nodules of mineralized organic matrix formation was identified. After implantation the materials did not showed signs of wear or color change. The interface region showed connective dense tissue and bone tissue neoformed after 3 and 12 weeks. It was observed increased of creep module and more concentration of calcium of samples over time. The results indicate that the hydrogels with carbon nanoparticles not interfere in metabolic activity of both cells and osteogenic mesenchymal differentiation. The performance of these materials can be considered better than the hydrogel without nanoparticles / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica