Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:16:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_AbsolonCarvalhoda_M.pdf: 1195170 bytes, checksum: b6cb56c8b23987c514ae2eb904dc1b24 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Alguns dos agentes terapêuticos são formulados e comercializados na forma de misturas racêmicas. O fármaco mitotano (o, p'- diclorodifenildicloroetano) é um exemplo dessa mistura. Utilizado apenas para o tratamento do carcinoma adrenocortical. A molécula do mitotano apresenta um carbono estereogênico, indicando a presença de dois enantiômeros. Estudos com o plasma de pacientes indicaram que os enantiômeros do mitotano apresentam perfis farmacocinéticos e farmacodinâmicos diferentes, motivando a separação dos enantiômeros para estudos pré-clínicos mais aprofundados. A separação cromatográfica dos enantiômeros do mitotano foi realizada, no presente estudo, em uma coluna empacotada com fase estacionária quiral tris 3-cloro-4-metil-dimetilfenilcarbamato de celulose e na tris-3,5 dimetilfenilcarbamato de amilose, comercialmente conhecidas como Lux Cellulose-2 e Chiralpak AD, respectivamente. Os experimentos foram realizados nas temperaturas de 15ºC, 25oC, 35ºC e 45ºC, com volume de injeção 20 µl numa concentração igual a 0,2 mg/ml na coluna Lux Cellulose-2 e 2 mg/mL na coluna Chiralpak AD, e vazões da fase móvel variando de 0,2 a 1,6 mL/min. Os parâmetros cromatográficos foram obtidos pelas seguintes fases móveis: (i) hexano puro, (ii) hexano/etanol 99,9:0,1% (v/v), e (iii) isopropanol/metanol 60:40% (v/v). Os fatores de retenção e a seletividade para a vazão de 1 mL/min com o uso de hexano puro como fase móvel e coluna Lux Cellulose-2 foram de 5,12; 5,81 e 1,14, respectivamente. Com a mesma vazão e com a adição de 0,1% em volume de etanol em hexano puro, os fatores de retenção foram de 1,30, 1,40, ao passo que o valor de seletividade obtida foi de 1,07. O tempo de retenção para a fase móvel contendo etanol foi de aproximadamente 8 minutos, que representa a metade dos valores obtidos com hexano puro, com um ganho substancial em tempo de processo de separação. Na coluna Chiralpak AD, utilizando-se a fase móvel isopropanol/metanol 60:40% (v/v), os fatores de retenção obtidos foram de 0,41, 1,35, enquanto que o valor de seletividade foi de 3,29. As curvas de Van Deemter foram obtidas nas duas fases estacionárias. As isotermas lineares e não-lineares foram determinadas. Também se realizaram as análises termodinâmicas da separação através das variações de entalpia, entropia e energias livre de Gibbs da adsorção, demonstrando estabilidade satisfatória das colunas / Abstract: Most therapeutic agents in the form of racemic mixtures are formulated and marketed. The drug mitotane (o, p'-dichlorodiphenyldichloroethane) is an example of this mixture, which is indicated as a single drug for treatment of adrenocortical carcinoma. Its structure has a carbon stereogenic, indicating the presence of two enantiomers. Studies with the plasma of patients indicate that the enantiomers of mitotane have different pharmacokinetic and pharmacodynamic profiles, motivating the separation of enantiomers for preclinical studies in greater depth. The chromatographic separation of these enantiomers in a packed column with chiral stationary phase cellulose tri-3-chloro-4-methyl-dimethylphenylcarbamate and amylose tris - 3, 5dimethylphenylcarbamate was performed. These species are commercially known as Lux Cellulose-2 and Chiralpak AD respectively. The experiments at temperatures of 15ºC, 25°C, °C and 45°C, with injection volume of 20µl at a concentration equal to 0.2mg/ml in Lux Cellulose-2 column and 2mg/mL in Chiralpak AD column, and a mobile phase flow rate ranging from 0.2 to 1.6mL/min were performed. The chromatographic parameters with mobile phases: (i) hexane, (ii) hexane/ethanol 99,9/0,1% (v/v) and (iii) isopropanol/methanol 60/40% (v/v) were obtained. The retention factors for the flow rate of 1mL/min using hexane as mobile phase and Lux Cellulose-2 column were 5.12, 5.81 respectively, showing a selectivity of 1.14. With addition of 0.1% of pure ethanol in hexane (v/v), for the same flow rate, the retention factors were 1.30 and 1.40 and selectivity of 1.07. The retention time for the mobile phase containing ethanol was approximately 8 minutes, which represents half of the value obtained with pure hexane, resulting a substantial gain in the time of the separation process. In Chiralpak AD column and a mobile phase of isopropanol/methanol 60/40% (v/v), the retention factors were 0.41, 1.35 with a selectivity of 3.29. The Van Deemter curve in the two stationary phases was obtained. The isotherms linear and nonlinear were determined. Thermodynamic analysis of the separation was performed, through variations of enthalpy, entropy and Gibbs free energy of adsorption, demonstrating through these analysis, one satisfactory stability of the columns / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:12:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_AnaCarolina_M.pdf: 2361694 bytes, checksum: bcd5c25d65fe1d7ac8a8666d6f13c023 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O secnidazol corresponde à formulação 1-(hidroxipropil)-2-metil-5-nitroimidazol e possui espectro de atividade contra microorganismos anaeróbicos e eficácia no tratamento de amebíase, giardíase, tricomoníase e vaginose bacteriana. Ele é comercializado na forma racêmica, isto é, na proporção 1:1 dos seus enantiômeros R e S. Não é oficial em nenhuma farmacopeia. Estudos relatam que para alguns imidazóis o enantiômero R apresenta maior atividade biológica frente ao enantiômero S. Portanto a separação do secnidazol é importante para testes biológicos comparativos de efeitos colaterais. Inserindo-se neste contexto, foi desenvolvido este trabalho de pesquisa com o intuito de estudar a resolução enantiomérica do fármaco secnidazol pela técnica de cromatografia líquida de alta eficiência utilizando coluna recheada com fase estacionária tris(3,5-dimetilfenilcarbamato) de amilose. Experimentos de pulsos com soluções diluídas foram realizados variando a vazão de fase móvel de 1,0 a 2,5 mL/min e as temperaturas de 20 a 35°C. Os resultados mostraram alta eficiência, com número de pratos superando 1000 e fatores de separação na ordem de 7,0. Os valores negativos de 'delta'H e 'delta'S* indicam que a adsorção dos enantiômeros da fase móvel na fase estacionária é entalpicamente favorável. Experimentos a altas concentrações (condições de sobrecarga) foram realizados com a finalidade de determinar as isotermas não-lineares pelo método da análise frontal e também os perfis de eluição sob estas condições. As isotermas de adsorção apresentaram comportamento não-linear e o modelo de Langmuir foi bem correlacionado aos dados experimentais de equilíbrio no intervalo de concentração analisado. A partir da metodologia shortcut foram obtidos os parâmetros operacionais da unidade leito móvel simulado. As purezas alcançadas para as correntes de extrato e refinado foram 85,50% e 72,50%, respectivamente / Abstract: The chemical formula of secnidazole is 1-(hydroxypropyl)-2-methyl-5-nitroimidazole. It acts activity against anaerobic microorganisms and is effective in the treatment of amebiasis, giardiasis, trichomoniasis, and bacterial vaginosis. It is marketed in the racemic form, that is, proportion 1:1 of their R and S-enantiomers. It's not officially recognized by any pharmacopoeia. Studies have reported that for some imidazoles the R-enantiomer has a higher biological activity than the S-enantiomer. For this reason the separation of secnidazole is important for comparative biological tests of side effects. It is in this context that this research was developed in order to study the enantiomeric resolution of drug secnidazole by the technique of high performance liquid chromatography using stationary phase column packed with amylose tris (3, 5- dimethylphenylcarbamate). Pulse experiments with dilute solutions were conducted by varying the mobile phase flow (1.0 to 2.5 mL/min) and temperature (20 to 35 °C). The results revealed high efficiency, with number of plates overcoming 1000 and selectivities in the order of 7.0. The negative values of 'delta'H and 'delta'S* indicates that the enantiomer adsorption from the mobile phase to stationary phase is enthalpically favorable. Experiments in overloaded conditions were realized to obtain the equilibrium adsorption isotherms by frontal analysis, as well overload elution profiles. The adsorption isotherms shown a nonlinear behavior and the Langmuir model was well correlated to equilibrium experimental data in the range of investigated concentration. From the shortcut method operating parameters were obtained to the simulated moving bed unit. The purities reached for the extract and raffinate lines were 85.50% and 72.50% , respectively / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestra em Engenharia Química

Este trabalho tem como objetivos projetar, construir e caracterizar experimentalmente metamateriais quirais bi-planares para faixa de micro-ondas com o objetivo de investigar a rotação de campo como transdutor em aplicações de biossensoriamento. As estruturas metamateriais estudadas foram primeiramente modeladas e caracterizadas com o uso de aplicativos computacionais comerciais baseadas no método dos elementos finitos, onde os parâmetros geométricos das estruturas foram definidos para operarem na faixa de 8GHz a 12GHz. A partir dos projetos das estruturas simuladas, os metamateriais foram construídos e caracterizados experimentalmente. No estágio de fabricação, foi desenvolvida uma técnica inédita de confecção de metamateriais em placas de circuito impresso flexível. Esta técnica, baseada no processo tradicional de fabricação de placas de circuito impresso, utiliza uma combinação de filmes finos de alumínio e folhas plásticas adesivas flexíveis formando, assim, uma folha metalizada fina e flexível. Além de ser tão eficiente quanto o método convencional, a abordagem proposta utiliza materiais de baixo custo, podendo ser adaptada a outros substratos de qualquer material, formato e espessura. Também foram projetadas e construídas placas de metamateriais com geometrias similares via método tradicional (FR4 e cobre) com o objetivo de validar os procedimentos propostos neste trabalho. A caracterização experimental dos metamateriais quirais foi realizada, por meio de antenas cornetas e analisador de redes. As propriedades efetivas do meio (quiralidade, ângulo de azimute, elipticidade, e índice de refração) foram obtidas a partir dos parâmetros-S do material, por meio de um método de extração de parâmetros. Como esperado, os resultados experimentais tiveram boa concordância com os obtidos numericamente. Por fim, foi proposta uma aplicação de metamaterial quiral utilizando suas características de rotação de campo como transdutor para a medida de glicose em amostras aquosas. No experimento proposto, o ângulo de azimute de uma onda plana polarizada que atravessa o material foi obtido numericamente e sua rotação de campo foi diretamente correlacionada com a concentração de glicose. Os resultados indicaram uma elevada sensibilidade mesmo para baixas concentrações de glicose, demonstrando que a rotação de campo pode realmente ser utilizada para este propósito. / This work focus on the design, fabrication and experimental characterization of bi-planar chiral metamaterials in the microwave frequency range aiming at investigating field rotation as a possible transductor for biosensig applications. First, the metamaterial structures were simulated with commercial-based finite element methods, where the structures geometric parameters were defined to operate in the range of 8-12 GHz. Next, the metamaterials were fabricated and characterized experimentally. We have also developed a new technique for making metamaterials on flexible printed circuit boards. This proposed technique, based on traditional processes of printed circuit boards fabrication, utilizes combination of thin aluminum films and adhesive flexible plastic foils, thus forming a thin, flexible metallic foil. In addition to being as efficient as the conventional method, the proposed approach utilizes low cost materials with low insertion loss that can be adapted to substrates of any material, shape and thickness. We have also designed and fabricated metamaterials with similar geometries via the traditional circuit board method (FR4 and copper) in order to validate the procedures proposed in this work. The experimental characterization of the chiral metamaterials was carried out with antenna horns and a network analyzer. The effective medium parameters (chirality, azimuth angle, ellipticity, and refractive index) were then obtained from the Sparameters of the material via a parameter extraction method. The experimental results were in good agreement with those obtained numerically. Finally, we proposed a new chiral metamaterial application using its field rotation characteristics as a transductor for measuring glucose concentration in aqueous solutions. In the proposed experiment, the azimuth angle of a polarized plane wave propagating through the material was numerically calculeted and its polarization field rotation was directly correlated with the glucose concentration. The results indicated a very high sensitivity even for very low glucose concentrations, indicating that field rotation can indeed be used for this purpose.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-30T14:43:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoQuiralidade.pdf: 2756098 bytes, checksum: 1257693f0274cce3d90d4dc17b3664e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-15T23:16:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoQuiralidade.pdf: 2756098 bytes, checksum: 1257693f0274cce3d90d4dc17b3664e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-15T23:16:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoQuiralidade.pdf: 2756098 bytes, checksum: 1257693f0274cce3d90d4dc17b3664e4 (MD5) Previous issue date: 2010 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No presente trabalho, investigamos o transporte eletrônico molecular em dois compostos orgânicos, o Ponceau SS (PSS) e o Oligo-(para)fenileno-vinileno (PPV) através de cálculos ab initio e função de Green de não equilíbrio (FGNE). Estes métodos demonstraram equivalência para a descrição destes dispositivos moleculares. Fizemos cálculos quânticos para o Hamiltoniano derivado de Hartree-Fock (HF) e obtivemos as propriedades de corrente-voltagem (I-V) para as duas estruturas moleculares. Com o método FGNE conseguimos modelar o transporte através de um sistema de multiníveis eletrônicos obtendo a corrente descrevendo as regiões de ressonância e a assimetria do sistema. Como resposta o PSS demonstrou assimetria para polarizações direta e reversa e a ressonância é alcançada mostrando que o dispositivo opere como um transistor molecular bi-direcional. Para o PPV investigamos também as propriedades geométricas através da conexão entre transporte eletrônico e o grau de quiralidade molecular que foi calculado usando o índice quiral que depende apenas das posições atômicas. Obtivemos que moléculas quirais e propriedades estruturais podem induzir uma assimetria no transporte eletrônico, resultando num processo de retificação. Também obtivemos que a resposta elétrica (I-V) e momento de dipolo elétrico são proporcionais ao grau de quiralidade molecular. Estes resultados sugerem que o transporte eletrônico neste sistema pode ser explorado na avaliação do seu grau de quiralidade. / In this work, we simulate the electronic distribution properties as charge in two molecular organic compounds, the Ponceau SS (PSS) and Oligo-(para)phenylene-vinylene (PPV), by means of ab initio calculations and the Nonequilibrium Green function (NEGF) method. These methods demonstrate equivalence to the description of molecular device. We make quantum calculations for the Hamiltonian derivative Hartree-Fock (HF) and obtained the current-voltage characteristics (I-V) for the two molecular structures. With the method NEFG, we model the transport through of electronics multilevel system obtaining the current by parameters that describe the resonances and the asymmetry of the system. In response the PSS demonstrated an asymmetric characteristic for direct and reverse polarization, the resonance is reached and confirm the device as a bi-directional molecular transistor. For the PPV also investigate the geometric properties through the connection between electronic transport and the degree of chirality calculated means chiral index that only depends on the atomic positions. Since, the structural properties of chiral molecules can induce an asymmetry in the electron transport, resulting in the grinding process. We demonstrated that corrent-voltage and dipole moment are proportional to the degree of molecular chirality. This result suggests that the electronic transport in this system can be exploited in assessing the degree of chirality.

Este trabalho tem como objetivos projetar, construir e caracterizar experimentalmente metamateriais quirais bi-planares para faixa de micro-ondas com o objetivo de investigar a rotação de campo como transdutor em aplicações de biossensoriamento. As estruturas metamateriais estudadas foram primeiramente modeladas e caracterizadas com o uso de aplicativos computacionais comerciais baseadas no método dos elementos finitos, onde os parâmetros geométricos das estruturas foram definidos para operarem na faixa de 8GHz a 12GHz. A partir dos projetos das estruturas simuladas, os metamateriais foram construídos e caracterizados experimentalmente. No estágio de fabricação, foi desenvolvida uma técnica inédita de confecção de metamateriais em placas de circuito impresso flexível. Esta técnica, baseada no processo tradicional de fabricação de placas de circuito impresso, utiliza uma combinação de filmes finos de alumínio e folhas plásticas adesivas flexíveis formando, assim, uma folha metalizada fina e flexível. Além de ser tão eficiente quanto o método convencional, a abordagem proposta utiliza materiais de baixo custo, podendo ser adaptada a outros substratos de qualquer material, formato e espessura. Também foram projetadas e construídas placas de metamateriais com geometrias similares via método tradicional (FR4 e cobre) com o objetivo de validar os procedimentos propostos neste trabalho. A caracterização experimental dos metamateriais quirais foi realizada, por meio de antenas cornetas e analisador de redes. As propriedades efetivas do meio (quiralidade, ângulo de azimute, elipticidade, e índice de refração) foram obtidas a partir dos parâmetros-S do material, por meio de um método de extração de parâmetros. Como esperado, os resultados experimentais tiveram boa concordância com os obtidos numericamente. Por fim, foi proposta uma aplicação de metamaterial quiral utilizando suas características de rotação de campo como transdutor para a medida de glicose em amostras aquosas. No experimento proposto, o ângulo de azimute de uma onda plana polarizada que atravessa o material foi obtido numericamente e sua rotação de campo foi diretamente correlacionada com a concentração de glicose. Os resultados indicaram uma elevada sensibilidade mesmo para baixas concentrações de glicose, demonstrando que a rotação de campo pode realmente ser utilizada para este propósito. / This work focus on the design, fabrication and experimental characterization of bi-planar chiral metamaterials in the microwave frequency range aiming at investigating field rotation as a possible transductor for biosensig applications. First, the metamaterial structures were simulated with commercial-based finite element methods, where the structures geometric parameters were defined to operate in the range of 8-12 GHz. Next, the metamaterials were fabricated and characterized experimentally. We have also developed a new technique for making metamaterials on flexible printed circuit boards. This proposed technique, based on traditional processes of printed circuit boards fabrication, utilizes combination of thin aluminum films and adhesive flexible plastic foils, thus forming a thin, flexible metallic foil. In addition to being as efficient as the conventional method, the proposed approach utilizes low cost materials with low insertion loss that can be adapted to substrates of any material, shape and thickness. We have also designed and fabricated metamaterials with similar geometries via the traditional circuit board method (FR4 and copper) in order to validate the procedures proposed in this work. The experimental characterization of the chiral metamaterials was carried out with antenna horns and a network analyzer. The effective medium parameters (chirality, azimuth angle, ellipticity, and refractive index) were then obtained from the Sparameters of the material via a parameter extraction method. The experimental results were in good agreement with those obtained numerically. Finally, we proposed a new chiral metamaterial application using its field rotation characteristics as a transductor for measuring glucose concentration in aqueous solutions. In the proposed experiment, the azimuth angle of a polarized plane wave propagating through the material was numerically calculeted and its polarization field rotation was directly correlated with the glucose concentration. The results indicated a very high sensitivity even for very low glucose concentrations, indicating that field rotation can indeed be used for this purpose.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sistemas descritos por Hamiltonianos do tipo Dirac são ubíquos. Surgindo em materiais como grafeno, isolantes topológicos ou recentemente nos semimetais de Weyl. Devido ao interesse tecnológico e acadêmico desses materiais, caracterizar suas propriedades é essencial. Uma abordagem matemática para efetuar o estudo de tais sistemas consiste em discretizar o Hamiltoniano no espaço das posições, mas tal abordagem esbarra no problema da duplicação de férmions. De forma breve, esse problema atesta pela impossibilidade de simulação de férmions livres não massivos em uma rede discreta sem que alguma simetria ou propriedade da Hamiltoniana seja quebrada. No presente trabalho demonstramos que tal problemática não deveria ser causa de preocupação para o estudo de sistemas na matéria condensada, pois podemos utilizar a simetria quebrada para confinar os portadores de carga no sistema para remover os estados duplicados. Tal remoção é conseguida com a inserção de um termo quadrático em relação ao momento, conhecido como massa de Wilson. Nesse sentido podemos inserir um termo de Wilson com quebra de simetria necessária para o confinamento, tornando o problema de duplicação de férmions irrelevante, essa relação não tinha sido notada até o presente trabalho, e recentes resultados na literatura erroneamente atribuem a massa de Wilson com a quebra de uma simetria de reversão temporal, o que não necessariamente é verdade. Nesse contexto além de abordar essa relação a presente dissertação objetiva também elucidar alguns mal entendimentos a respeitos das massas de Wilson, quiralidade e outras simetrias. Para validar nosso argumento central estudamos diversos sistemas de interesse e comparamos com os resultados na literatura. / Hamiltonians of Dirac type are ubiquitous. Appearing in materials such as graphene, topological insulators or recently in the Weyl semimetals. Due to the technological and academic interest of these materials, characterizing their properties is essential. A mathematical approach to study these systems consists of discretizing the Hamiltonian in the space of positions, but such an approach causes the problem of doubling fermions (FDP). We demonstrate the FDP should not be a cause of concern for the study of confined systems because we can use the broken symmetry to confine in the system to remove the duplicate states. Such removal is achieved by inserting a quadratic term with respect to the moment, known as the Wilson mass. In this sense we can insert a Wilson term with symmetry breaking required for confinement, rendering the fermion duplication problem irrelevant, this relationship had not been noticed until the present work, and recent literature results erroneously attribute Wilson’s mass to break of a symmetry of time reversal, which is not necessarily true. In this context, in addition to addressing this relationship, the present dissertation also aims to elucidate some misconceptions regarding the Wilson masses, chirality and other symmetries. In order to validate our central argument we study several systems of interest and compare it with the results in the literature. / Dissertação (Mestrado)