A new manufacturing paradigm may lower the cost and environmental impact of existing products, as well as enable completely new products. Large scale, roll-to-roll manufacturing of flexible electronics and other functionality has great potential. However, a commercial breakthrough depends on a lower consumption of materials and energy compared with competing alternatives, and that sufficiently high performance and reliability of the products can be maintained. The substrate constitutes a large part of the product, and therefore its cost and environmental sustainability are important. Electrically conducting thin films are required in many functional devices and applications. In demanding applications, metal films offer the highest conductivity.   In this thesis, paper substrates of various type and construction were characterized, and the characteristics were related to the performance of inkjet-printed metal patterns. Fast absorption of the ink carrier was beneficial for well-defined pattern geometry, as well as high conductivity. Surface roughness with topography variations of sufficiently large amplitude and frequency, was detrimental to the pattern definition and conductivity. Porosity was another important factor, where the characteristic pore size was much more important than the total pore volume. Apparent surface energy was important for non-absorbing substrates, but of limited importance for coatings with a high absorption rate. Applying thin polymer–based coatings on flexible non-porous films to provide a mechanism for ink solvent removal, improved the pattern definition significantly. Inkjet-printing of a ZnO-dispersion on uncoated paper provided a thin spot-coating, allowing conductivity of silver nanoparticle films. Conductive nanoparticle films could not form directly on the uncoated paper.   The resulting performance of printed metal patterns was highly dependent on a well adapted sintering methodology. Several sintering methods were examined in this thesis, including conventional oven sintering, electrical sintering, microwave sintering, chemical sintering and intense pulsed light sintering. Specially designed coated papers with modified chemical and physical properties, were utilized for chemical low-temperature sintering of silver nanoparticle inks. For intense pulsed light sintering and material conversion of patterns, custom equipment was designed and built. Using the equipment, inkjet-printed copper oxide patterns were processed into highly conducting copper patterns. Custom-designed papers with mesoporous coatings and porous precoatings improved the reliablility and performance of the reduction and sintering process.         The thesis aims to clarify how ink-substrate interactions and sintering methodology affect the performance and reliability of inkjet-printed nanoparticle patterns on flexible substrates. This improves the selection, adaptation, design and manufacturing of suitable substrates for inkjet-printed high conductivity patterns, such as circuit boards or RFID antennas.

Les nanomatériaux sont de plus en plus présents dans les produits consommables du quotidien. L’argent est le métal le plus utilisé en nanotechnologie pour ses propriétés antimicrobiennes. Par différentes voies d’entrée, les nanoparticules d’argent (nAg) se retrouvent dans l’environnement en quantité significative, notamment dans les sols suite à la valorisation agricole des biosolides municipaux. Il est prévu qu’une interaction négative sur la communauté microbienne terrestre ait des répercussions sur la fertilité du sol et les processus biogéochimiques. Les mesures de l’activité enzymatique ont déjà montré leur efficacité et leur sensibilité dans la détection d’une perturbation physique et chimique du sol. Les effets potentiels des nAg sur l’écosystème terrestre ont été évalués en mesurant l’activité des enzymes β-D-glucosidase (EC 3.2.1.21), leucine-aminopeptidase (EC 3.4.11.1), phosphomonoesterase (EC 3.1.3) et arylsulfatase (EC 3.1.6.1) intervenant dans les cycles des éléments essentiels C, N, P et S, respectivement. L’activité enzymatique est mesurée à l’aide d’une technique basée sur la fluorescence qui requière des substrats synthétiques liés à un fluorophore. Un sol de type sableux a été échantillonné au Campus Macdonald de l’Université McGill (Sainte-Anne-de-Bellevue, Qc) puis exposé aux nAg (taille ~20 nm) ou à la forme ionique Ag+ (Ag-acetate) à des concentrations nominales de 1,25 × 10-3, 1,25 × 10-2, 0,125, 1,25, 6,25 et 31,25 mg Ag kg-1 sol. De plus, le rôle de la matière organique (MO) a été évalué en effectuant un amendement du sol avec un compost de feuilles. Pour mieux comprendre les effets observés, des analyses de spéciation de l’Ag ont été réalisées. Les concentrations en Ag dissous ont été déterminées après filtration à travers des membranes de 0,45 µm ou de 3 kDa (~1 nm, ultrafiltration) pour séparer la phase particulaire des ions dissous. De façon générale, une inhibition de l’activité enzymatique a été observée pour les 4 enzymes en fonction de l’augmentation de la concentration en Ag (totale et dissoute) mais elle est significativement moins importante avec l’ajout de la MO. Les résultats suggèrent que l’inhibition de l’activité des enzymes aux faibles expositions aux nAg est due aux nanoparticules puisqu’une très faible fraction des nAg est réellement dissoute et aucun effet significatif n’a été observé pour les sols traités à des concentrations similaires en Ag+. Par contre, les effets mesurés aux concentrations plus élevées en nAg sont semblables aux expositions à l’Ag+ et suggèrent un rôle de l’Ag colloïdale dans l’inhibition du processus enzymatique des sols. / Nanomaterials are increasingly included in manufactured consumable products. Silver is the metal that is most often used in nanotechnology for its antimicrobial properties. By different pathways, silver nanoparticles (nAg) can end up in the environment, in significant quantities. They are especially expected to be found in soils due to the use of landfills. In the presence of silver (Ag) negative effects on the terrestrial microbial communities with a subsequent impact on soil fertility and biogeochemical processes are expected. Measurements of enzyme activity have already shown their effectiveness and sensitivity in the detection of chemical and physical disturbances of soils. In this document, the potential effects of nAg on the terrestrial ecosystem have been evaluated by measuring the activities of the enzymes β-D-glucosidase (EC 3.2.1.21), leucine aminopeptidase (EC 3.4.11.1), phosphomonoesterase (EC 3.1.3) and arylsulfatase (EC 3.1.6.1), which are involved in the cycling of the essential elements C, N, P and S, respectively. The enzyme activity is measured using a fluorescence based technique that employs synthetic substrates linked to a fluorophore. A sandy soil was sampled at Macdonald Campus of McGill University (Ste-Anne-de-Bellevue, Qc) and then exposed to nAg (size ~ 20 nm) or free silver (Ag+, as Ag-acetate) at nominal concentrations of 1.25 × 10-3, 1.25 × 10-2, 0.125, 1.25, 6.25 and 31.25 mg Ag kg-1 soil. The role of organic matter (OM) was evaluated by adding leaf compost to the soil. The proportion of the toxicity that could be attributed to the nAg was evaluated by performing Ag speciation analyses in all soil samples. Dissolved Ag concentrations were determined after filtration through a 0.45 µm membrane or a 3 kDa ultrafiltration membrane (~ 1 nm) in order to separate the particulate phase from the dissolved ions. In general, inhibition of the enzyme activities was observed for the four enzymes as a function of increasing Ag concentrations (total and dissolved), however effects were significantly less dramatic in the OM-amended soil. The results suggested that the inhibition of enzyme activities at low-concentrations of nAg appeared to be due to the nanoparticles since a very small fraction of the nAg was actually dissolved and no significant effect was observed for soils treated with similar concentrations of Ag+. On the other hand, the effects measured at high concentrations of Ag were similar for the exposures to both nAg and Ag+, suggesting that, at these concentrations, colloidal Ag may have played a role in the inhibition of the soil enzymatic processes.

Philosophiae Doctor - PhD / This study firstly reports the development and characterization of PVP-AgNPs, PANSA and PVPAgNPs/ PANSA nanocomposite on gold. AFM and TEM analyses revealed highly electroactive nanocomposites whose morphogy and properties were essential for the immobilization of CYP2E1. Secondly, the development and characterization of Au/PVPAgNPs/ PANSA/CYP2E1, Au/PVP-AgNPs/PANSA/SA-CYP2E1 and Au/PVPAgNPs/ PANSA/EG-CYP2E1 nanobiosensors are reported. AFM studies displayed globular morphologies with large roughness for the enzyme modified electrodes as opposed to those electrodes without enzymes. Finally, the biotransformation of standard solutions of TB drugs (isoniazid, ethambutol, pyrazinamide and rifampicin) in pH 7.4, 0.1 M phosphate buffer solution is reported. The biotransformations of the TB drugs were successfully studied using cyclic voltammetry (CV), square wave voltammetry (SWV), differential voltammetry (DPV) and steady state amperometry under aerobic conditions. Very good detection limits were obtained for the standard solutions of TB drugs and were found to be in the micromolar range. The detection limit values for the individual TB drugs were 0.55 μM (isoniazid), 0.7 μM (ethambutol), 0.054 μM (pyrazinamide) and 0.05 μM (rifampicin). The detection limit results showed that the nanobiosensors were more sensitive and suitable for the determination of the respective drugs in plasma and serum. / South Africa

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

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

[pt] Materiais nanoestruturados como nanocristais semicondutores de telureto de cádmio (QDs de CdTe) e nanopartículas metálicas de prata (NPsAg) têm sido utilizados como nanosondas analíticas, explorando suas propriedades de luminescência e de ressonância de superfície plasmônica localizada (LSPR), respectivamente, sejam em dispersão coloidal ou em filmes finos. Em função das suas configurações experimentais, sistemas microfluídicos podem ser utilizados tanto para síntese de materiais nanoestruturados quanto para análise de analitos de interesses biológicos. No presente estudo, QDs-CdTe encapados com ácido tioglicólico (TGA) foram sintetizados em batelada e em regime de fluxo contínuo a partir da injeção dos precursores de cádmio e telúrio por bombas-seringas para um sistema de tubos de aço passando por fornos tubulares horizontais com controladores de temperatura (110-140 graus Celsius). Para otimizar os parâmetros experimentais foram variados a taxa de vazão volumétrica (0,15 - 0,03 mL min(-1)) e a razão molar de Cd:Te (1:0,3 - 1:1,5). Os resultados demonstraram que o efeito da razão molar na síntese de QDs apresentou ser mais significativo em comparação à variação da temperatura, obtendo QDs com FWHM de 64 – 86 nm. Filmes luminescentes poliméricos de PVA e PDMS foram desenvolvidos pelas técnicas de impregnação, mistura de QDs na matriz polimérica e por spin coating. Pela técnica de spin coating foram produzidos filmes de 58,7 nm. Filmes de QDs sobre substrato de vidro foram obtidos pelo processo de silanização da superfície do vidro. Todos os filmes apresentaram instabilidade de luminescência ao longo do tempo. Dispersões coloidais de NPsAg revestidas com ligantes orgânicos citrato e tartarato, nas razões Ag+:ligante (1:1 e 1:0,5), foram sintetizadas a partir da injeção dos ligantes e nitrato de prata por bombas-seringas em um microrreator tubular polimérico. As NPsAg-citrato e NPsAg-tartarato apresentaram cargas superficiais negativas e tamanhos médios de 12,5 nm. As bandas LSPR foram observadas para monitorar a interação entre as nanosonda de prata e os fármacos aminoglicosidico em fluxo contínuo mediante um fotômetro acoplado a uma cela de fluxo. Nas concentrações iguais ou maior que 2 × 10(-7) mol L(-1), produziu uma mudança no perfil espectral da nanosonda de NPsAg, com o decaimento do sinal no comprimento de onda 404 nm e o surgimento de uma nova banda em 480 nm, resultante da aglomeração das nanopartículas. Além disso, as NPsAg-tartarato foram depositadas sobre substrato de vidro para realização de filmes fino com objetivo de desenvolver, em parceria com a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), um biosensor baseado na ressonância plasmônica localizada (LSPR) para determinação do antígeno Candida albicans. / [en] Nanostructured materials such as cadmium telluride semiconductor nanocrystals (QDs-CdTe) and silver nanoparticles (NPsAg) have been used as analytical nanoprobes, exploiting their luminescence properties and localized plasmonic surface resonance (LSPR), respectively, both in colloidal suspension or on thin solid films. Due to their experimental set-up, microfluidic systems can be used, both, for synthesis of nanostructured materials and for the analytic detection of biological and pharmaceutical compounds. In the present study, thioglycolic acid (TGA) coated QDs-CdTe were synthesized in batch and in a continuous flow regime from the injection of cadmium and tellurium precursors by syringe pumps into a steel tubes through horizontal tubular furnaces with temperature controllers (110 - 140 Celsius degrees). To optimize the experimental conditions, we modulate the volumetric flow rate (0.15 - 0.03 mL min(-1)) and the Cd:Te molar ratio (1:0.3 - 1:1.5). The results showed that the effect of the molar ratio on the synthesis of QDs was more significant compared to the temperature variation, obtaining QDs with FWHM of 64 - 86 nm. Polimeric luminescent films with PDMS e PVA were developed with impregnation, mixing QDs-TGA in PDMS and PVA and spin coating techniques. By the spin coating technique we produced luminescent film of 58.7 nm thickness. QDs-TGA film on glass substrate were obtained by means of surface silanization.All the film showed luminescence instability over time. Colloidal dispersions of NPsAg coated with the organic citrate and tartrate ligands in the Ag+/ligand ratios (1:1 and 1:0.5) were synthesized from the injection of organic ligands and silver nitrate by syringe pumps into a polymeric tubular micro-reactor. NPsAg-citrate and NPsAg-tartrate presented negative surface charges and average sizes of 12.5. The SPR band was monitored to follow the interation between the silver nanoprobe with kanamycin and neomycin drugs by means of a flow cell coupled to a photometry. At concentrations equal or greater than 2 × 10(-7) mol L(-1) the LSPR band changed its spectral profile. LSPR maximum band, centered at 404 nm, decaied and appeared a new band at 480 nm resulting from the agglomeration of the nanoparticles. Moreover, in a partnership with the Federal University of Pernambuco (UFPE), NPsAg-tartarate were deposited on glass for the realization of thin film with the object to development a biosensor based on localized plasmon resonance (LSPR) for determination of Candida albicans antigen.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade da solução de nanopartículas de prata, utilizada como irrigante e medicação intracanal, em controlar os microrganismos e neutralizar endotoxinas no canal radicular. Para isso, foram utilizadas 48 raízes de dentes humanos padronizadas em 16 mm e com diâmetro apical correspondente a uma lima tipo Kerr no. 30. Os canais foram contaminados por 28 dias com E. coli e por 21 dias com E. faecalis e C. albicans. Os espécimes foram divididos em quatro grupos (n=12), de acordo com a substância utilizada (solução irrigadora e medicação intracanal): G1) solução salina e solução salina (grupo controle); G2) hipoclorito de sódio 1% associado ao creme Endo-PTC e hidróxido de cálcio - protocolo tradicional da FOUSP; G3) solução de nanopartículas de prata 50 ppm e hidróxido de cálcio associado à solução de nanopartículas de prata; e G4) solução de nanopartículas de prata 50 ppm e solução de nanopartículas de prata 50 ppm. Foram realizadas cinco coletas do conteúdo do canal radicular para avaliar a atividade antimicrobiana: coleta de confirmação, imediatamente após a instrumentação (1ª. coleta) e outra após sete dias (2ª. coleta); imediatamente após a remoção da medicação (3ª. coleta) e outra após sete dias (4ª. coleta). A neutralização da endotoxina foi avaliada apenas nas quatro últimas coletas. Os resultados obtidos foram submetidos a análise estatística (Kruskall-Wallis e Dunn). Todas as soluções irrigadoras promoveram redução significativa dos microrganismos após a instrumentação (1ª. coleta) (p<0,05). Após 7 dias houve aumento do número de microrganismos em todos os grupos, voltando ao número inicial nos grupos instrumentados com solução salina e hipoclorito de sódio. Entretanto, apesar de ter ocorrido recolonização dos microrganismos no canal radicular dos espécimes instrumentados com solução de nanopartículas de prata, manteve-se redução estatisticamente significantemente do número de UFC/mL quando comparada à coleta de confirmação (p<0,05), demonstrando efeito residual. A medicação de hidróxido de cálcio eliminou 100% dos microrganismos e manteve os resultados após 7 dias (4ª. coleta) no grupo 2. No grupo quatro houve recolonização de E. faecalis e C. albicans após 7 dias de incubação. O hidróxido de cálcio foi a única substância avaliada que promoveu redução significativa (p<0,05) das endotoxinas. Assim, pôde-se concluir que o hipoclorito de sódio e a solução de NP-Ag reduziram significativamente a microbiota do canal, no entanto somente com a associação ao hidróxido de cálcio houve eliminação dos microrganismos em profundidade nos túbulos dentinários e redução das endotoxinas presentes no canal radicular. / The objective of this study was to evaluate the antimicrobial effect and endotoxin detoxified of solution of silver nanoparticles used as irrigating and dressing in root canals. Forty-eigth single-root human teeth were used. All root canals sized 16 mm and were enlarged to a Kerr file number .30. Root canals were infected for 28 days with E. coli and for 21 days with E. faecalis and C. albicans. The specimens were divided into four groups (n=12), according to the substance used (irrigating solution and dressing): G1) saline and saline (control), G2) sodium hypochlorite 1% with Endo-PTC cream and calcium hydroxide; G3) solution of Ag-NP 50 ppm and calcium hydroxide with Ag-NP; and G4) solution of Ag-NP 50 ppm and solution of Ag-NP 50 ppm. Five samplings of root canal were accomplished to evaluate the antimicrobial activity: confirmation sample, immediately after instrumentation (1st. Sample), and other after 7 days (2 nd. Sample), immediately after dressing removed (3 rd. Sample) and other after 7 days (4 th. Sample). The endotoxina detoxified was evaluated only in the last four samples by Limulus assay. Results were analysed by Kruskal-Wallis and Dunn. All irrigation solutions caused significant reduction of microorganisms after instrumentation (1 st. Collection) (p <0.05). After 7 days there was increase of the number of bacteria in all groups, returning to the initial number of microorganisms in the groups prepared with saline and sodium hypochlorite, however, the recolonization of microorganisms in root canals of groups of solution silver nanoparticles was smaller than the number of confirmation sample (p <0.05), showing residual effect. The calcium hydroxide eliminated 100% of the microorganisms and the results remained after 7 days (4 th. Collection) for group 2. In group 4 there was recolonization of E. faecalis and C. albicans after 7 days. Calcium hydroxide was the only substance that measured a significant reduction of endotoxin (p <0.05). Thus, we concluded that the sodium hypochlorite and the NP-Ag significantly reduced the microorganisms of the root canal, but it is necessary the combination of calcium hydroxide to eliminated all microorganisms into dentinal tubules and detoxified endotoxins in the root canal.

In recent years, advances in biotechnology has allowed the development of synthetic membranes associated with nanocomposites, which has shown promising results as dermal burns dressings. In this sense, silver nanoparticles (NPAg) has been the focus of interest because of their biological properties such as antimicrobial and antiinflammatory effect. The incorporation of NPAg in biological membranes of different natures, such as chitosan, polyester, polymethacrylate methyl and cellulose, has been successfully tested in several biological models. The association between NPAg and polymers produced by the micro-organism presents important advantages, such as water solubility and lack of toxicity. Recently we developed a technique for producing NPAg associated with xanthan (GX), a biopolymer with potential application in various sectors of the petrochemical industry, food and pharmaceutical, through fermentation by Xanthomonas sp performed in the presence of silver nitrate. Therefore, this study aimed to develop, characterize and evaluate the potential antimicrobial and healing membranes nanocomposite xanthan: silver on second-degree burns in the porcine model. Therefore, xanthan biocomposites: silver were used for fabrication of membranes (for casting process, which were subsequently characterized for thickness, mechanical properties (stress, strain, Young´s modulus) and the thermal profile (DSC, TG and DTG). Activity antimicrobial was tested against strains of Escherichia coli (ATCC 25922) and Staphylococcus aureus (ATCC 25923). analysis for tissue repair were made two dermal burns on the back nine male pigs breed Yorkshire (25 ± 5 kg), treated with Xanthan biosensor membrane: silver (XNPAg) with topical application of silver sulfadiazine 1% (SDZ). After eight, 18 and 30 days the wounds were examined macroscopically determined for each lesion area, and the animals euthanized for Microscopic study of the scar area observed that XNPAg membranes showed a significant increase in the values of thickness (P <0.05), density (p <0.01) and Young´s modulus (p <0.001) and reduced strength strain (p <0.05) when compared to membranes of xanthan. Were revealed changes in the thermal profile of the two membranes suggesting the incorporation of silver nanoparticles in the polymer xanthan. XNPAg The membrane induced the formation of inhibition zones 9, 7 mm and 9.6 mm and death rate of 89% and 100% for Staphylococcus aureus and Escherichia coli respectively. Histological analysis showed quantitative and qualitative increase in the reaction granulation and best architectural arrangement of collagen fibers along the the healing process of wounds covered with membranes XNPAg. Could be concluded that the membranes nanocomposite xanthan:silver showed satisfactory mechanical properties for its handling, transportation and storage, as well as important antimicrobial activity and pro-healing in dermal burns using porcine model. / Nos últimos anos, os avanços na área da biotecnologia tem propiciado o desenvolvimento de membranas sintéticas associados à nanocompostos, que vem apresentando resultados promissores como curativos de queimaduras dérmicas. Nesse sentido, as nanopartículas de prata (NPAg) tem sido foco de interesse devido as suas propriedades biológicas como atividade antimicrobiana e efeito antiinflamatório. A incorporação de NPAg em membranas biológicas de diferentes naturezas, como quitosana, poliéster, polimetacrilato de metila e celulose, vem sendo testada com sucesso em diversos modelos biológicos. A associação entre NPAg e polímeros produzidos por microrganismo apresenta importantes vantagens, como solubilidade em água e ausência de toxicidade. Recentemente foi desenvolvida uma técnica de produção de NPAg associadas a goma xantana (GX), um biopolímero com aplicação potencial em vários setores da indústria petroquímica, alimentícia e farmacêutica, através de processo fermentativo realizado pela Xanthomonas sp na presença de nitrato de prata. Diante disso, o presente estudo teve como objetivo desenvolver, caracterizar e avaliar o potencial antimicrobiano e cicatrizante de membranas de bionanocompósito xantana:prata sobre queimaduras de segundo grau em modelo suíno. Para tanto, biocompósitos xantana:prata foram utilizadas para confecção de membranas (por casting process, que foram posteriormente caracterizadas quanto a espessura, propriedades mecânicas (tensão, deformação, módulo de Young) e perfil termoanalítico (DSC, TG e DTG). A atividade antimicrobiana foi avaliada frente a cepas de Escherichia coli (ATCC 25922) e Staphylococcus aureus (ATCC 25923). Para análise do reparo tecidual foram confeccionadas duas queimaduras dérmicas no dorso de nove suínos machos, da raça Yorkshire (25 ± 5 kg), tratadas com membrana de biocompósito xantana:prata (XNPAg) e com aplicação tópica da sulfadiazina de prata a 1% (SDZ). Após oito, 18 e 30 dias, as feridas foram analisadas macroscopicamente, determinada a área de cada lesão, e os animais eutanasiados para estudo microscópico da área cicatricial. Observou-se que as membranas XNPAg apresentaram aumento significativo nos valores de espessura (p<0,05), deformação (p<0,01) e módulo de Young (p<0,001), e redução da força de tensão (p<0,05) quando comparados a membranas de xantana. Foram evidenciadas alterações no perfil termoanalítico das duas membranas sugestivas da incorporação das nanopartículas de prata no polímero de xantana. As membrana XNPAg induziram a formação de halos de inibição de 9,7 mm e 9,6 mm e Taxa de letalidade de 89% e 100% para Staphylococcus aureus e Escherichia coli respectivamente. A análise histológica mostrou incremento quantitativo e qualitativo na reação de granulação, bem como melhor disposição arquitetural das fibras de colágeno ao longo do processo cicatricial das feridas cobertas com membranas XNPAg. Pôde-se concluir que as membranas de bionanocompóstico xantana:prata apresentaram propriedades mecânicas satisfatórias para sua manipulação, transporte e armazenamento, bem como importante atividade antimicrobiana e pró-cicatrizante em queimaduras dérmicas utilizando modelo suíno.

Neste trabalho foram produzidos compósitos de nanotubos de carbono contendo nanopartículas de prata, os quais foram testados como substratos SERS (Surface-enhanced Raman Spectroscopy) na detecção do cristal violeta. Para obter tais compósitos foram necessárias modificações de nanotubos de carbono através de funcionalizações químicas para inserção de grupos carboxila e tiol, capazes de interferir no crescimento de nanopartículas metálicas através de um processo de redução térmica do acetato de prata sobre a superfície das amostras de nanotubo. Para a preparação de tais compósitos foram utilizadas duas amostras de nanotubos, uma de parede simples (SWNT) e outra de paredes múltiplas (MWNT) a fim de avaliar diferenças nos tamanhos e homogeneidade das nanopartículas formadas. Utilizou-se como ferramenta investigativa a espectroscopia Raman na caracterização destes compósitos, que forneceu informações sobre interação dos nanotubos de carbono com as nanopartículas de prata e mudanças estruturais ocasionadas durante a gama de funcionalizações. Para avaliar a morfologia dos compósitos foi utilizada a microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a microscopia eletrônica de transmissão (TEM) que forneceram informações sobre o tamanho e a disposição das nanopartículas formadas através do tratamento térmico dos nanotubos com acetato de prata. Os compósitos preparados foram aplicados como substrato SERS na detecção do cristal violeta. Nesta aplicação foi avaliada a capacidade dos nanotubos em adsorver estas moléculas e o potencial do substrato na intensificação do espectro Raman do analito. Observou-se que a adsorção do cristal violeta sobre uma amostra de SWNT foi máxima após o tempo de 60 minutos de agitação. Já o substrato utilizado (SWNT-COOH@Ag) permitiu a detecção do cristal violeta em solução aquosa com concentração de até 1,0.10-8 mol.L-1. Utilizando o mapeamento Raman foi possível avaliar a presença do analito através do monitoramento de uma banda do espectro vibracional do analito intensificada pelo efeito SERS / In this work, we produced carbon nanotube composites containing silver nanoparticles, which were tested as SERS (Surface-enhanced Raman Spectroscopy) substrates in the detection of crystal violet. For these the synthesis of these composites modifications of the carbon nanotubes surface through chemical functionalizations were necessary for insertion of carboxyl and thiol groups, that can affect the growth of metal nanoparticles in thermal reduction process of silver acetate on the surface of the nanotube samples. For the preparation of such composites have single walled carbon nanotubes (SWNT) and a multi-walled carbon nanotubes (MWNT) to evaluate differences in size and homogeneity of the nanoparticles formed. Raman spectroscopy was used as an investigative tool in the characterization of these composites, which provided information on the interaction of carbon nanotubes with silver nanoparticles and structural changes ocurring during the range of functionalizations. To evaluate the morphology of the composites scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were used. These techniques provided information about the size and assembly of the silver nanoparticles formed by heat treatment of the nanotubes with silver acetate. The nanotubes@Ag composites were applied as SERS substrates in the detection of crystal violet. In this application, we evaluated the ability of nanotubes to adsorb these molecules and the substrate potential in enhancing the Raman spectrum of the analyte. It was observed that the adsorption of the crystal violet on a sample of SWNT was maximal after 60 minutes of stirring. Substrate used (SWNT-COOH @ Ag) allowed detection of crystal violet in aqueous solution with a concentration as low as 1,0.10-8 mol.L-1. Using Raman mapping was possible to evaluate the presence of the analyte by monitoring a band of vibrational spectrum of the analyte enhanced by SERS effect.

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