Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-08-10T21:07:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Márcia Belarmino 2016.pdf: 3506643 bytes, checksum: 8c0e060de0b75b0cc293a7320060345f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T21:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Márcia Belarmino 2016.pdf: 3506643 bytes, checksum: 8c0e060de0b75b0cc293a7320060345f (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / CNPQ / Nesta dissertação, avaliamos os aspectos termodinâmicos de uma possível rota de síntese para a preparação de complexos de térbio ternários inéditos, [Tb(-dicetonato)3(L,L’)], os quais possuem alto potencial para serem luminescentes, via reações de substituição de ligantes. Os ligantes -dicetonatos escolhidos foram: ACAC (acetilacetonato), TFAC (trifluoracetonato) e HFAC (hexafluoracetonato). Já os ligantes não iônicos L e L’ escolhidos foram: TPPO, PTSO e PMSO. Os aspectos termodinâmicos foram simulados por três diferentes modelos: o modelo RM1 com orbitais, utilizando para isto, o programa modificado MOPAC 2009; o modelo Sparkle/RM1 e o modelo Sparkle/PM6, em que utilizamos o programa MOPAC 2012. Os nossos resultados indicam que de um modo geral as energias livres de Gibbs das etapas envolvidas na síntese dos complexos são negativas, ou seja, provavelmente estas reações são espontâneas, sendo a propriedade de entalpia de reação, a que governa a espontaneidade destas reações. Verificamos que o ligante TPPO é o mais fortemente ligado ao Térbio (III) comparando com os ligantes PMSO e PTSO. Uma vez formados os complexos ternários [Tb(-dicetonato)3(L,L’)] avaliamos a possibilidade de reação de inserção destes sistemas na MOF UMCM-2, a qual, possui a princípio, uma cavidade com tamanho suficiente para a inserção do complexo. Nesta etapa enfatizamos que desenvolvemos um protocolo de cálculo computacional para reações deste tipo. Os nossos resultados indicam que provavelmente complexos [Tb(-dicetonato)3(L,L’)] não podem ser inseridos nesta MOF, o que sugere, como perspectivas: i) o design de novos complexos que sejam capazes de serem inseridos em MOFs e ii) utilizar os modelos semiempíricos propostos nesta dissertação como alternativas viáveis para o estudo de propriedades termodinâmicas de reações de inserção de complexos de íons lantanídeos trivalentes em materiais porosos. Também avaliamos nesta dissertação, pela primeira vez, a possibilidade de utilizar as geometrias completamente otimizadas de complexos de lantanídeo (III) no sentido de calcularmos propriedades espectroscópicas de RMN de 1H, de 31P e de 19F, utilizando para isto o método GIAO e o programa de química quântica GAUSSIAN 09. No sentido de avaliar a eficiência do modelo RM1 com orbitais, o qual foi desenvolvido para ser um modelo semiempírico bastante eficiente, realizamos uma validação deste método com dados experimentais de deslocamentos químicos de núcleos de 1H, de 31P e de 19F presentes em complexos ternários de európio(III) obtidos por espectroscopia de RMN. Os nossos resultados indicam que é possível prever efeitos de complexação em termos de blindagem e de desblindagem eletrônica destes núcleos que são consideravelmente afetados pela ligação de coordenação. Constatamos, que para os núcleos de hidrogênio mais distantes do poliedro de coordenação, como por exemplo, os núcleos de hidrogênio do grupo CH3 do ligante PTSO, o método GIAO prevê com muita precisão os valores obtidos experimentalmente. / In this dissertation we evaluated thermodynamic aspects of a possible synthetic route for the preparation of novel ternary complexes of terbium, [Tb(-diketonate)3(L,L’)], which have high potential to be luminescent, via reactions of ligand replacement. The  -diketonates ligands chosen were: ACAC, TFAC and HFAC. The non-ionic ligands L and L' chosen were: TPPO, PTSO and PMSO. The thermodynamic aspects were simulated by three different models: the RM1 with orbital model, using for this the modified MOPAC 2009 program; Sparkle/RM1 model and Sparkle/PM6 model, in which use the program MOPAC 2012. Our results indicate that, in general, the Gibbs free energies of the steps involved in the synthesis of the complexes are negative, that is, probably these are spontaneous reactions, with the reaction enthalpy governing the spontaneity of these reactions. We found that the TPPO ligand is more strongly bound to Terbium (III) compared to the PMSO and PTSO ligands. Once studied the synthesis of the ternary complexes [Tb(-diketonate)3(L,L’)], we evaluated the possibility of an insertion reaction of these systems in the MOF UMCM-2, which, in principle has a cavity large enough for insertion of the complex. We emphasize that we developed a computational protocol for calculating reactions of this type. Our results indicate that probably complexes [Tb(-diketonate)3(L,L’)] cannot be inserted in this MOF, suggesting as perspectives: i) the design of novel complexes that are capable of being inserted into MOFs and ii) using the semi-empirical models proposed in this dissertation as viable alternatives for the study of thermodynamic properties of complex insertion reactions of trivalent lanthanide ions in porous materials. In this work we also evaluated, for the first time, the possibility of using fully optimized geometries of complexes of lanthanide (III) to calculate spectroscopic properties of NMR of 1H, 31P and 19F, using for this the GIAO method and the quantum chemistry program Gaussian 09. In order to assess the robustness of the RM1 model with orbitals, which is designed to be a fairly robust semiempirical model, we performed a validation of this method with experimental data of chemical shifts of 1H, 31P and 19F nuclei present in ternary complexes of europium (III) obtained experimentally by NMR spectroscopy. Our results indicate that it is possible to predict complexation effects in terms of electronic shielding and deshielding of these nuclei which are considerably affected by the coordination process. We note that for the more distant hydrogen nuclei of the coordination polyhedron, such as hydrogen nuclei of the CH3 group of the PTSO ligand, the GIAO method predicts very accurately the values obtained experimentally.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os íons terras raras apresentam propriedades espectroscópicas diferenciadas e números de coordenação entre 6 e 12 e seu estado de oxidação mais comum é o íon trivalente. Apesar de esses íons apresentarem uma baixa intensidade de luminescência, em função de sua baixa absortividade molar, esses são capazes de formar complexo onde o ligante absorva luz e transfira para o centro metálico essa energia, fenômeno conhecido como efeito antena. Essas propriedades tornam os seus complexos alvos de estudos como marcadores em ensaios imunoluminescentes, aliado ao uso de nanopartículas poliméricas. Todos esses fatores podem ser utilizados para a montagem de uma metodologia para o diagnóstico da doença de Chagas, doença tropical negligenciada, que apesar de seus mais de 100 anos após descoberta, ainda possui diversas questões em aberto e sem estudo aprofundado. Dessa maneira, propomo-nos a sintetizar e caracterizar nanopartículas de PHB misturadas aos complexos de terras raras, especificamente, complexos -dicetona - Tb3+ , Sm3+ , Gd3+, ou Eu3+. Pretende-se ligar essas nanopartículas a um espaçador como o glutaraldeído ou então diretamente a um anti-IgG humano e assim, num acoplamento antigeno-anticopo verificar sua emissão de luminescência para detecção de soro positivo para a doença. Dessa forma, obtém-se um biomarcador luminescente para diagnóstico da doença de Chagas. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Um estudo das propriedades ópticas do cromóforo hipocrelina B (HB) e de seus complexos com os íons lantânio (La3+), európio (Eu3+) e térbio (Tb3+) em soluções em etanol foi realizado. Tal pigmento enquadra-se como um promissor fotossensibilizador de segunda geração dadas suas ótimas propriedades, tais como rápido metabolismo in vivo e principalmente elevado rendimento quântico de geração de oxigênio singleto (FD). O presente trabalho foi desenvolvido em duas etapas: a primeira consistiu do estudo espectroscópico dos complexos de hipocrelina B (HB) com os íons lantanídeos (Ln3+), e a segunda, de testes de PDT in vitro em cultura do fungo Candida albicans. Na primeira etapa do trabalho, a melhor razão molar entre HB e Ln3+ foi verificada através do monitoramento do pico de absorção em maior comprimento de onda de cada um dos complexos. O maior deslocamento do pico de absorção da HB (de 589 nm para 614 nm) foi notado para os complexos com razão de 1 mol de HB para 2 mols de íon lantanídeo. Observou-se que a emissão da HB e de seus complexos ocorre desde cerca de 600 nm até 750 nm. Foi possível, com base nos espectros de absorção e de emissão, calcular os valores de níveis de energia da molécula e de seus complexos. Todos os fotossensibilizadores apresentaram como menor nível de energia valor superior a 0,98 eV, o que é um indício de sua capacidade de geração de oxigênio singleto. Foram determinadas as constantes de dimerização das amostras, de maneira a identificar sua tendência à formação de dímeros ou agregados de ordem superior, e os valores obtidos para a HB e seus complexos com lantânio, európio e térbio foram, respectivamente, de 4,7.104, 3,6.105, 2,1.105 e 1,0.105 M-1. Todas as amostras mostraram-se estáveis perante a ação de luz de 532 nm de até 400 mW/cm2 de intensidade pelo período de uma hora de irradiação. As capacidades de geração de oxigênio singleto das amostras foram determinadas tanto através do método espectroscópico direto (detecção da emissão do oxigênio singleto em torno de 1270 nm) quanto do método químico indireto (variações na absorção em 440 nm do composto RNO). Notou-se que para a HB o método direto indicou haver geração de oxigênio singleto, e o método químico revelou que esta espécie é gerada à taxa de 2,8.10-4 s-1; para HB:La3+ (1:1) obteve-se aumento de 32% na geração de oxigênio singleto em relação à HB, e para HB:La3+ (1:2), determinou-se taxa de 3,0.10-4 s-1 pelo método indireto. Com base nos dados experimentais obtidos, verificou-se que o melhor dentre os complexos estudados foi o HB:La3+ (1:2), sendo este e seu precursor HB então aplicados em testes de PDT antimicrobiana in vitro, constituindo a segunda etapa do trabalho. A concentração de HB ideal para trabalho obtida foi de 10 M. Notou-se eliminação total de microorganismos com apenas 30 segundos de irradiação com LED de 460 nm e intensidade de 333 mW/cm2 tanto para o complexo como para o seu precursor. Porém, com excitação em 660 nm com esta mesma intensidade, apenas HB:La3+ (1:2) se mostrou efetivo, chegando ao efeito fotodinâmico total após 6 minutos de irradiação; a redução causada pela HB no mesmo intervalo de tempo foi bem menos pronunciada, o que comprova a eficiência do fotossensibilizador produzido. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Numerous troponin T (TnT) isoforms are generated by alternative RNA splicing primarily in its NH2-terminal hypervariable region, but the functions of these isoforms are not completely understood. In this dissertation work, calcium and terbium binding behavior of several forms of TnT were investigated by spectroscopic and radioactive techniques. Chicken breast muscle TnT binds calcium and terbium through its NH2-terminal Tx motif (HEEAH)n with high affinity (10-6 mM) and fast on-rate (106 - 107 M-1 s-1). Chicken leg muscle TnT and a human cardiac TnT NH2-terminal fragment, which both lack the Tx motif on their NH2-terminal regions, do not have affinities for calcium in the physiological range. Computational predictions on TnT N47 suggest that the TnT NH2-terminal region might fold into an elongated structure with at least one high affinity metal ion binding pocket comprised primarily of the Tx motif sequence and several lower affinity binding sites. In addition, calcium binding to TnT N47 might alter its conformation and flexibility. Luminescence resonance energy transfer measurements and other experimental observations are consistent with the computational predictions suggesting the computational simulated atomic model is reasonable. TnT mutations are responsible for 15% of familiar hypertrophic cardiomyopathy (FHC) cases with a phenotype of relatively mild hypertrophy, but a high incidence of sudden death. Detection of those genetic mutations would facilitate the clinical diagnosis and initiation of treatment at an early stage. This dissertation also investigated a novel hybridization proximity assay (HYPA) combining molecular beacon and luminescence resonance energy transfer (LRET) technologies. Experimental results suggest that a shared stem probe design produces a more consistent response upon hybridization, whereas the internally labeled probe was less consistent, but can yield the highest responses. Using the optimally designed molecular probes, the HYPA provides a detection of alterations in nucleic acid structure of as little as a single nucleotide. This novel HYPA is expected to expand its applications in the analysis and screening of genetic diseases.

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The presented diploma thesis is focused on the preparation and properties of transparent polycrystalline ceramic materials based on Al2O3. Theoretically, the most important technological aspects of the processing of these materials are presented. Detailed attention is given to transparent Al2O3 polycrystalline ceramics doped with rare earth elements. The influence of microstructural parameters on the optical properties (represented by RIT) is investigated on Al2O3 samples doped and codoped with dysprosium, terbium and chromium. A significant effect of the average grain size on the light transmittance of all samples is observed. The highest RIT = 55 % (measured by a laser beam with a wavelength of 632,8 nm) was achieved by an optimized preparation process for a sample doped with 0,05 at. % of dysprosium. For all samples photoluminescent properties are also analysed. The photoluminescent emission spectra correspond to the activation of doping elements. In case of the terbium and chromium codoped samples, the differences in the activation of individual dopants depending on different excitation wavelengths were demonstrated, resulting in different colour emissions for different excitation wavelengths.

Objective: We examined the three-dimensional organization of the endothelial vesicular system with TEM tomography of semi-thick sections. Materials and methods: Mouse abdominal muscle capillaries were perfused with terbium to label vesicular compartments open to the luminal surface. The tissue was prepared for TEM and semi-thick (250nm) sections were cut. Dual axis tilt series, collected from +60° to -60° at 1° increments, were acquired in regions of labeled abluminal caveolae. These tomograms were reconstructed and analyzed to reveal three-dimensional vesicular associations not evident in thin sections. Results: Reconstructed tomograms revealed free vesicles, both labeled and unlabeled, in the endothelial cytoplasm as well as transendothelial channels that spanned the luminal and abluminal membranes. A large membranous compartment connecting the luminal and abluminal surfaces was also present. Computer modeling of tomographic data and video animations provided three-dimensional perspectives to these structures. Conclusions: Uncertainties associated with other three-dimensional methods to study the capillary wall are remedied by tomographic analysis of semi-thick sections. Transendothelial channels of fused vesicles and free cytoplasmic vesicles give credence to their role as large pores in the transport of solutes across the walls of continuous capillaries.

In this thesis, group IV material oxides for silicon photonics applications were deposited using novel deposition techniques. Erbium and terbium doped silicon oxide thin films were deposited through a novel hybrid radio frequency (RF) magnetron sputtering source in an electron cyclotron resonance (ECR)-plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) reactor chamber. This approach contrasts with traditional doping methods which use metal-organic precursors to introduce rare-earth dopant species into the host matrix. The effects of sputtering power applied to the rare-earth target and system plasma pressure on the thin film properties were investigated. It was found that the sputtering power strongly influences the rare-earth incorporation, and a wide range of control over the doping level can be achieved. The effect of sputtering power on the refractive index, stoichiometry, and film density were also investigated. Doped thin films deposited with this technique showed low as-deposited hydrogen concentrations. In the case of terbium doped silicon oxide (SiOx), photoluminescence (PL) studies were conducted finding bright emission due to 5D4 → 7F5 transitions visible with the naked eye in films annealed above 1150 °C. Further investigation found that silicon nanostructures formed at the high annealing temperatures and were likely sensitizing the Tb3+ ions. These results demonstrate that hybrid sputtering in ECR-PECVD can be an effective tool for integrating optically active rare-earth dopants into silicon-based thin films. Using alternating current (AC) plasma assisted reactive magnetron sputtering (PARMS), low optical loss germanium oxide (GeO2) thin films were also produced. The films were fabricated at low temperature and high deposition rates of 6–38 nm/min on silicon and thermally oxidized silicon substrates. Prism coupling measurements demonstrated losses of 0.1 dB/cm at wavelengths ranging from 638 to 980 nm attributed to good uniformity and low surface roughness demonstrated through atomic force microscopy (AFM) measurements. The thin films materials developed here are highly promising for their applications in silicon photonics devices, including light sources and amplifiers. / Thesis / Candidate in Philosophy